M1 Jonction p-n

Topique

Le contact entre une région de type p et une région de type n de ce matériau semi-conducteur crée, par diffusion des porteurs de charge majoritaires induite par ce contact jusqu'à l'atteinte de l'équilibre, une zone de déplétion entre elles : les électrons libres majoritaires de la région de type n diffusent à travers ce contact vers la région de type p, et les trous majoritaires de la région de type p diffusent en sens inverse vers la région de type n. Ce croisement mutuel des porteurs de charge majoritaires vide la zone de déplétion de part et d'autre du contact, ce qui permet de déterminer la capacité de cette jonction en fonction de la tension appliquée dans un autre modèle de ce système. Si cette diffusion des porteurs de charge majoritaires se poursuit plus longtemps avant d'atteindre l'équilibre, cette zone de déplétion s'étend alors davantage de part et d'autre du contact.

La diffusion de ces porteurs de charge majoritaires depuis leurs régions d'origine respectives à travers ce contact expose, au sein de cette même zone de déplétion, les charges fixes des impuretés donneuses et acceptrices déjà ionisées, comme décrit plus en détail par un autre modèle de ce système. C’est le champ électrique interne généré par ces charges fixes exposées qui, en fin de compte, ralentit la diffusion des porteurs de charge majoritaires, établissant ainsi le potentiel de contact de cette jonction p-n à l’équilibre. Ce potentiel de contact correspond précisément à la barrière de potentiel créée par ce champ électrique interne, empêchant toute diffusion supplémentaire des porteurs de charge majoritaires à travers ce contact. Une concentration plus élevée de ces impuretés donneuses et acceptrices déjà ionisées de part et d’autre du contact entraîne un potentiel de contact plus élevé.

Par conséquent, ce modèle, avec la zone de déplétion et le potentiel de contact qui l'a ouverte, fait en sorte que ce même potentiel de contact, ajouté à toute polarisation appliquée de l'extérieur sur cette jonction p-n, détermine, selon le modèle de Shockley déjà utilisé pour extraire ses paramètres d'une courbe courant-tension mesurée, un autre modèle de cet ensemble, le courant de diode de cette jonction p-n : une polarisation directe réduit cette barrière de potentiel imposée par ce potentiel de contact et permet à ce courant de diode de croître exponentiellement, tandis qu'une polarisation inverse l'augmente et maintient ce courant de diode bloqué, jusqu'à ce qu'un champ électrique inverse suffisamment élevé explose, comme décrit par un autre modèle de cet ensemble, soit par effet tunnel bande par bande, soit par multiplication en avalanche pour rompre, lors du claquage, ce même blocage. Le fait que cette jonction p-n, avec cette zone de déplétion et ce potentiel de contact avec lesquels ce modèle a été initialisé, constitue la base physique commune sur laquelle reposent d'autres modèles différents de cet ensemble, chacun décrivant un dispositif semi-conducteur construit à partir de cette même jonction p-n, signifie que toute variation sur cette zone de déplétion ou sur ce potentiel de contact se propagera, par conséquent, au comportement de tous ces autres dispositifs semi-conducteurs.

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