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Jonction PN et diodes

Découvrez la zone de déplétion de la jonction PN, les polarisations directe et inverse, le claquage et les applications des diodes avec des QCM.

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Zone de déplétion PN →

Jonction PN et diodes : points clés

Lorsqu'on met en contact des semi-conducteurs de type p et de type n, les porteurs diffusent et se recombinent près de l'interface, formant une zone de déplétion presque dépourvue de porteurs. Un potentiel de diffusion (built-in) apparaît dans cette zone, à l'origine du redressement, qui ne laisse passer le courant que dans un sens.

En polarisation directe, la barrière s'abaisse et le courant circule ; en polarisation inverse, la zone de déplétion s'élargit et presque aucun courant ne passe. Si la tension inverse augmente encore, le claquage se produit, phénomène exploité dans les diodes de régulation de tension (Zener).

Toutes les questions sur Jonction PN et diodes (50)
  1. Quelle façon d'appliquer la tension est correcte pour polariser en direct une diode à jonction PN ?
  2. Comment évolue la largeur de la zone de déplétion lorsqu'on augmente la tension de polarisation inverse appliquée à une jonction PN ?
  3. Quel phénomène une diode de régulation de tension (diode Zener) exploite-t-elle principalement ?
  4. Quelle relation entre le courant direct et la tension directe d'une diode à jonction PN est correcte ?
  5. Quelle est la tension directe (tension approximative à partir de laquelle le courant circule) d'une diode à jonction PN en silicium courante ?
  6. Quelle relation entre le courant de saturation inverse d'une diode à jonction PN et la température est correcte ?
  7. Quelle caractéristique d'une diode à barrière Schottky est correcte ?
  8. Quelle propriété une diode à capacité variable (varactor) exploite-t-elle ?
  9. Dans une jonction PN dont le côté p est beaucoup plus dopé que le côté n (jonction p+n), comment s'étend la zone de déplétion ?
  10. Pourquoi un courant inverse circule-t-il brièvement (existence d'un temps de recouvrement inverse) lorsqu'on fait passer une diode à jonction PN de la polarisation directe à la polarisation inverse ?
  11. Quelle relation entre le potentiel interne (potentiel de diffusion) d'une jonction PN et les concentrations d'impuretés des deux côtés est correcte ?
  12. Quel mécanisme du claquage par avalanche est correct ?
  13. Dans une jonction PN très fortement dopée, quel est le principal mécanisme du claquage survenant à faible tension inverse ?
  14. Quelle fonction d'un pont redresseur à quatre diodes est correcte ?
  15. Quelle utilisation courante d'une photodiode pour la détection de lumière est correcte ?
  16. Quel mécanisme d'émission de lumière d'une LED est correct ?
  17. Quelle caractéristique d'une diode PIN, qui intercale une couche i faiblement dopée entre les couches p et n, est correcte ?
  18. Quelle caractéristique d'une photodiode à avalanche (APD) est correcte ?
  19. Dans l'équation du courant de diode I = Is {exp(qV / nkT) − 1}, que devient le courant lorsqu'on applique une forte tension inverse sans atteindre le claquage ?
  20. Quel est l'objectif correct d'une diode connectée en parallèle avec une charge inductive comme la bobine d'un relais (diode de roue libre) ?
  21. Quelle capacité naît du stockage des porteurs minoritaires injectés dans une jonction PN polarisée en direct ?
  22. Quelle relation entre la largeur de la zone de déplétion d'une jonction abrupte dissymétrique et la tension de polarisation inverse V est correcte ? (V nettement supérieure au potentiel interne)
  23. Dans une jonction PN haute tension, quel est l'objectif correct d'une structure de terminaison comme un anneau de garde en bordure de jonction ?
  24. Dans un circuit régulateur simple à diode Zener, quel est le rôle correct de la résistance placée en série avec la diode ?
  25. Quelle diode, formée d'une jonction PN très fortement dopée des deux côtés, présente une région de résistance négative où le courant diminue quand la tension directe augmente ?
  26. Quel est l'ordre de grandeur correct de la tension en circuit ouvert d'une cellule solaire en silicium cristallin ?
  27. Quelle valeur est la plus proche de la limite théorique du rendement de conversion d'une cellule solaire à simple jonction (limite de Shockley-Queisser) ?
  28. Comment évolue en général la tension de claquage par avalanche lorsque la température augmente ?
  29. Comment appelle-t-on le phénomène par lequel, sous courant direct, de grandes quantités de porteurs injectés dans la couche i d'une diode PIN abaissent fortement sa résistance ?
  30. Que permet d'évaluer correctement la mesure de la capacité d'une jonction PN polarisée en inverse en fonction de la tension (mesure C-V) ?
  31. Comment appelle-t-on la borne côté p parmi les deux bornes d'une diode à jonction PN ?
  32. Comment appelle-t-on la propriété d'une diode qui laisse bien passer le courant dans un seul sens et presque pas dans l'autre ?
  33. Quelle description de la zone de déplétion d'une jonction PN à l'équilibre thermique est correcte ?
  34. Dans quel sens utilise-t-on en général une diode Zener dans un circuit régulateur de tension ?
  35. Quelle sortie obtient-on en appliquant une tension alternative sinusoïdale à un redresseur simple alternance constitué d'une diode et d'une résistance ?
  36. Quel est le but principal de la résistance placée en série avec une LED pour l'allumer sur une alimentation ?
  37. Quel est le but principal d'un condensateur placé en parallèle sur la sortie d'un redresseur ?
  38. Comment évolue la tension directe d'une diode au silicium parcourue par un courant constant lorsque la température augmente ?
  39. Quelle augmentation de tension directe faut-il approximativement, à température ambiante, pour multiplier par 10 le courant direct d'une diode idéale (facteur d'idéalité n = 1) ?
  40. Quelle expression donne la capacité de déplétion (capacité de jonction) C d'une jonction PN polarisée en inverse, en fonction de la surface A de la jonction, de la largeur W de la zone de déplétion et de la permittivité ε du semi-conducteur ?
  41. Pourquoi aucun courant ne circule-t-il vers l'extérieur dans une jonction PN à l'équilibre thermique ?
  42. Quelle définition du facteur de forme (fill factor, FF) d'une cellule solaire est correcte ?
  43. Quelle est approximativement, à température ambiante, la résistance petits signaux (résistance dynamique) d'une diode au silicium idéale parcourue par un courant direct de 1 mA ? (kT/q ≈ 26 mV)
  44. Comment évolue en général la tension de claquage d'une jonction PN lorsqu'on abaisse le dopage d'un côté ?
  45. Quel est le rôle principal des diodes de protection ESD connectées aux broches d'entrée-sortie d'un CI ?
  46. Les diodes Zener dont la tension Zener vaut environ 5 à 6 V présentent une faible variation de tension avec la température. Pourquoi ?
  47. Quelle méthode utilise-t-on couramment pour rendre ohmique (résistif) un contact métal-semi-conducteur ?
  48. Dans l'équation du courant de diode I ∝ exp(qV / nkT), quel type de courant domine principalement lorsque le facteur d'idéalité n est proche de 2 ?
  49. Dans une jonction PN abrupte polarisée en inverse, où le champ électrique est-il le plus intense ?
  50. Quel est le contenu correct de l'« approximation de déplétion » utilisée dans l'analyse des jonctions PN ?

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