University Sétif 1 FERHAT ABBAS Faculty of Sciences
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Auteur M Reffas |
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Titre : Physique des semi-conducteurs Type de document : texte imprimé Auteurs : M Reffas 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…….…………....…………….……….………………….77Côte titre : Pph/0031 En ligne : http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/handle/123456789/6473 Physique des semi-conducteurs [texte imprimé] / M Reffas . - 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…….…………....…………….……….………………….77Côte titre : Pph/0031 En ligne : http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/handle/123456789/6473 Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité PPH/0031 PPH/0031 imprimé / autre Bibliothèque des sciences Français Disponible
Disponible
Titre : Réalisation d’une jonction à base de NiO et Fe2O3 : Application photocatalytique de l’eau Type de document : texte imprimé Auteurs : Sahla Omeir, Auteur ; M Reffas, Directeur de thèse Année de publication : 2022 Importance : 1 vol (52 f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Physique Mots-clés : Fe2O3
NiO
Sol-GelIndex. décimale : 530-Physique Résumé :
L’objectif de ce travail est l’élaboration des couches minces Fe2O3 et NiO déposées
sur verre et l’étude de leurs propriétés physiques et leur comportement
photocatalytique. Ces couches ont été préparées via la méthode Sol-Gel, en utilisant
(FeNO3, 9H2O) comme précurseur et (Ni(NO3)2,6H2O), et l’éthanol et l’eau comme
solvant. Les couches Fe2O3 et NiO ont été analysées par différentes techniques sont
UV-Visible et IR et DRX, EDX, et MEB. Comme application, nous avons étudié la
dégradation du bleu de méthylène sous lumière visible en présence des catalyseurs
Fe2O3 et NiO, suivie par une analyse optique réalisée par spectroscopique UVvisible.Côte titre : MAPH/0539 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1naGVkEtAOe6cCce4xc1DADWLejmGj0Bk/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Réalisation d’une jonction à base de NiO et Fe2O3 : Application photocatalytique de l’eau [texte imprimé] / Sahla Omeir, Auteur ; M Reffas, Directeur de thèse . - 2022 . - 1 vol (52 f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Physique Mots-clés : Fe2O3
NiO
Sol-GelIndex. décimale : 530-Physique Résumé :
L’objectif de ce travail est l’élaboration des couches minces Fe2O3 et NiO déposées
sur verre et l’étude de leurs propriétés physiques et leur comportement
photocatalytique. Ces couches ont été préparées via la méthode Sol-Gel, en utilisant
(FeNO3, 9H2O) comme précurseur et (Ni(NO3)2,6H2O), et l’éthanol et l’eau comme
solvant. Les couches Fe2O3 et NiO ont été analysées par différentes techniques sont
UV-Visible et IR et DRX, EDX, et MEB. Comme application, nous avons étudié la
dégradation du bleu de méthylène sous lumière visible en présence des catalyseurs
Fe2O3 et NiO, suivie par une analyse optique réalisée par spectroscopique UVvisible.Côte titre : MAPH/0539 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1naGVkEtAOe6cCce4xc1DADWLejmGj0Bk/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité MAPH/0539 MAPH/0539 Mémoire Bibliothèque des sciences Français Disponible
Disponible
