Titre :	Physique des semi-conducteurs
Type de document :	texte imprimé
Auteurs :	Mebarek Boukelkoul
Année de publication :	2025
Importance :	1 vol (77 p .)
Format :	29 cm
Langues :	Français (fre)
Catégories :	Publications pédagogiques:Physique P/P
Mots-clés :	Semi-conducteurs
Note de contenu :	Sommaire Chapitre 1. Généralités 1.1. Théorie des bandes d’énergie ................................................................................................1 1.1.1. Les orbitales atomiques à la structure de bandes ...............................................................1 1.1.1.Orbitales atomiques .............................................................................................................1 1.1.1.2.Orbitales moléculaires ......................................................................................................3 1.2.Bandes d'énergie .....................................................................................................................6 1.2.1 Cas du solide : Conducteur - Isolant – Semiconducteur ...................................................7 1.3.Semi-conducteurs à l'équilibre thermodynamique .................................................................8 1.3.1. Notion de trou....................................................................................................................8 1.3.2. Notion de gap ....................................................................................................................9 1.3.2.1.Nature du Gap ................................................................................................................10 1.3.2.2. Masse effective et relation de dispersion ......................................................................12 1.4.Structure des bandes d'énergie .............................................................................................14 1.4.1.Arséniure de gallium .........................................................................................................15 1.4.2.Silicium .............................................................................................................................16 1.5.Densité d’états ......................................................................................................................16 1.5.1.Densité d’états d’électrons et trous ...................................................................................18 Chapitre 2. Semi-conducteurs Intrinsèques et Extrinsèques 2.1. Un semi-conducteur est dit « intrinsèque » ? ......................................................................21 2.2. Dopage ...............................................................................................................................22 2.2.1. Exemple de dopage ..........................................................................................................24 2.2.3. Semi-conducteur de type n ...............................................................................................26 2.2.4. Semi-conducteur de type p ...............................................................................................27 2.2.5. Niveaux d'énergie des impuretés ......................................................................................28 a) Impuretés donneurs d'électrons ..............................................................................................28 b) Impuretés accepteurs d'électrons ...........................................................................................28 2.2.6. Dopants amphotères et autodopage ..................................................................................29 2.2.7. Niveaux profonds .............................................................................................................29 2.2.8. Dopage fort .......................................................................................................................30 2.3. Un semi2.3.1. Pour un semi-conducteur de type n : ................................................................................31 2.3.2. Pour un semi-conducteur intrinsèque ...............................................................................32 Chapitre 3. Phénomène de Génération-Recombinaison 3.1. Etude des Semi-conducteurs hors équilibre ........................................................................33 3.1.1. Définition d’un semi-conducteur hors équilibre ..............................................................33 3.1.2. Calcul des densités de courant .........................................................................................33 3.1.2.1. Calcul de la densité de courant de conduction (mobilité de porteurs de charges) ........33 3.1.3. Calcul de la densité de courant de diffusion ....................................................................34 3.2. Phénomène de Génération-Recombinaison ........................................................................37 3.2.1. Recombinaison directe (électron – trou) ..........................................................................38 3.2.2. Recombinaison indirecte (centre de recombinaison) .......................................................40 3.2.2.1. Cas d’un semi-conducteur de type (N) ..........................................................................41 3.2.2.2. Cas d’un semi-conducteur de type (P) ..........................................................................41 3.2.3. Zone de déplétion (dépeuplée) ........................................................................................42 Chapitre 4. Etude des Jonctions PN 4.1. Définition des jonctions PN (abrupte et graduelle) .............................................................43 4.1.1. Jonction PN abrupte : .......................................................................................................43 4.1.2. Jonction graduelle : ..........................................................................................................43 4.2. Etude d’une jonction PN abrupte non polarisée à l’équilibre .............................................44 4.2.1. La charge d’espace ρ(x) : (xP < x < xN) ..........................................................................44 4.2.2. Calcul des champs électriques : EP(x) et EN(x). .............................................................47 4.2.3. Calcul des potentiels électriques : VP(x) et VN(x) ..........................................................48 4.2.4. Calcul de la tension de diffusion Vd; barrière de potentiel. .............................................50 4.2.5. Calcul de la largeur de la zone de charge d’espace w ......................................................52 4.3. Etude d’une jonction PN polarisée (hors équilibre) ............................................................53 4.3.1. Polarisation directe ...........................................................................................................53 4.3.2. Polarisation inverse. .........................................................................................................54 4.3.2. Caractéristique courant – tension I(V) .............................................................................55 4.4. Types de jonctions PN.........................................................................................................56 -conducteur est dit « extrinsèque » ? .....................................................................30 4.4.1. Diodes Zener ....................................................................................................................56 