diodes de jonction

Il y avait du brut historique, mais des redresseurs à semi-conducteurs bruts historiques, mais utilisables étaient utilisables avant que des matériaux de haute pureté ne soient disponibles. Ferdinand Braun a inventé un redresseur à contact ponctuel à base de sulfure de plomb, PbS, en 1874. Les redresseurs à oxyde cuivreux ont été utilisés comme redresseurs de puissance en 1924. La chute de tension directe est de 0,2 V. La courbe caractéristique linéaire est peut-être la raison pour laquelle Cu₂ O a été utilisé comme redresseur pour l'échelle AC sur les multimètres basés sur D'Arsonval. Cette diode est également photosensible.

Les redresseurs à l'oxyde de sélénium ont été utilisés avant que les redresseurs à diodes de puissance modernes ne soient disponibles. Ceux-ci et le Cu₂ Les redresseurs O étaient des dispositifs polycristallins. Les cellules photoélectriques étaient autrefois fabriquées à partir de sélénium.

Avant les semi-conducteurs

Avant l'ère moderne des semi-conducteurs, une première application de diode était un détecteur de radiofréquence , qui a récupéré l'audio d'un signal radio. Le « semi-conducteur » était un morceau polycristallin du minéral galène, sulfure de plomb, PbS. Un fil métallique pointu connu sous le nom de moustache de chat a été mis en contact avec une tache sur un cristal à l'intérieur du minéral polycristallin. (Figure ci-dessous) L'opérateur s'est efforcé de trouver un point « sensible » sur la galène en déplaçant la moustache du chat. Vraisemblablement, il y avait des taches de type P et N réparties de manière aléatoire dans le cristal en raison de la variabilité des impuretés incontrôlées. Moins souvent, les pyrites de fer minérales, l'or des fous, ont été utilisées, tout comme le carborundum minéral, le carbure de silicium, le SiC, un autre détecteur, faisant partie d'un Vraisemblablement, il y avait des taches de type P et N réparties de manière aléatoire dans le cristal en raison de la variabilité incontrôlée impuretés. Moins souvent, la pyrite de fer minérale, l'or des fous, a été utilisée, tout comme le minéral carborundum, le carbure de silicium, le SiC, un autre détecteur, faisant partie d'une radio foxhole , consistait en une mine de crayon aiguisée liée à une épingle de sûreté tordue, touchant une lame de rasoir jetable à lame bleue rouillée. Tout cela nécessitait la recherche d'un point sensible, facilement perdu à cause des vibrations.

Détecteur de cristaux

Le remplacement du minéral par un semi-conducteur dopé N (figure ci-dessous (a) ) rend toute la surface sensible de sorte que la recherche d'un point sensible n'était plus nécessaire. Ce dispositif a été perfectionné par G.W.Pickard en 1906. Le contact métallique pointu a produit une région de type P localisée dans le semi-conducteur. Le point métallique a été fixé en place, et l'ensemble de la diode de contact ponctuel encapsulé dans un corps cylindrique pour la stabilité mécanique et électrique. (Figure ci-dessous (d) ) Notez que la barre cathodique sur le schéma correspond à la barre sur l'emballage physique.

Les diodes à contact ponctuel en silicium ont apporté une contribution importante au radar pendant la Seconde Guerre mondiale, en détectant les signaux d'écho de radiofréquence giga-hertz dans le récepteur radar. Le concept à préciser est que la diode à contact ponctuel a précédé de plusieurs décennies la diode de jonction et les semi-conducteurs modernes. Même à ce jour, la diode à contact ponctuel est un moyen pratique de détection des hyperfréquences en raison de sa faible capacité. Les diodes à contact ponctuel au germanium étaient autrefois plus facilement disponibles qu'elles ne le sont aujourd'hui, étant préférées pour la tension directe inférieure de 0,2 V dans certaines applications comme les radios à cristal auto-alimentées. Les diodes à contact ponctuel, bien que sensibles à une large bande passante, ont une faible capacité de courant par rapport aux diodes à jonction.

Diodes modernes

Section transversale de la diode au silicium :(a) diode de contact ponctuel, (b) diode de jonction, (c) symbole schématique, (d) petit boîtier de diode de signal.

La plupart des diodes aujourd'hui sont des diodes à jonction au silicium. La section transversale de la figure ci-dessus (b) semble un peu plus complexe qu'une simple jonction PN ; cependant, il s'agit toujours d'une jonction PN. A partir de la connexion cathodique, le N ⁺ indique que cette région est fortement dopée, n'ayant rien à voir avec la polarité. Cela réduit la résistance série de la diode. Le N ^- région est légèrement dopée comme indiqué par le (-). Le dopage léger produit une diode avec une tension de claquage inverse plus élevée, importante pour les diodes de redressement de puissance à haute tension. Les diodes à basse tension, même les redresseurs de puissance à basse tension, auraient des pertes directes plus faibles avec un dopage plus important. Le niveau de dopage le plus élevé produit des diodes Zener conçues pour une faible tension de claquage inverse. Cependant, un dopage important augmente le courant de fuite inverse. Le P ⁺ région au niveau du contact d'anode est un semi-conducteur de type P fortement dopé, une bonne stratégie de contact. Les diodes à jonction à petit signal encapsulées dans du verre sont capables de 10 à 100 mA de courant. Les diodes de redressement de puissance encapsulées en plastique ou en céramique supportent des milliers d'ampères de courant.

AVIS :

• Les diodes à contact ponctuel ont de superbes caractéristiques haute fréquence, utilisables bien dans les fréquences micro-ondes.
• La taille des diodes de jonction va des petites diodes de signal aux redresseurs de puissance capables de 1 000 ampères.
• Le niveau de dopage près de la jonction détermine la tension de claquage inverse. Le dopage léger produit une diode haute tension. Un dopage important produit une tension de claquage inférieure et augmente le courant de fuite inverse. Les diodes Zener ont une tension de claquage plus faible en raison d'un fort dopage.

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Feuille de travail Jonctions PN