Conducteurs – Semi-conducteurs – Isolants

La classification périodique des éléments.

Conducteurs – Semi-conducteurs – Isolants

• La conduction dans un métal.

ion positif

électron libre

Le mouvement des électrons est géné par l’agitation thermique des ions du réseau cristallin

La température

augmente

• La conduction dans un semi-conducteur pur.

Semi-conducteurs dopés.

• Les dopants

• Le dopage N. •••• Le dopage P

La libération d’électrons de valence laisse des trous dans la structure

: électron (q = -e) : trou (q = +e)

: atome

Equilibre entre les créations et les recombinaisons de paires électron - trou

électron libéré

(1) (2)

(3) (4)

déplacement apparent d’électrons

déplacement apparent de trous

Jonction PN

• Représentation simplifiée des semi-conducteurs dopés.

• Création d’une jonction PN.

Ion fixe (ex atome dopant) Electron libre

Trou

Semi-conducteur P

Ion fixe (ex atome dopant) Electron libre

Trou

Semi-conducteur N

Substrat N P

Substrat P

N Jonction PN diffusée

P N

E

P E N

Zone de transition

• Jonction PN polarisée en inverse.

• Jonction PN polarisée en direct.

E

P E N

Zone de transition

V

I

I

V

0 I

E

P E N

Zone de transition

V

I

La jonction PN en polarisation directe

La caractéristique I

= f(V

) peut s’écrire :

−

= I . e

1

I

eV S d

d

avec I

: courant de saturation ; k : C

de Boltzmann e: charge de l’électron T : température absolue η : coefficient ( 1 < η < 2)

I

V

0 V

Capacités des jonctions PN.

• Jonction en inverse. • Jonction en direct .

Phénomène de claquage.

Effets optoélectroniques.

• La photoconduction.

V

C

C

C

0 V

V

I

e

I

V

R

C

V

C

: Capacité de transition C

: Capacité de diffusion

V I

V

V

I 0 U

V

hνννν

I

R(Ω)

Eclairement

(lux)

R

• Photodiodes.

• Diodes LED.

zone P zone de transition

hνννν Ii

Vi

Mode photoconducteur ; principe zone N

P zone de transition

hνννν

Mode photovoltaïque N

I

V(V)

0 0,5V

éclairement croissant

I V

Caractéristiques courant – tension d’une photodiode

Mode

photoconducteur Mode

photovoltaïque

• Diodes laser.

Autres jonctions.

• Diode Schottky.

• Diode tunnel.

Semi-Cond N métal

cathode anode

V I

0

V I A

B