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Qu'est-ce que Zone de déplétion (zone de charge d'espace) ?

Région proche de l'interface d'une jonction PN où il n'y a presque pas de porteurs. Elle s'élargit en polarisation inverse.

Nom japonais: 空乏層

« Zone de déplétion (zone de charge d'espace) » apparaît dans 33 questions d'entraînement réparties sur 7 thèmes, dont Jonction PN et diodes, MOSFET, Physique des semi-conducteurs.

Zone de déplétion et polarisation inverse d'une jonction PN Électrons Trous Sans polarisation −,+,−,+ ,,, ,,,, Type p Type n Zone de déplétion Avec une polarisation inverse plus élevée −,+,−,+,−,+,−,+,−,+,−,+ ,, ,,, Type p Type n La zone de déplétion s'élargit
Zone de déplétion et polarisation inverse d'une jonction PN · Voir dans les schémas

Domaine: Jonction PN et diodes

S'entraîner : questions sur Zone de déplétion (zone de charge d'espace)

Comment évolue la largeur de la zone de déplétion lorsqu'on augmente la tension de polarisation inverse appliquée à une jonction PN ?

  1. AElle diminue
  2. BElle ne change pas
  3. CElle augmente
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Réponse : C. Elle augmente

En polarisation inverse, la tension extérieure s'ajoute au potentiel interne et éloigne davantage les porteurs de la jonction : la zone de déplétion s'élargit. Sa largeur est à peu près proportionnelle à √(Vbi + V) ; par exemple, quadrupler la tension la double environ. Quand la zone de déplétion s'élargit, la capacité de jonction (C = εA/W) diminue, propriété exploitée par les diodes à capacité variable. L'élargissement de la zone supportant le champ contribue aussi à la tenue en tension.

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 ?

  1. AElle s'étend largement du côté n, faiblement dopé
  2. BElle s'étend largement du côté p, fortement dopé
  3. CElle s'étend toujours également des côtés p et n
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Réponse : A. Elle s'étend largement du côté n, faiblement dopé

De part et d'autre de la zone de déplétion, les quantités de charge des impuretés ionisées sont égales (NA·xp = ND·xn). Le côté faiblement dopé doit se dépléter sur une plus grande étendue pour fournir la même charge : dans une jonction p+n, la zone de déplétion s'étend presque entièrement du côté n. La tenue en tension et la capacité sont donc fixées essentiellement par le dopage du côté faiblement dopé, et le calcul peut être approché en ne considérant qu'un côté (jonction abrupte dissymétrique). Les couches de dérive faiblement dopées des composants de puissance exploitent cette propriété pour supporter des tensions élevées.

« Zone de déplétion (zone de charge d'espace) » dans les explications

Questions mentionnant « Zone de déplétion (zone de charge d'espace) » (33)

  1. Comment évolue la largeur de la zone de déplétion lorsqu'on augmente la tension de polarisation inverse appliquée à une jonction PN ?
  2. 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 ?
  3. 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)
  4. Quelle description de la zone de déplétion d'une jonction PN à l'équilibre thermique est correcte ?
  5. 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 ?
  6. Quels sont les porteurs majoritaires d'un semi-conducteur de type p ?
  7. Comment appelle-t-on le processus de recombinaison d'électrons et de trous par l'intermédiaire de niveaux profonds (pièges) dans la bande interdite ?
  8. Quelle valeur est la plus proche de la permittivité relative du silicium ?
  9. Quelle relation entre le courant de saturation inverse d'une diode à jonction PN et la température est correcte ?
  10. Quelle propriété une diode à capacité variable (varactor) exploite-t-elle ?
  11. Quel mécanisme du claquage par avalanche est correct ?
  12. Dans une jonction PN très fortement dopée, quel est le principal mécanisme du claquage survenant à faible tension inverse ?
  13. Quelle utilisation courante d'une photodiode pour la détection de lumière est correcte ?
  14. Quelle caractéristique d'une diode PIN, qui intercale une couche i faiblement dopée entre les couches p et n, est correcte ?
  15. 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 ?

Termes associés

Capacité de jonction (capacité de déplétion) Tension de seuil Perçage (punch-through) Ouverture numérique (NA) Bande interdite (bandgap) Courant d'obscurité Claquage par avalanche Photodiode Gain en courant (hFE) RIE (gravure ionique réactive)

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