plan de cours : gel-3007 - PIXEL

PLAN DE COURS Hiver 2012
GEL-3007 13783 - Physique des composants électroniques
Informations générales
Crédits : 3
Temps consacré : 3-1-5
Mode d'enseignement : Présentiel
Site Web : http://gel3007.gel.ulaval.ca
Intranet Pixel : https://pixel.fsg.ulaval.ca
Enseignant(s) : Duguay, Michel A. [email protected]
Responsable : à déterminer
Date d'abandon sans échec : 19 Mars 2012 à 23h59
Description sommaire
Structure et propriétés de base des semi-conducteurs. Densité et déplacement des porteurs de charge
dans les semi-conducteurs. Jonction PN: polarisation directe et inverse, capacité, régime transitoire,
claquage. Jonction métal-semi-conducteur. Diodes à jonction. Transistors bipolaires: effet transistor,
fabrication, caractéristiques, polarisation, amplification, commutation, effets thermiques. Transistors à
effet de champ: à jonction (JFET) et à grille isolée (MOSFET). Composants optoélectroniques:
photodiode, phototransistor, cellule photovoltaïque, diode électroluminescente (LED), diode laser.
Composants à transfert de charge (CCD). Circuits intégrés: structure, fabrication, modélisation.
Liens avec le(s) programme(s)
Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants :
posséder les bases conceptuelles et physiques de la discipline du génie électrique.• connaître et exploiter la technologie électronique, en étant en mesure d'apprécier ses
fondements physiques;
•
Objectifs
À la fin de ce cours, l'étudiant devra être en mesure de :
Obtenir un modèle physique permettant la compréhension des caractéristiques V-I et des
spécifications des manufacturiers des grandes familles de dispositifs électroniques comprenant
•
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diodes, transistors à effet de champ, transistors bipolaires, éléments optoélectroniques tels que
les lasers semi-conducteurs, les photodiodes; et les piles solaires;
Établir comment ces caractéristiques V-I et les spécifications changent en fonction des
paramètres d'utilisation tels que tension, courant, fréquence et température;
•
Le cours contribuera à familiariser l'étudiant(e) avec le fonctionnement des dispositifs
électroniques et optoélectroniques de façon à ce qu'il/elle puisse comprendre leur utilisation
dans la conception des systèmes.
•
Contenu
Structure et propriétés de base des semi-conducteurs (3h) : Interactions et bandes d'énergie
dans les solides. Concepts de base essentiels.
•
Porteurs de charges (3h) : Densité et déplacement des porteurs de charge dans les
semi-conducteurs (électrons et trous). Concentration et dérive des porteurs dans un champ
électrique et magnétique.
•
Jonctions PN (3h) : Fabrication. Conditions d'équilibre. Polarisation avant et arrière en
régime permanent. Claquage. Transitoires et effet capacitif. Limites du modèle simple.
Jonction métal et semi-conducteur.
•
Diodes à jonction (6h) : Jonction abrupte. Diodes Schottky. Diodes, laser, photodiodes et
piles solaires;
•
Transistors bipolaires (6h) : Amplification et commutation. Principes d'opération du
transistor bipolaire. Fabrication. Distribution des porteurs minoritaires et courants thermiques.
Polarisation. Commutation. Effets secondaires. Limitations en fréquence du transistor
bipolaire.
•
Transistors à effet de champ (6h) : Transistor à effet de champ à jonction (JFET). Transistor
à effet de champ à grille isolée (MOSFET).
•
Composants optoélectroniques (6h) : Interaction rayonnement semi-conducteur.
Photodétecteurs : photodiode, phototransistor, cellule photovoltaïque. Émetteurs à
semi-conducteurs : diode électroluminescente (LED), diodes laser. Composants à transfert de
charge (CCD).
•
Circuits intégrés (6h) : Structure et fabrication des circuits monolithiques avantages, types
d'intégration. Modélisation
•
Modalités sur les laboratoires
Règlement sur la sécurité dans les laboratoires du Département de génie électrique et de génie
informatique et formation sur les dangers de l'électricité
Le Département de génie électrique et de génie informatique a adopté un règlement sur la sécurité
dans ses laboratoires.
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Ce règlement est disponible à l'adresse :
http://www2.gel.ulaval.ca/fileadmin/documentation/services/securite/reglements-securite-lab-v2.pdf
Tous les étudiants sont priés de respecter celui-ci scrupuleusement.
Par ailleurs une formation sur les dangers de l'électricité est offerte aux étudiants à chaque début de
session. Certains cours exigent que cette formation soit suivie avant le début des laboratoires.
