Capacité de diffusion dans une diode polarisée en direct

Mohammed Hisham

Capacité de diffusion dans une diode polarisée en direct


Je ne comprends pas comment se forme la capacité de diffusion dans une diode polarisée vers l’avant

Tous les sites Web donnent les équations mais aucune description qualitative de la raison pour laquelle il y a une capacité dans une diode polarisée en direct.

Ce que je sais, c’est que la capacité est liée au stockage de charge, alors comment la charge pourrait-elle être stockée s’il y a un courant direct à travers la diode?

Sparky256

Pensez-y. Toutes les diodes ont un Vdrop, avec une fuite capacitive. S’il est polarisé en inverse, il présente toujours une fuite capacitive. Le modèle d’une diode comprend des résistances, des condensateurs et des inductances.

Mohammed Hisham

@Harry Svensson Je pense que ça a l’air bien maintenant

Réponses


 pr871

Le transport de charge (courant) à travers une jonction pn polarisée vers l’avant est nettement différent par rapport au transport de charge à travers un conducteur. Une différence majeure est que le courant à travers une jonction pn est dû à deux types différents de particules chargées, l’une positive (trous) et l’autre négative (électrons). Ceci est opposé au courant traversant un conducteur, qui est (typiquement) dû au flux d’électrons uniquement. L’autre énorme différence est le mécanisme par lequel le courant circule. Dans une jonction pn polarisée vers l’avant, le courant est principalement dû à la diffusion des trous et des électrons à travers les matériaux de type n et de type p, respectivement. Cela contraste avec un conducteur dans lequel le courant est dû à un champ électrique qui fait apparaître une différence de potentiel aux extrémités du conducteur.

J’aime penser à une jonction pn orientée vers l’avant comme une armée prenant d’assaut une ville. Lorsque les portes de la ville tombent (une tension directe est appliquée), les défenses sont baissées et les troupes (trous ou électrons) entrent en trombe. Cependant, les trous (ou électrons) sont en territoire étranger et à tout moment ils peuvent être éliminé par l’ennemi (recombinaison). Aux portes de la ville (juste à la barrière de la jonction pn), vous pouvez vous attendre à trouver une grande concentration de troupes. Cependant, plus vous vous enfoncez profondément dans la ville, moins vous trouvez de troupes, car seuls quelques soldats parviennent à parcourir une distance importante avant d’être éliminés. Tout cela pour dire qu’il existe un gradient de concentration de particules chargées lorsque vous vous déplacez de la barrière de la jonction pn à l’extrémité du matériau semi-conducteur. Ce gradient de concentration force un courant à circuler qui n’est PAS le résultat d’un champ électrique mais plutôt le résultat d’une marche thermique aléatoire de particules similaires qui n’est pas unique aux trous et aux électrons dans un semi-conducteur (courant de diffusion).

Il est très important de noter que le gradient de concentration est provoqué par de vraies particules chargées physiques qui existent dans le matériau semi-conducteur. Le gradient de concentration est déterminé par la tension appliquée de sorte qu’une tension particulière mappe uniquement à un gradient de concentration. La quantité physique de charge stockée est associée au gradient de concentration par intégration. Lorsqu’une tension de polarisation directe plus élevée est appliquée, une plus grande concentration de particules chargées s’écoule à travers la barrière. Un nouveau gradient de concentration doit être établi, ce qui suggère qu’une plus grande quantité de charge doit être stockée dans le matériau. Le point ici est que le changement de la tension appliquée modifie le gradient de concentration et donc la quantité de charge physique qui est stockée dans le matériau semi-conducteur. Notez qu’une tension est associée à une charge stockée. C’est exactement la définition d’un condensateur dont le facteur d’association est la capacité, C = Q / V.

Notez que la charge n’est pas réellement «stockée» dans le matériau semi-conducteur. Il est éliminé en continu et simultanément par recombinaison et remplacé par une diffusion de charge à travers la jonction de l’autre côté. Par conséquent, à toutes fins utiles, il semble qu’il y ait une surcharge constante constante à l’intérieur du matériau semi-conducteur, qui est la source de la capacité de diffusion.


 VF

Comme vous le savez, lorsqu’un courant traverse une diode polarisée en direct, il y a une chute de tension, généralement dans la plage de 0,3 à 0,8 V, selon le type de diode et le niveau de courant. (Pour les LED, la chute de tension est de l’ordre de 1-2v).

Cette chute de tension implique la présence d’une sorte de barrière dans la diode: le courant direct ne circulerait pas si la tension appliquée à la diode est inférieure à ce niveau de barrière.

Mais pour que la tension s’accumule à travers la barrière, la concentration d’électrons doit augmenter d’un côté de la barrière et diminuer de l’autre. Ainsi, avant que le courant ne puisse traverser la diode polarisée en direct, la diode agit comme un condensateur qui est chargé à une certaine tension. La capacité effective d’une diode est à peu près proportionnelle à la zone de sa jonction et sera naturellement plus grande pour des diodes plus puissantes.

Une fois que la tension sur ce condensateur atteint un certain niveau, le courant commencera à circuler, mais les charges accumulées des deux côtés de la jonction / barrière resteront là pour maintenir la tension directe requise ou, nous pouvons dire, que les charges être stocké sur le condensateur de jonction.

Naturellement, la charge de ce condensateur avant que le courant ne commence à s’écouler prend un certain temps. C’est pourquoi les grandes diodes ont tendance à être lentes.

 

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