4.4.2. Diodes à avalanche ...........................................................................................................57 4.4.3. Diode à effet tunnel ..........................................................................................................57 4.4.5. Photodiode .......................................................................................................................58 4.4.6. Diode électroluminescente ...............................................................................................58 4.4.7. Diode Laser ......................................................................................................................58 4.4.8. Cellules solaires................................................................................................................58 4.5. Applications des jonctions PN : ..........................................................................................59 4.5.1. Redressement de signaux alternatifs ................................................................................59 4.5.2. Commutation ...................................................................................................................60 Chapitre 5. Dispositifs à hétérojonction 5.1. Jonction métal-métal ...........................................................................................................61 5.2. Jonction métal-semiconducteur ...........................................................................................62 5.2.1. Diode Schottky .................................................................................................................62 5.2.2. Jonction Ohmique ............................................................................................................64 5.3. Transistors bipolaires ..........................................................................................................65 5.3.1. Introduction ......................................................................................................................65 5.3.2. Définitions .......................................................................................................................65 5.3.1. Transistor NPN non polarisé ............................................................................................67 5.3.2. Transistor NPN polarisé ...................................................................................................67 5.3.2.1. Courants à travers les jonctions .....................................................................................69 5.3.2.2. Effet transistor : Gains en courant .................................................................................69 5.3.3. Réseau des caractéristiques statiques du transistor NPN .................................................71 5.3.3.1. Montage émetteur commun ...........................................................................................71 5.3.4. Régimes de fonctionnement du transistor ........................................................................74 5.3.5. Limitations physiques ......................................................................................................75 5.3.5.1. Tensions de claquage ....................................................................................................75 5.3.5.2. Limitation en puissance .................................................................................................75 5.3.5.3. Limitation du courant maximum ...................................................................................76 Références bibliographiques…….…………....…………….……….………………….77
Côte titre :	pph/0031
En ligne :	http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/handle/123456789/6473

Physique des semi-conducteurs [texte imprimé] / Mebarek Boukelkoul . - 2025 . - 1 vol (77 p .) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)

Catégories :	Publications pédagogiques:Physique P/P
Mots-clés :	Semi-conducteurs
Note de contenu :	Sommaire Chapitre 1. Généralités 1.1. Théorie des bandes d’énergie ................................................................................................1 1.1.1. Les orbitales atomiques à la structure de bandes ...............................................................1 1.1.1.Orbitales atomiques .............................................................................................................1 1.1.1.2.Orbitales moléculaires ......................................................................................................3 1.2.Bandes d'énergie .....................................................................................................................6 1.2.1 Cas du solide : Conducteur - Isolant – Semiconducteur ...................................................7 1.3.Semi-conducteurs à l'équilibre thermodynamique .................................................................8 1.3.1. Notion de trou....................................................................................................................8 1.3.2. Notion de gap ....................................................................................................................9 1.3.2.1.Nature du Gap ................................................................................................................10 1.3.2.2. Masse effective et relation de dispersion ......................................................................12 1.4.Structure des bandes d'énergie .............................................................................................14 1.4.1.Arséniure de gallium .........................................................................................................15 1.4.2.Silicium .............................................................................................................................16 1.5.Densité d’états ......................................................................................................................16 1.5.1.Densité d’états d’électrons et trous ...................................................................................18 Chapitre 2. Semi-conducteurs Intrinsèques et Extrinsèques 2.1. Un semi-conducteur est dit « intrinsèque » ? ......................................................................21 2.2. Dopage ...............................................................................................................................22 2.2.1. Exemple de dopage ..........................................................................................................24 2.2.3. Semi-conducteur de type n ...............................................................................................26 2.2.4. Semi-conducteur de type p ...............................................................................................27 2.2.5. Niveaux d'énergie des impuretés ......................................................................................28 a) Impuretés donneurs d'électrons ..............................................................................................28 b) Impuretés accepteurs d'électrons ...........................................................................................28 2.2.6. Dopants amphotères et autodopage ..................................................................................29 2.2.7. Niveaux profonds .............................................................................................................29 2.2.8. Dopage