Application d'une tension positive côté p et négative côté n. La barrière s'abaisse et le courant passe facilement. Dans le sens inverse (polarisation inverse), le courant est quasi nul.
Nom japonais: 順方向バイアス
« Polarisation directe » apparaît dans 5 questions d'entraînement réparties sur 3 thèmes, dont Jonction PN et diodes, Physique des semi-conducteurs, Photonique sur silicium.
Domaine: Jonction PN et diodes
À l'équilibre, une jonction PN présente une barrière de potentiel de diffusion, et le courant de diffusion des porteurs majoritaires qui tentent de la franchir compense exactement le courant de dérive repoussé par le champ de la jonction ; le courant net est donc nul. La polarisation directe, qui rend le côté p positif, s'oppose au potentiel de diffusion et abaisse la barrière. Les trous du côté p et les électrons du côté n la franchissent alors en grand nombre par diffusion, devenant des porteurs minoritaires injectés qui se recombinent en se propageant. La diffusion l'emporte désormais sur la dérive, et le courant augmente exponentiellement selon I ≈ Is(exp(qV/nkT) − 1).
À température ambiante, kT/q vaut environ 26 mV ; une diode idéale (facteur d'idéalité n = 1) a donc besoin d'environ 60 mV de tension directe supplémentaire pour chaque multiplication du courant par dix, ou de n × 60 mV en général ; la pente d'une courbe I-V en échelle semi-logarithmique donne n. Comme la montée est exponentielle, une diode en silicium semble s'allumer vers 0,6 à 0,7 V aux courants petit signal typiques, bien qu'il n'existe pas de seuil franc. À courant constant, la tension directe d'une jonction en silicium diminue d'environ 2 mV par °C, une propriété utilisée pour la mesure de température.
La polarisation inverse élève la barrière et élargit la zone de déplétion, ne laissant qu'un courant infime de porteurs minoritaires générés thermiquement jusqu'au claquage. La capacité dominante diffère également. En polarisation inverse, c'est la capacité de déplétion (de jonction). En polarisation directe, les porteurs minoritaires injectés stockés près de la jonction créent une capacité de diffusion, environ Cd ≈ τI/(nkT/q), qui croît avec le courant et peut atteindre plusieurs nanofarads. Cette charge stockée doit être évacuée avant qu'une diode ou un transistor puisse se bloquer, ce qui limite la vitesse de commutation.
Un transistor bipolaire en régime actif a une jonction base-émetteur polarisée en direct ; en saturation, la jonction base-collecteur est elle aussi polarisée en direct, ce qui donne une VCE d'environ 0,1 à 0,2 V seulement mais un blocage lent à cause de la charge stockée. Les LED émettent de la lumière quand les porteurs injectés en direct se recombinent de façon radiative. Une diode PIN polarisée en direct inonde sa couche intrinsèque de porteurs, ce qui abaisse sa résistance (modulation de conductivité) et la rend utile comme commutateur RF. Les modulateurs optiques en silicium qui injectent des porteurs en polarisation directe sont efficaces mais limités par des durées de vie des porteurs de l'ordre de la nanoseconde ; les conceptions à haut débit utilisent donc plutôt la déplétion en polarisation inverse.
Réponse : B. Parce que les porteurs minoritaires stockés pendant la conduction directe ne disparaissent pas immédiatement
Pendant la conduction directe, les porteurs minoritaires injectés sont stockés de part et d'autre de la jonction. Après la commutation en inverse, un courant inverse continue de circuler jusqu'à ce qu'ils soient extraits ou disparaissent par recombinaison. Cette durée est le temps de recouvrement inverse (trr), et le courant de recouvrement inverse est source de pertes et de bruit. On y remédie avec des diodes à recouvrement rapide à contrôle de durée de vie, ou avec des diodes Schottky ou SiC, qui n'utilisent pas de porteurs minoritaires.
Relier le côté p (anode) au potentiel le plus positif et le côté n (cathode) au plus négatif, afin que la tension appliquée abaisse la barrière de la jonction.
Le nombre de porteurs ayant assez d'énergie pour franchir la barrière suit une distribution de Boltzmann ; abaisser la barrière de V multiplie donc le courant injecté par environ exp(qV/kT).
La capacité de jonction provient de la zone de déplétion et domine en polarisation inverse. La capacité de diffusion provient des porteurs minoritaires stockés en polarisation directe et croît à peu près proportionnellement au courant.
Dans une jonction PN à l'équilibre, ces deux courants se compensent exactement et le courant est nul ; en polarisation directe, le courant de diffusion l'emporte.
Quelle est la cause correcte du courant de diffusion dans u…C'est la polarisation directe, dans laquelle le courant croît exponentiellement avec la tension.
Quelle façon d'appliquer la tension est correcte pour polar…En polarisation directe, des porteurs minoritaires sont injectés et stockés de part et d'autre de la jonction ; leur quantité variant avec la tension, ils se comportent comme une capacité.
Quelle capacité naît du stockage des porteurs minoritaires …La méthode PIN, qui injecte des porteurs en polarisation directe, produit une plus grande variation d'indice avec un meilleur rendement, mais les porteurs minoritaires injectés mettent de l'ordre de la nanoseconde à disparaître par recombinaison, ce qui rend la montée en débit difficile en l'état.
Dans les modulateurs en silicium rapides, pourquoi utilise-…Zone de déplétion (zone de charge d'espace) Temps de recouvrement inverse SiC (carbure de silicium) Ouverture numérique (NA) Capacité de diffusion Capacité de jonction (capacité de déplétion) Rendement (yield) Débit (throughput) Claquage par avalanche Contact ohmique