Transparents sur les semi-conducteurs

SEMICONDUCTEURS
M1 Phytem- E. Deleporte – 2005/2006
PLAN DU COURS:
I) Propriétés des semiconducteurs massifs
1) Introduction
2) Généralités
a) Semiconducteurs à gap direct / gap indirect
b) Masse effective des électrons
c) Densité d’états électroniques
d) Probabilité d’occupation des états électroniques
e) Notion de trou
3) Semiconducteur à l’équilibre thermodynamique (voir TD 1)
a) Détermination des densité de porteurs (n pour les électrons, p
pour les trous) et du potentiel chimique (m)
b) Semiconducteur intrinsèque
- définition
- Etude de n, p et m en fonction de la température
c) Semiconducteur extrinsèque
- définition
- Etude de n, p et m en fonction de la température
4) Semiconducteur hors d’équilibre
a) Semiconducteur soumis à un champ électrique statique
• mobilité
• conductivité
b) Semiconducteur soumis à un champ électrique alternatif: courant de
déplacement
c) Gradient de concentration: courant de diffusion
d) Relation d’Einstein
e) Durée de vie des porteurs
5) Coefficient d’absorption de semiconducteurs massifs (voir TD 2)
II) Jonction PN
1) Courant de diffusion
2) Jonction PN abrupte à l’équilibre thermodynamique
a) Jonction abrupte
b) Charge d’espace
c) Tension de diffusion
d) Potentiel et champ électriques
e) Largeur de la zone de charge d’espace
3) Jonction PN abrupte polarisée
a) Principe de fonctionnement en régime de faible injection: courant
direct, courant inverse
b) Distribution des porteurs minoritaires dans les régions neutres
c) Courant de porteurs minoritaires
d) Caractéristique: loi de Schokley
e) Courant de porteurs majoritaires

TRAVAUX DIRIGES:
TD 1: Semiconducteurs à l’équilibre thermodynamique
Calcul des densités d’électrons et de trous, et du potentiel chimique
• dans un semiconducteur intrinsèque
• dans un semiconducteur extrinsèque
TD 2: Coefficient d’absorption de semiconducteurs massifs
• Règle d’Or de fermi
• Règles de sélection
• Calcul du coefficient d’absorption
BIBLIOGRAPHIE!:
Ouvrages destinés aux étudiants de maîtrise!:
• B. Diu, C. Guthmann, D. Lederer, B. Roulet!: «!Physique statistique!»
• B. Sapoval, C. Hermann!: «!Physique des semiconducteurs!», cours de l’Ecole
Polytechnique, Ellipses
• C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloë!: «!Mécanique Quantique!»
Ouvrages plus avancés!:
• Henri Mathieu!: «!Physique des semiconducteurs et des composants électroniques!», Dunod
• G. Bastard!: «!Wave mechanics applied to semiconductor heterostructures!», CNRS Editions

I-1)
Différents types de matériaux, classés en fonction de la
concentration en électrons de conduction

Résistivité du Germanium pour différentes concentrations en
impuretés

Rappels!: A température nulle
Métal
Isolant