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Concept
Photodiode
Résumé
Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de capter un rayonnement du domaine optique et de le transformer en signal électrique.
Comme beaucoup de diodes en électronique elle est constituée d'une jonction PN. Cette configuration de base fut améliorée par l'introduction d'une zone intrinsèque (I) pour constituer la photodiode PIN. En absence de polarisation (appelé mode photovoltaïque) elle crée une tension. En polarisation inverse par une alimentation externe (mode photoampérique), elle crée un courant. On repère 3 régions distinctes :
une zone de charge d'espace (ZCE) appelée couramment zone de déplétion et de diffusion
une région dopée de type N
une région dopée de type P.
Ce composant relève de l'opto-électronique.
Quand un semi-conducteur est exposé à un flux lumineux, les photons sont absorbés à condition que l’énergie du photon () soit supérieure à la largeur de la bande interdite (Eg). Ceci correspond à l'énergie nécessaire que doit absorber l'électron afin qu'il puisse quitter la bande de valence (où il sert à assurer la cohésion de la structure) vers la bande de conduction, le rendant ainsi mobile et capable de générer un courant électrique. L’existence de la bande interdite entraîne l’existence d’un seuil d’absorption tel que .
Lors de l’absorption d’un photon, deux phénomènes peuvent se produire :
La photoémission : c'est la sortie de l’électron hors du matériau photosensible. L’électron ne peut sortir que s'il est excité près de la surface.
La photoconductivité : l’électron est libéré à l’intérieur du matériau. Les électrons ainsi libérés contribuent à la conductivité électrique du matériau.
Lorsque les photons pénètrent dans le semi-conducteur munis d’une énergie suffisante, ils peuvent créer des photoporteurs (électrons et trous d'électrons) en excès dans le matériau. On observe alors une augmentation du courant. Deux mécanismes interviennent simultanément :
Il y a création de porteurs minoritaires, c'est-à-dire des électrons dans la région P et des trous dans la région N.
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