184 - 1ère partie - La Jonction PN et la Polarisation de la Jonction PN

Bonjour,

Première Partie de la sixième leçon – La Jonction PN et la Polarisation de la Jonction PN :

Pour bien comprendre, nous vous suggérons de mettre les sous-titres, il n’y a pas de pratique dans cette leçon, uniquement de la théorie science et physique concernant les Diodes, afin de bien choisir les références de ces mêmes Diodes.

Polarisation de la Jonction PN :

Nous allons à présent observer le comportement de deux cristaux de semi-conducteur de type N et P, quand on lie une de leur extrémité par fusion.
Nous examinerons leurs propriétés et les applications qui en découlent.

1°) La Jonction PN :

Nous savons déjà que les cristaux de type P contiennent des trous comme porteurs majoritaires, tandis que les cristaux de type N contiennent des électrons libres comme porteurs majoritaires.

Voyons le comportement des porteurs majoritaires lorsqu’il se forme une jonction entre deux semi-conducteurs de types différents, c’est-à-dire entre un cristal P et un cristal N (figure 1-a).

En pratique, la jonction s’établit, en formant par des moyens techniques spéciaux une zone P dans un monocristal N ou inversement, une zone N dans un monocristal P. En revanche, il est impossible d’unir deux cristaux de types différents pour former une jonction PN.

Toutefois, et ceci afin de mieux comprendre ce qui se passe au niveau d’une jonction, nous représenterons cette dernière par l’union de deux plaquettes différentes de germanium.

Lorsque la jonction est effectuée, une partie des électrons libres du cristal N, sous l’effet de l’agitation thermique, commence à se répandre dans le cristal P, et en même temps, toujours sous la poussée de l’agitation thermique, une partie des trous du cristal P, se propage dans le cristal N.

Dans un premier temps, la diffusion des électrons et des trous s’effectue avec une certaine régularité dans les deux sens. Théoriquement, si l’on maintient ce rythme pendant un temps suffisamment long, on arrive à un état final dans lequel les électrons libres et les trous sont uniformément distribués dans les deux cristaux. En réalité, la diffusion s’arrête, bien avant d’occuper entièrement les deux cristaux et ainsi, il se forme autour de la surface de jonction une seule zone (relativement mince), dans laquelle sont mélangés en quantités égales les électrons libres et les trous.

Dans la phase finale, nous obtenons donc trois zones distinctes :

1°) Une zone N : constituée par la partie N du cristal, non occupée par les trous provenant du cristal P.

2°) Une zone P : constituée par la partie du cristal P, non occupée par les électrons libres provenant du cristal N. P = Positif, N = Négatif.

3°) Nous trouvons enfin sur les bords de la surface de jonction, la nouvelle zone que l’on peut appeler « intrinsèque », en considérant qu’elle contient un nombre égal d’électrons libres et de trous (figure 1-b). Il ne faut toutefois pas considérer cette nouvelle zone comme rigoureusement intrinsèque. En effet, la distribution des charges libres n’est pas uniforme comme dans les semi-conducteurs intrinsèques. Pour qualifier ce phénomène, on utilise l’appellation anglaise déplétion région, que l’on peut traduire par zone d’épuisement, rappelant ainsi que dans la zone en question, la poussée de diffusion des charges libres provenant des deux cristaux réunis, s’épuise.

En examinant les phénomènes qui prennent naissance tout de suite après la formation d’une jonction P.N., nous nous sommes limités jusqu’ici à observer les déplacements des électrons libres et des trous, sans tenir compte des réticules cristallins dans lesquels s’effectue la diffusion des charges. En réalité, les deux réticules cristallins exercent une grande influence sur la diffusion. En effet, c’est à partir des caractéristiques électriques des réticules que naît le plus grand obstacle pour l’achèvement de la diffusion des charges dans les deux cristaux.

Lorsque les électrons qui sortent du cristal N, entrent dans le réticule du cristal P, et que les trous sortant du cristal P, se propagent dans le réticule du cristal N, il se produit aux extrémités des deux réticules en contact, deux nouveaux états électriques. En effet, sur l’extrémité du cristal N, il se forme une accumulation d’électricité positive, due à la perte d’électrons et à l’acquisition de trous, tandis qu’à l’extrémité du cristal P, nous trouvons une accumulation d’électricité négative, due à la perte de trous et à l’acquisition d’électrons.

La séparation des charges de signes opposés produit un champ électrique E, circulant de l’extrémité positive du cristal N, à l’extrémité négative du cristal P (figure 1-b et surtout de bien comprendre le processus).

#MonMoisSurYouTube #500Subscribers #SciencePhysique #Electronique #ElectroniqueFondamentale

Abonnez-vous à notre chaîne pour y recevoir de nouvelles vidéos :    / @leconstheoriquesetpratique6255  

Daniel