Les étudiants qui n'auront pas suivi cette formation se verront refuser l'accès aux laboratoires.
Déroulement du cours
Le cours est dispensé en suivant les notes de cours, en raison de trois heures de cours magistraux par
semaine. Des problèmes présentés dans les notes sont donnés pour l'approfondissement de la matière.
Les travaux pratiques incluant un mini-projet de design sur un sujet au choix libre réalisé par équipe
de quatre.
Détails sur les modalités d'évaluation
L'évaluation est faite à partir de deux examens partiels qui vaudront 35 % + 35% des points. Le
mini-projet de design aura 25 % des points et les exercices 5 %. Huit exercices obligatoires, dont trois
seront corrigés, devront être remis par les étudiant(e)s. La note de passage est de 50 %. Cependant
l'étudiant qui a moins de 50 % pour l'ensemble des examens individuels (i.e. les deux examens
partiels) obtiendra un échec. Les révisions de notes seront faites conformément à la procédure
officielle du Règlement du premier cycle et des règles de la Faculté seulement. La cote ne sera
disponible qu'à la sortie du relevé de notes.
Les révisions de notes seront faites conformément à la procédure officielle du Règlement du premier
cycle et des règles de la Faculté seulement. La cote ne sera disponible qu'à la sortie du relevé de notes.
Échelle des cotes
Ce bloc obligatoire n'a pas été complété.
Politiques sur les examens
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un
conseiller du secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent
rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures d'accommodation en classe ou
lors des évaluations puissent être prévues et planifiés suffisamment à l'avance puis mises en place.
Bibliographie
Obligatoire :
Notes de cours
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Optionnel :
"Introduction to Electronic Devices", MICHAEL SHUR, John Wiley & Sons, Inc.,1996.
"Physique des semi-conducteurs et des composants électroniques", H. MATHIEU, 2e édition, Masson,
1994.
Modalités d'évaluation
Examen Date Heure
Pondération
de
la note
finale
Document(s) autorisé(s)
Examen 1 Mercredi 29 février
2012 15h30 à 17h20 35.00% Tout
Examen 2 Mercredi 18 avril
2012 15h20 à 17h30 35.00% Tout
Travail Équipes Date Heure Pondération de la note finale
TP1 1 à 4 Lundi 30 janvier 2012 23h55 6.00%
TP2 1 à 4 Mercredi 29 février 2012 23h55 6.00%
TP3 1 à 4 Samedi 31 mars 2012 23h55 6.00%
TP4 1 à 4 Lundi 30 avril 2012 23h55 12.00%
Horaire et disponibilités
Cours en classe : Lundi 11h30 à 12h20 PLT-2783
Mercredi 15h30 à 17h20 PLT-2783
Disponibilité de l'enseignant : Lundi 09h00 à 18h00 PLT-1119A (du 9 janv. au 30
avril)
Mardi 09h00 à 18h00 PLT-1119A (du 9 janv. au 30
avril)
Mercredi 09h00 à 18h00 PLT-1119A (du 9 janv. au 30
avril)
Jeudi 09h00 à 18h00 PLT-1119A (du 9 janv. au 30
avril)
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation
L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette,
baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre
activité durant laquelle l'enseignant l'interdit.
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De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation.
Pour l'année 2011-2012, les modèles suivants sont autorisés :
Hewlett Packard HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S, HP 35S
Texas Instrument TI-30Xa, TI-30XIIB, TI-30XIIS, TI-36X, BA35
Sharp EL-531*, EL-546*, EL-520*
Casio FX-260, FX-300 MS, FX-300W Plus, FX-991MS,
FX-991ES
* Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro
Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP
étudiante ZONE.
Information spécifique aux étudiants de l'École d'actuariat
Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles répondant aux normes de la
Society of Actuaries et de la Casualty Actuarial Society pour leurs examens, soit les modèles Texas
Instruments suivants :
BA-35 (solaire ou à pile)• BA II Plus• BA II Plus Professional• TI-30Xa• TI-30X II (IIS ou IIB)• TI-30X MultiView (XS ou XB)•
Politique sur le plagiat et la fraude académique
Règles disciplinaires
Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de
l'Université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des
sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre
connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse
suivante:
http://www.ulaval.ca/sg/reg/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf
Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le
fait de:
i) copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou
électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source;
ii) résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans
en mentionner la source;
iii) traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;
iv) remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);
v) remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.
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