Une diode à jonction est un cristal semi-conducteur, généralement en silicium, auquel sont attachées deux bornes électriques. Une diode à jonction PN est le type le plus courant de diode à semi-conducteur. Les caractéristiques de la diode de jonction lui permettent généralement de conduire facilement le courant dans un sens mais pas dans l’autre. Les diodes de jonction peuvent être utilisées pour changer le courant alternatif (AC) en courant continu (DC), détecter la température et protéger les circuits contre les tensions dommageables. Ils peuvent également créer et détecter la lumière, former des portes logiques et exécuter de nombreuses autres fonctions. Différents types de diodes de jonction sont utilisés dans des appareils tels que les radios, les téléviseurs et les lecteurs de CD, parmi de nombreux autres appareils électroniques.
Lorsqu’une diode à jonction est réalisée, son cristal est implanté d’un côté avec des porteurs de charge positifs de type p, appelés trous. L’autre côté est implanté avec des porteurs de charge négative de type n, qui sont des électrons. La région mince entre les deux est connue sous le nom de jonction PN. Certains électrons errent à travers la jonction pour se combiner avec des trous, et vice versa. Cela crée une région étroite de charge neutre autour de la jonction, appelée couche d’appauvrissement.
Lorsqu’une tension de polarisation directe est appliquée à travers la diode de jonction, elle force généralement plus d’électrons dans la région de type n. Cela force également plus de trous dans la région de type p. Lorsque cette tension augmente, la couche d’appauvrissement se rétrécit. Cela facilite le passage du courant à travers la jonction. Une fois que la polarisation directe dépasse une certaine tension, le courant peut circuler assez facilement.
Si l’inverse, une tension de polarisation inverse, est appliquée, plus de trous peuvent être extraits de la région de type p et plus d’électrons de la région de type n. Les trous et les électrons sont éloignés de la jonction, élargissant la couche d’appauvrissement. Cela rend généralement plus difficile la circulation du courant. Au fur et à mesure que la tension de polarisation inverse augmente, le courant à travers la jonction ralentit jusqu’à presque zéro. Le courant de fuite restant est souvent très faible mais peut augmenter avec la température de jonction de la diode.
Une diode à jonction a de nombreuses utilisations liées à sa capacité à conduire le courant dans un seul sens. Par exemple, il peut convertir le courant alternatif en courant continu, également connu sous le nom de rectification. Il peut également séparer le signal audio du signal radiofréquence (RF) dans un récepteur radio. Dans les circuits de commande, les diodes de jonction peuvent offrir une protection contre les pointes de puissance lorsqu’un dispositif à courant élevé, tel qu’un moteur ou une bobine de relais, est allumé ou éteint. De nombreux types de circuits intégrés utilisent des diodes sur chaque broche pour éviter que des tensions extérieures excessives n’endommagent la puce.
Les diodes de jonction peuvent être très sensibles à la lumière sans le plastique sombre dans lequel elles sont généralement enfermées. Elles sont couramment utilisées comme photodiodes pour détecter la lumière et dans les cellules solaires pour convertir la lumière en électricité. Une diode électroluminescente (DEL) est une diode à jonction qui génère des photons. Les LED existent dans une variété de couleurs et peuvent produire de la lumière de l’infrarouge au proche ultraviolet. Ils sont également souvent utilisés comme indicateurs d’état dans les appareils électroniques. Une diode laser génère une lumière d’une seule longueur d’onde qui est généralement focalisée à travers une cavité polie dans son emballage. Les diodes laser sont fréquemment utilisées dans les communications à grande vitesse et les lecteurs de CD/DVD grand public.
D’autres applications des diodes de jonction comprennent les portes logiques, les matrices de clavier, les capteurs de température et les régulateurs de tension. Une diode de jonction peut également agir comme un condensateur à tension variable ; un circuit de syntonisation de radio ou de télévision peut faire varier la taille de la couche d’appauvrissement de la diode, ce qui modifie à son tour la capacité.