Lorsqu’un semi-conducteur de type P est convenablement joint à un semi-conducteur de type N, la surface de contact ainsi formée est appelée jonction PN. Tous les dispositifs semi-conducteurs contiennent une ou plusieurs jonction PN. La jonction PN est en vigueur, l’élément de contrôle des dispositifs semi-conducteurs.
Formation de la jonction PN
Dans la pratique réelle, la jonction PN n’est pas formée uniquement en apportant un bloc de semi-conducteur de type P près d’un bloc de semi-conducteur de type N. En fait, la jonction PN est fabriquée par une technique spéciale, à savoir les méthodes de croissance, d’alliage et de diffusion.
La méthode la plus courante de fabrication de la jonction PN est appelée alliage. Une jonction alliée est fabriquée à partir d’un type N semi-conducteur en germanium ou en silicium, en fondant le culot de l’indium trivalent placé de chaque côté. L’accord ou le système entier est chauffé à environ 500 degrés Celsius. L’indium est absorbé par le germanium ou le silicium pour produire une région AP et donc la jonction APN est formée comme indiqué dans la figure ci-dessous.
Une autre méthode pour former APN Junction est connue sous le nom Diffusion. Dans ce processus, les plaquettes de semi-conducteur d’une conductivité de type p ou de type n sont placées dans un vaisseau qui contient un oxyde de l’impureté à ajouter. La combinaison se passe lentement à travers un four avec une température contrôlée de 800⁰C à 1200⁰C en fonction du type de jonction. À une température aussi élevée, un gaz d’atomes d’impureté diffuse dans le matériau semi-conducteur et forme une fine couche de conductivité opposée. Ainsi, entraînant la formation de la jonction PN.
Propriétés de la jonction PN
Pour comprendre la propriété d’une jonction PN, considérons deux types de semi-conducteurs extrinsèques. L’un est de type P, et l’autre est de type n comme indiqué dans la figure ci-dessous.
Le semi-conducteur de type P a accepteur négatif ions et trous chargés positivement. Alors que le semi-conducteur de type N a des ions donneurs positifs et des électrons chargés négativement. Lorsque les deux pièces sont réunies et traitées convenablement, elles forment une jonction PN. La recombinaison d’électrons-trous se déroule dès que la jonction PN est formée en raison de la raison pour laquelle certains des électrons du matériau de type N se diffusent vers le matériau de type P avec les trous disponibles dans la bande de valence.
De même, la combinaison de trous-électrons a lieu lorsque les trous du matériau de type P se diffusent au matériau de type N, et que l’électron est disponible dans la bande de conduction. Ce processus de combinaison est connu sous le nom Diffusion.
En diffusion, certains électrons libres se déplacent à travers la jonction de type n au type p, laissant des ions donneurs positifs. Cela établit la charge positive du côté n de la jonction. Simultanément, les électrons libres qui traversent la jonction se recombinent avec le trou de type p et découvre certains des ions accepteurs négatifs comme indiqué sur la figure ci-dessous.
Une charge négative est établie du côté p de la jonction. Ce processus de diffusion se poursuit jusqu’à ce qu’un nombre suffisant d’ions d’impuretés sous forme d’impureté donneuse et accepteur soit découvert et une différence de potentiel de près de 0,3 V est développée au cas où la jonction PN est formée par le matériau de germanium. De même, la différence de potentiel de 0,7 V doit se développer si la jonction PN est formée par le matériau semi-conducteur de silicium.
Une fois que tout cela se produit, une diffusion supplémentaire est empêchée et que la différence de potentiel créée à travers la jonction agit comme une barrière qui empêche les mouvements supplémentaires des électrons et des trous. La charge positive sur n côté repousse les trous du côté p et une charge négative sur n côté repousse l’électron libre du côté p. Cette barrière est connue comme un Barrière potentielle ou Barrière de jonction VO.
Barrière potentielle
Une différence de potentiel construite à travers la jonction PN, qui restreint le mouvement supplémentaire des porteurs de charge à travers la jonction, est appelé Barrières potentielles.
Couche d’épuisement
Une couche est formée sur le côté de la jonction. Cette couche est épuisée en électrons et trous libres. Une région autour de la jonction à partir de laquelle les porteurs de charge sont épuisés Couche d’épuisement.