plan de cours : gel-3007 - PIXEL

PLAN DE COURS Hiver 2016
GEL-3007 13783 - Physique des composants électroniques
Informations générales
Crédits : 3
Temps consacré : 3-1-5
Mode d'enseignement : Présentiel
Site Web : aucun
Intranet Pixel : https://pixel.fsg.ulaval.ca
Enseignant(s) : Duguay, Michel A. [email protected]
Responsable : à déterminer
Date d'abandon sans échec avec
remboursement : 25 Janvier 2016 à 23h59
Date d'abandon sans échec sans
remboursement : 21 Mars 2016 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 :
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Obtenir un modèle physique permettant la compréhension des caractéristiques V-I et des
spécifications des manufacturiers des grandes familles de dispositifs électroniques comprenant
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
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Le Département de génie électrique et de génie informatique a adopté un règlement sur la sécurité
dans ses laboratoires.
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 (cycle 1)
Échelle des cotes
A+ [ 90.00 - 100 ] A [ 85.00 - 89.99 ] A- [ 80.00 - 84.99 ] Réussite
B+ [ 77.00 - 79.99 ] B [ 73.00 - 76.99 ] B- [ 70.00 - 72.99 ] Réussite
C+ [ 67.00 - 69.99 ] C [ 64.00 - 66.99 ] C- [ 60.00 - 63.99 ] Réussite
D+ [ 55.00 - 59.99 ] D [ 50.00 - 54.99 ] Réussite
E [ 0.00 - 49.99 ] Échec
X Abandon sans échec
(dans les délais prévus)
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Bibliographie
Obligatoire :
Notes de cours
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
1Mercredi 24 février 2016 15h30 à 17h20 35.00% Tout
Examen
2Mercredi 20 avril 2016 15h30 à 17h20 40.00% Tout
Travail Équipes Date d'échéance Heure Date d'activité Heure Pondération de
la note finale
TP1 2 à 4 Mercredi 27 janvier 2016 23h55 n/a n/a 5.00%
TP2 2 à 4 Mercredi 10 février 2016 23h55 n/a n/a 5.00%
TP3 2 à 4 Mercredi 24 février 2016 23h55 n/a n/a 5.00%
TP4 2 à 4 Mercredi 16 mars 2016 23h55 n/a n/a 5.00%
TP5 2 à 4 Mercredi 6 avril 2016 23h55 n/a n/a 5.00%
Horaire et disponibilités
Cours en classe : Lundi 11h30 à 12h20 PLT-3775
Mercredi 15h30 à 17h20 PLT-2744
Disponibilité de l'enseignant : Lundi 09h00 à 17h00 PLT-1119-A (du 11 janv. au 22 avril)
Mardi 09h00 à 17h00 PLT-1119-A (du 11 janv. au 22 avril)
Mercredi 09h00 à 17h00 PLT-1119-A (du 11 janv. au 22 avril)
Jeudi 09h00 à 17h00 PLT-1119-A (du 11 janv. au 22 avril)
Vendredi 09h00 à 17h00 PLT-1119-A (du 11 janv. au 22 avril)
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation
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La politique sur l'utilisation d'appareils électroniques de la Faculté des sciences et de génie peut être
consultée à l'adresse
: http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Calculatrices-autorisees-FSG.pdf.
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://www2.ulaval.ca/fileadmin/Secretaire_general/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf
Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le
fait de:
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;
1.
résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en
mentionner la source;
2.
traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;3. remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);4. remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.5.
L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant
soumette vos travaux pour analyse.
Étudiants ayant un handicap, un trouble dapprentissage ou un trouble mental
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
impérativement se conformer à la politique d'Accommodations scolaires
aux examens de la Faculté des sciences et de génie qui peut être consultée à l'adresse
: http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Politique-Facultaire-Accommodements.pdf
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