fort .......................................................................................................................30 2.3. Un semi2.3.1. Pour un semi-conducteur de type n : ................................................................................31 2.3.2. Pour un semi-conducteur intrinsèque ...............................................................................32 Chapitre 3. Phénomène de Génération-Recombinaison 3.1. Etude des Semi-conducteurs hors équilibre ........................................................................33 3.1.1. Définition d’un semi-conducteur hors équilibre ..............................................................33 3.1.2. Calcul des densités de courant .........................................................................................33 3.1.2.1. Calcul de la densité de courant de conduction (mobilité de porteurs de charges) ........33 3.1.3. Calcul de la densité de courant de diffusion ....................................................................34 3.2. Phénomène de Génération-Recombinaison ........................................................................37 3.2.1. Recombinaison directe (électron – trou) ..........................................................................38 3.2.2. Recombinaison indirecte (centre de recombinaison) .......................................................40 3.2.2.1. Cas d’un semi-conducteur de type (N) ..........................................................................41 3.2.2.2. Cas d’un semi-conducteur de type (P) ..........................................................................41 3.2.3. Zone de déplétion (dépeuplée) ........................................................................................42 Chapitre 4. Etude des Jonctions PN 4.1. Définition des jonctions PN (abrupte et graduelle) .............................................................43 4.1.1. Jonction PN abrupte : .......................................................................................................43 4.1.2. Jonction graduelle : ..........................................................................................................43 4.2. Etude d’une jonction PN abrupte non polarisée à l’équilibre .............................................44 4.2.1. La charge d’espace ρ(x) : (xP < x < xN) ..........................................................................44 4.2.2. Calcul des champs électriques : EP(x) et EN(x). .............................................................47 4.2.3. Calcul des potentiels électriques : VP(x) et VN(x) ..........................................................48 4.2.4. Calcul de la tension de diffusion Vd; barrière de potentiel. .............................................50 4.2.5. Calcul de la largeur de la zone de charge d’espace w ......................................................52 4.3. Etude d’une jonction PN polarisée (hors équilibre) ............................................................53 4.3.1. Polarisation directe ...........................................................................................................53 4.3.2. Polarisation inverse. .........................................................................................................54 4.3.2. Caractéristique courant – tension I(V) .............................................................................55 4.4. Types de jonctions PN.........................................................................................................56 -conducteur est dit « extrinsèque » ? .....................................................................30 4.4.1. Diodes Zener ....................................................................................................................56 4.4.2. Diodes à avalanche ...........................................................................................................57 4.4.3. Diode à effet tunnel ..........................................................................................................57 4.4.5. Photodiode .......................................................................................................................58 4.4.6. Diode électroluminescente ...............................................................................................58 4.4.7. Diode Laser ......................................................................................................................58 4.4.8. Cellules solaires................................................................................................................58 4.5. Applications des jonctions PN : ..........................................................................................59 4.5.1. Redressement de signaux alternatifs ................................................................................59 4.5.2. Commutation ...................................................................................................................60 Chapitre 5. Dispositifs à hétérojonction 5.1. Jonction métal-métal ...........................................................................................................61 5.2. Jonction métal-semiconducteur ...........................................................................................62 5.2.1. Diode Schottky .................................................................................................................62 5.2.2. Jonction Ohmique ............................................................................................................64 5.3. Transistors bipolaires ..........................................................................................................65 5.3.1. Introduction ......................................................................................................................65 5.3.2. Définitions .......................................................................................................................65 5.3.1. Transistor NPN non polarisé ............................................................................................67 5.3.2. Transistor NPN polarisé ...................................................................................................67 5.3.2.1. Courants à travers les jonctions .....................................................................................69 5.3.2.2. Effet transistor : Gains en courant .................................................................................69 5.3.3. Réseau des caractéristiques statiques du transistor NPN .................................................71 5.3.3.1. Montage émetteur commun ...........................................................................................71 5.3.4. Régimes de fonctionnement du transistor ........................................................................74 5.3.5. Limitations physiques ......................................................................................................75 5.3.5.1. Tensions de claquage ....................................................................................................75 5.3.5.2. Limitation en puissance .................................................................................................75 5.3.5.3. Limitation du courant maximum ...................................................................................76 Références bibliographiques…….…………....…………….……….………………….77
Côte titre :	pph/0031
En ligne :	http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/handle/123456789/6473