10.7 : Polarisation de la jonction P-N

Le fonctionnement d'une diode à jonction p-n implique diverses conditions de polarisation, notamment la polarisation directe, la polarisation inverse et l'équilibre.

À l’équilibre, aucune tension externe n’est appliquée aux bornes de la jonction p-n. La région d'appauvrissement se forme à l'interface de la jonction en raison de la diffusion des porteurs, qui laisse derrière elle des dopants chargés, des accepteurs du côté p et des donneurs du côté n. Ces charges immobiles créent un champ électrique qui empêche toute diffusion ultérieure des porteurs. Le diagramme de bande d'énergie associé montre que les niveaux de Fermi des deux côtés sont alignés, indiquant l'équilibre. Le potentiel intégré à travers la jonction empêche le flux net de transporteurs à travers la jonction.

Lorsque la diode est polarisée en direct, la tension appliquée réduit le potentiel de barrière et rétrécit la largeur de la région d'appauvrissement. En conséquence, les porteurs peuvent facilement traverser la jonction et le diagramme de bande correspondant montre les bandes d’énergie se courbant vers le haut, indiquant la réduction du potentiel de barrière. Le courant aux bornes de la diode sous polarisation directe augmente de façon exponentielle avec la tension appliquée.

En polarisation inverse, la tension externe est appliquée dans la direction opposée, élargissant la région d'appauvrissement, augmentant le potentiel de barrière, rendant difficile le passage des porteurs à la jonction et réduisant le flux de courant à un très faible courant de saturation inverse. Le diagramme de bandes d'énergie pour la polarisation inverse montre les bandes se courbant vers le bas, indiquant un potentiel de barrière accru. Le courant en polarisation inverse est une petite valeur constante. Il est proche du courant de saturation mais de signe opposé, reflétant le flux mineur de porteurs dû à la génération thermique dans la région d'épuisement.