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 est une jonction PN dans laquelle les recombinaisons des porteurs excédentaires sont essentiellement radiatives.

Définition

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

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

Les recombinaisons ont lieu dans la zce 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 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 [ D N N A L n th ( W P L n ) ] [ exp ( V U T ) − 1 ] , I p = q A J n i 2 [ D P N D L p th ( W N L p ) ] [ exp ( V U T ) − 1 ] . I_n = q A_J n_i^2 left[ D_N over { N_A L_n "th"left( W_P over L_n right)} right] ` left[ exp left( V over U_T right) -1 right ], ~ I_p = q A_J n_i^2 left[ D_P over { N_D L_p "th"left( W_N over L_p right)} right] ` left[ exp left( V over U_T right) -1 right ].

Si les régions sont grandes devant les longueurs de diffusion, alors th → 1 "th" toward 1 donc :

I n = q A J n i 2 [ D N N A L n ] [ exp ( V U T ) − 1 ] , I p = q A J n i 2 [ D P N D L p ] [ exp ( V U T ) − 1 ] . I_n = q A_J n_i^2 left[ D_N over { N_A L_n } right] ` left[ exp left( V over U_T right) -1 right ], ~ I_p = q A_J n_i^2 left[ D_P over { N_D L_p } right] ` left[ exp left( V over U_T right) -1 right ].

Le rendement d'injection est donné par :

γ = I n I p = D N N D L p D P N A L n = μ n τ p μ p τ n N D N A ⇒ γ = μ n N D μ p N A %gamma = I_n over I_p = { D_N N_D L_p } over { D_P N_A L_n } = sqrt{ { %mu_n %tau_p} over { %mu_p %tau_n} } sqrt{ N_D over N_A } `drarrow` %gamma = sqrt{ {%mu_n N_D} over {%mu_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 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 sont très dopées.