Introduction aux semi

Chap1.:
Introduction aux semiconducteurs
Structure atomique de semiconducteurs
• Couches d’électrons et orbites
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Structure atomique de semiconducteurs
• Électrons de valence
♪ les électrons les plus éloignés du noyaux sont moins fortement liés à
l’atome que ceux plus près du noyau.
♪ la couche la plus éloignée est connue sous le nom de couche de
valence.
♪ les électrons de la couche de valence sont appelés électrons de
valences.
♪ les électrons de valence participent aux liaisons à l’intérieur du matériau.
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Structure atomique de semiconducteurs
• Atomes de silicium et de germanium
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Semi-conducteurs intrinsèques
• Liaison atomique
Liaisons covalentes du silicium
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Semi-conducteurs intrinsèques
• Liaison atomique
Structure cristalline du silicium
intrinsèque
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Semi-conducteurs intrinsèques
• Conduction des semi-conducteurs
♪ Diagramme de bandes d’énergie à la température du zéro absolu
Bandes d’énergie pour un
atome de silicium non excité
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Semi-conducteurs intrinsèques
• Électrons de conduction et trous
a) Diagramme énergétique
Création d’une paire électron-trou
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dans un atome excité de silicium
Semi-conducteurs extrinsèques
• Le dopage
Les semi-conducteurs intrinsèques ne conduisent pas très bien le courant
du fait de leur nombre limité d’électrons libres dans la bande de conduction.
Ainsi la conduction d’un semi-conducteur est bien inférieure à celle d’un
conducteur.
Les conductibilités du silicium et du germanium peuvent être augmentée
par l’addition d’impuretés dans le semi-conducteur intrinsèque. Ce procédé,
appelé dopage.
il ya deux types de dopage:
- dopage de type N
- dopage de type P
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Semi-conducteurs extrinsèques
• Semi-conducteur de type N
Dopage de type N
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Semi-conducteurs extrinsèques
• Semi-conducteur de type N
Dopage de type N
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Semi-conducteurs extrinsèques
• Semi-conducteur de type P
Dopage de type P
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Semi-conducteurs extrinsèques
• Semi-conducteur de type P
Dopage de type P
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Jonction PN
• Formation
La jonction PN est à la base de la plupart des
applications des semi-conducteurs. Elle est créée par la
mise en contact d'un semi-conducteur de type P et d'un
semi-conducteur de type N. Dans la zone de contact,
les électrons libres du segment N pénètrent dans le
segment P et se recombinent avec les trous. De même,
les trous du segments P pénètrent dans le segment N et
se recombinent avec les électrons. Ce phénomène est
appelé diffusion.
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Jonction PN
• Formation de la
barrière de potentiel
Chaque électron qui traverse la jonction et se
combine avec un trou, laisse un ion chargé
positivement dans la région N. aussi quand
l’électron se combine avec un trou de la région
P, il donne naissance à un ion négatif dans la
région P.
L’existence d’ions positifs et négatifs sur les
cotés opposés de la jonction crée un champ
électrique E, et par là même une barrière de
potentiel V0.. (V0 = 0.7V pour le silicium et 0.3V
pour le germanium à 25°C)
Le champ électrique tend à maintenir les
porteurs majoritaires dans leurs zones
respectives.
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