Composants semi-conducteurs de puissance bipolaires. Partie 1

Pour remplir leur fonction de conduction, les composants semi-conducteurs bipolaires mettent en jeu électrons et trous. Ils s’opposent en cela aux composants unipolaires dans lesquels le transport du courant est assuré par un seul des deux types de porteurs. La distinction est classique mais s’applique mal à nombre de composants modernes qui conjuguent dans le même cristal des mécanismes unipolaires et bipolaires. Aussi la répartition en plusieurs articles des analyses du fonctionnement des divers composants de puissance bipolaires est-elle motivée davantage par des raisons de commodité d’exposé et des contraintes de volume que par le respect strict des principes. Les deux premiers articles et sont consacrés à l’étude des semi-conducteurs de puissance bipolaires « purs » : diode, transistor, thyristor et composants dérivés, cependant que les composants « mixtes », tels l’ IGBT (Insulated-Gate-Bipolar-Transistor), sont alliés aux composants unipolaires, transistor MOS principalement, dans l’article . Le lecteur considérera qu’il s’agit en réalité d’un ensemble.

La qualification de bipolaire, pour les composants de puissance, sous-entend en outre la mise en jeu d’effets de modulation de conductivité pour réduire autant que possible la tension de déchet à l’état passant. Cette modulation de conductivité s’exerce essentiellement dans la région de base large et peu dopée qui confère au dispositif sa capacité de blocage de la tension. Elle a pour corollaire un stockage de porteurs qui pèse sur les performances dynamiques, à l’ouverture comme à la fermeture. Ces effets essentiels sont analysés dans cette première partie, illustrés par le cas très important de la diode qui, du double point de vue théorique et pratique, est l’archétype des composants de puissance bipolaires.