Physique des semi-conducteurs [T8PS414M]

Physique des semi-conducteurs [T8PS414M]

En pratique

Nature
Elément constitutif
Volume horaire de TD
10
Volume horaire de CM
20
Volume horaire de travail personnel
30
Langue d'enseignement
Français

Description du contenu de l'enseignement

Ce cours aborde les différentes notions fondamentales de la physique des semi-conducteurs. Il décrit le positionnement des semi-conducteurs dans les familles de solides cristallins puis introduit la structure de bandes des matériaux semi-conducteurs.
La distribution des porteurs de charge est ensuite étudiée en fonction de différents facteurs tels que le dopage et la température.
Les différents mécanismes de transport de charges contribuant au courant électrique sont introduits.
L’étude du semi-conducteur hors équilibre mène naturellement à l’étude de la jonction PN.
Les détecteurs de lumière à base de semi-conducteurs (photodiode, cellule photovoltaïque) sont finalement étudiés.

This course provides basics in semiconductor physics. The introduction of the density of states and the Fermi-Dirac statistic in a semiconductor allows to determine the free carrier concentrations at the thermodynamic equilibrium. Determining diffusion and drift currents in the semiconductor leads to the study of the PN junction, the elementary structure of optoelectronic devices such as LEDs, laser diodes and photodiodes described in the module “semiconductor optoelectronic components”.

Organisation

Modalités d'organisation et de suivi

  1. La structure cristalline
  2. Les bandes d’énergie
  3. Les concentrations en porteurs libres
  4. Mécanismes de transport
  5. Semi-conducteur hors équilibre
  6. La jonction PN
  7. Les détecteurs à base de semi-conducteurs

 

  1. Cristalline structure
  2. Energy bands
  3. Free carrier concentrations
  4. Transport mechanisms
  5. Semi-conducteur hors équilibre
  6. PN Junction
  7. Semiconductor detectors

Informations pédagogiques

Compétences à acquérir

A la fin de ce module, l'étudiant doit être capable de :

  1. Positionner les semi-conducteurs dans les familles des solides cristallins
  2. Déterminer l’origine des bandes d’énergie dans un semi-conducteur
  3. Déterminer la distribution des porteurs dans un semi-conducteur en fonction de la température et du dopage,
  4. Représenter la fonction de Fermi-Dirac d’un semi-conducteur.,
  5. Savoir appliquer l’approximation de Boltzmann,
  6. Etudier les mécanismes de transport de charge,
  7. Etudier les caractéristiques d’un semi-conducteur à l’équilibre et hors équilibre thermodynamique,
  8. Définir les mécanismes de génération/recombinaison de porteurs,
  9. Déterminer l’expression du courant dans une jonction PN,
  10. Etudier le fonctionnement d’une photodiode,
  11. Savoir comparer les avantages et inconvénients de différents dispositifs (PN, PIN, PDA)

Pré-requis recommandés

    Physique atomique (PHOT2)

Bibliographie, lectures recommandées

  • F. Lévy, Physique et technologie des semi-conducteurs, EPFL, 1995.
  • H. Mathieu, Physique des semi-conducteurs et des composants électroniques, Dunod, 2001.
  • E. Rosencher, B. Vinter, Optoélectronique, Masson, Paris, 1997.
Dernière modification : mar, 05/01/2021 - 11:17