Diode p–n : facteur d’idéalité d’après ln I vs U
Diode au silicium inconnue, T connue. Relevez I en polarisation directe pour plusieurs U et obtenez n par l’ajustement de ln I en fonction de U.
Objectif
Déterminer n d’après I ≈ I₀ exp(V/(n V_T)). La pente de ln I en fonction de U vaut 1/(n V_T), donc n = 1/(pente · V_T).
Matériel
- Diode au silicium inconnue
- T connue
- Générateur de tension continue
- Ampèremètre
Expérience
Théorie
Équation de Shockley : I = I₀ (e^{V/(n V_T)} − 1), V_T = k_B T/e. En forte polarisation directe, le −1 est négligeable et ln I est linéaire en U. Le banc cache I₀, n et I en direct. T (donc V_T) est connue. L’ampèremètre donne I après l’enregistrement. C’est un TP sur la caractéristique I–U, pas un schéma de bandes.
Mode opératoire
- La température T est fixe et connue. Ne faites varier que la tension directe U. Restez en forte polarisation directe (environ 0,50–0,72 V).
- Notez. L’ampèremètre inscrit I avec un léger bruit. Il n’y a pas de I, I₀ ni n en direct.
- Le tableau calcule ln I. Recommencez pour au moins 6 tensions.
- Ajustez ln I en fonction de U ; n = 1 / (pente · V_T). Comparez à la valeur de référence et formulez la conclusion.
Conclusion
Le facteur d’idéalité trouvé s’accorde avec la diode cachée. Sources d’erreur : bruit de l’ampèremètre et négligence du −1 dans la loi de Shockley.