3E200 : Techniques et dispositifs pour l`électronique analogique et

3E200 : Techniques et dispositifs pour l'électronique analogique et numérique
Cours : 24h; TD : 24h; TP : 12h (6 séances de 2h)
6 crédits
L3 second semestre
1. Objectifs de l'Unité d'Enseignement
Les semi-conducteurs sont l'essence même de la micro-électronique et de la photonique. Cette UE a
pour objectif d'étudier le principe de fonctionnement des composants à semi-conducteur. On
commencera par la compréhension des propriétés électriques des matériaux intrinsèques ou dopés.
Puis, en fonction des différentes structures possibles, on montrera comment sont réalisés les
composants élémentaires de la micro-électronique et de la photonique et leurs utilisations pour
développer des fonctions analogiques et numériques. Au final, les étudiants auront aussi la capacité
de comprendre les données fournies dans la documentation technique d'un composant actif de type
AOP. Afin de développer un esprit d’analyse, de critique et d’initiative des étudiants, le cours
s'accompagne de travaux dirigés, ainsi que de travaux pratiques.
2. Contenu de l’Unité d’Enseignement
• Semi-conducteurs 8h
– Matière, conduction électrique, liaison covalente Semi-conducteur intrinsèque,
Dopage et Semi-conducteur extrinsèque, Influence de la température extérieure
– Résistance dans les CI
– Jonction PN, structure physique, caractéristique I(V), résistance différentielle,
capacité de jonction, diode
• Transistor MOS 4h
– Structure, fonctionnement régime ohmique et saturé, caractéristiques ID(VGS), ID(VDS)
– Effets capacitifs
– Schéma équivalent en courant alternatif
– Consommation
– Autres transistors, JFET, BJT
• Circuits analogiques à Transistors MOS 2h
– Analyse en courant continu / courant alternatif
– Amplification source commune (Gain, Impédances d'entrée et de sortie), Montage
drain-commun
• Circuits numériques à transistors MOS 2h
– Inverseur, Portes logiques, Interrupteur NMOS PMOS CMOS, Bascule, notion de
consommation
• Composants photoniques 3h
– Principe de photodétection
– LEDs, Photodiode
– Schéma équivalent, Consommation
– Notion de rendement
• Evolution des Composants passé-présent-futur. MOS canal court. Après le MOS ... 1h
• Circuits intégrés 4h
– AOP réel : gain différentiel fini, influence de la fréquence, tension de décalage,
courants de polarisation, saturation, fonctionnement en mono-alimentation
– Lecture de doc
– Monoalimentation des montages à AOP
– Montages élémentaires linéaires et non-linéaires
3. Pré-requis
Mathématiques : intégrales, grandeurs différentielles, dérivées logarithmiques, fonctions de la
variable complexe
Physique élémentaire : atomes et liaisons
Électronique : théorèmes généraux ; analyse temporelle / analyse fréquentielle de circuits
électroniques élémentaires ; fonctions filtrage et amplification; simulation SPICE
4. Références bibliographiques
S.M. Sze, Semiconductor Devices : Physics & Technology, 3rd Edition, J. Wiley & Sons (2012)
A. Guinier & R. Jullien, La matière à l’état solide, Hachette-CNRS (1987)
A.S. Sedra & K.C. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 6ème ed ( 2009)
T.L. Floyd, Electronique: Composants & Systèmes d'Application, Reynald Goulet Inc., 5ème ed. (2004)
5. Contrôle des connaissances
3 écrits (25% chacun), un contrôle de TP (15%), une note de TP (10%) correspondant à la moyenne
des notes des 6 TP.
6. Intervenants
Responsable : Farouk Vallette
Cours : 24h; Annick Degardin, Farouk Vallette
TD : 24h par groupe; 12h par enseignant (1/2 groupe); David Brunel, Laurent Billot, Annick Degardin,
Hakeim Talleb, Farouk Vallette, Olivier Dubrunfaut
TP : 12h par groupe; 6 séances; David Brunel, Laurent Billot, Hakeim Talleb, Farouk Vallette, Olivier
Dubrunfaut, Aurélie Gensbittel