I.1 Principe de fonctionnement [La jonction PN et ses applications]

I.1 Principe de fonctionnement

Rappel :

Lorsqu'une jonction PN est polarisée en direct, les électrons majoritaires de la régions N sont injectés dans la région P où ils diffusent et inversement pour les trous. S'ils n'ont pas réussi à traversé la région P assez rapidement, ils se recombinent. Une DEL^[1] est une jonction PN dans laquelle les recombinaisons des porteurs excédentaires sont essentiellement radiatives.

Définition :

Une DEL^[1] est une jonction PN dans laquelle les recombinaisons des porteurs excédentaires sont essentiellement radiatives.

La tension de polarisation $V$ fixe la séparation des niveaux de Fermi.

Les recombinaisons ont lieu dans la zce^[2] et dans les régions neutres N et P. Dans chacune de ces dernières, la zone émettrice est limitée à la longueur de diffusion des minoritaires. La zce^[2] joue un rôle mineur dans la mesure où elle est inexistante lorsque la jonction est polarisée en direct. On a :

I_{n} = q A_{J} n_{i}^{2} [\frac{D_{N}}{N_{A} L_{n} th (\frac{W_{P}}{L_{n}})}] [\exp (\frac{V}{U_{T}}) - 1], I_{p} = q A_{J} n_{i}^{2} [\frac{D_{P}}{N_{D} L_{p} th (\frac{W_{N}}{L_{p}})}] [\exp (\frac{V}{U_{T}}) - 1] .

Si les régions sont grandes devant les longueurs de diffusion, alors $th \to 1$ donc :

I_{n} = q A_{J} n_{i}^{2} [\frac{D_{N}}{N_{A} L_{n}}] [\exp (\frac{V}{U_{T}}) - 1], I_{p} = q A_{J} n_{i}^{2} [\frac{D_{P}}{N_{D} L_{p}}] [\exp (\frac{V}{U_{T}}) - 1] .

Le rendement d'injection est donné par :

γ = \frac{I_{n}}{I_{p}} = \frac{D_{N} N_{D} L_{p}}{D_{P} N_{A} L_{n}} = \sqrt{\frac{μ_{n} τ_{p}}{μ_{p} τ_{n}}} \sqrt{\frac{N_{D}}{N_{A}}} \Rightarrow γ = \sqrt{\frac{μ_{n} N_{D}}{μ_{p} N_{A}}}

Fondamental :

À dopage équivalent, les électrons étant plus mobiles que les trous, le taux d'injection d'électrons dans la région P est plus important que le taux d'injection de trous dans la région N. Donc la région P est la plus radiative. C'est pour cela que la face émettrice d'une DEL^[1] est toujours de type P.

Il faut préciser aussi que pour des raisons d'efficacité d'émission, les régions N et P d'une DEL^[1] sont très dopées.