Jonction PN

[Minialoe67]

Bonsoir

Afin d'extraire le facteur d'idéalité n d'une jonction PN de silicium, on a appliqué le log au courant I (équation de Shockley) et on a obtenu le graphe ci-joint log(I)=f(U).

On n'a pas eu de souci pour déterminer n, par contre on a constaté sur la courbe qu'il y a 3 parties droites (1, 2 et 3).
On a utilisé la partie 2 pour déterminer n.

Mais à quoi correspondent en fait ces 3 phénomènes?

Pour la partie 1, c'est due à la diminution de la zone à charge d'espace et à la recombinaison de paire électron trou?

Pour la 2ème partie et la 3ème partie, il n'y a plus de zone à charge d'espace. Mais pourquoi a-t-on des pentes différentes? Est-ce que quelqu'un pourrait m'expliquer la raison? C'est une histoire d'electroneutralité?

Merci
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[LPFR]

Bonjour.
C’est la première fois que j’entends « facteur d’idéalité ». On devrait le mesurer pour les gens et en particulier les profs.
L’électroneutralité est TOUJOURS satisfaite à un chouia près.
Est-ce une simulation ou une mesure sur une diode commerciale ?

J’imagine que le « n » n’est pas la concentration de porteurs mais le coefficient au dénominateur de l’exponentielle.

Que la courbe ne soit pas une droite c’est normal. Il y a d’abord le « -1 » dans la formule du courant. Que la courbe soit formée par plusieurs zones plus ou moins droites c’est normal. Les conditions de Shockley ne sont pas toujours réalisées. Notamment pour des faibles niveaux d’injection et pour de forts niveaux d’injection.
Pour la plupart des diodes « petits signaux », le « n » est égal à 1. Mais pour la plupart des diodes de redressement il est égal à 2. Ce coefficient est du à la chute de tension dans les zones « normales » (en dehors de la zone de charge d’espace) du semi-conducteur

Mais ce qui n’est pas normal du tout est que le courant chute. Ceci donne une résistance dynamique négative. C’est un canular de la mesure.
Au revoir.

[Minialoe67]

Est-ce une simulation ou une mesure sur une diode commerciale ?

C'est une plaque de silicium où il y a un nombre infini de jonction PN, créé par des élèves de mon école. On a du faire des mesures dessus. C'est à la base une photodiode.

J’imagine que le « n » n’est pas la concentration de porteurs mais le coefficient au dénominateur de l’exponentielle.

Exactement, il vaut entre 1 et 2 normalement. Dans notre cas, vu que c'est pas une plaque "haut de gamme", il vaut 1,5.

Que la courbe ne soit pas une droite c’est normal. Il y a d’abord le « -1 » dans la formule du courant. Que la courbe soit formée par plusieurs zones plus ou moins droites c’est normal. Les conditions de Shockley ne sont pas toujours réalisées. Notamment pour des faibles niveaux d’injection et pour de forts niveaux d’injection.

C'est quoi un niveau d'injection pour toi?

Mais ce qui n’est pas normal du tout est que le courant chute. Ceci donne une résistance dynamique négative. C’est un canular de la mesure.

A partir de 0,4 V, le courant est croissant, non?

En fait, pour les différentes pentes, on nous avait parlé de
Nd+ + p + δp = n + δn
Na- + n + δn = p + δp
(en gros, dans chaque partie de la jonction, quand on a un petit δp , cela implique un petit δn et vice versa).
(Nd+ : atomes donneurs ionisés, Na-: atomes accepteurs ionisés, p: trou, n: électron). C'est ça?

Et c'est possible que pour des forts voltages, ce n (coeff d'idéalité) devienne égal à 2? Pourquoi?

Merci

[LPFR]

Re.
Le courant augmente toujours avec la tension (même si l’augmentation est négligeable pour des polarisations bloquantes). Le courant est une fonction monotone de la tension.
Donc, la valeur constante en encore plus la chute du courant sont un gros canular de mesure qu’il faut corriger avant d’aller plus loin.

Le niveau d’injection est (pour les bouquins de semi-conducteurs) la densité de courant surfacique I/S des porteurs minoritaires injectés à travers la zone de charge d’espace..
Je joins la courbe pratique d’une diode au Si, tirée du S.M. Sze (Physics of Semiconductor Devices).
Vous pourrez voir les différentes zones de la courbe et le processus physique dominant.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Minialoe67]

Nickel!