Polycopie de Cours Physique des Semi-conducteurs

Table des matières
Chapitre I : Milieux Semi-conducteurs : Généralités
I.1. Rappel : Cristaux et types de liaisons
I.2. Introduction aux milieux matériels
I.3. Définitions des milieux semi-conducteurs intrinsèques (simples et composés)
I.4. Propriétés structurales des semi-conducteurs intrinsèques
I.5. Propriétés électroniques des solides semi-conducteurs (configuration électroniques)
I.6. Structure de bandes, bande de conduction (BC) et bande de valence (BV), des semi-conducteurs et concept de la bande interdite (gap).
I.7. Définition des semi-conducteurs intrinsèques à gap direct et à gap indirect.
I.8. Porteurs de charges dans les milieux semi-conducteurs, électrons libres de conduction de la BC et les trous mobiles de la BV.
Chapitre II : Etude des Semi-conducteurs intrinsèques à l'équilibre
II.1. Introduction aux Semi-conducteurs intrinsèques (non dopés) à l'équilibre thermodynamique
II.2. Statistiques de Fermi-Dirac et de Maxwell-Boltzmann (Fonctions de distributions des électrons libres et des trous mobiles)
II.3. Détermination des expressions générales des densités des électrons libres ni(T) et des trous mobiles pi(T)
II.4. Evolution du niveau de Fermi des Semi-conducteurs intrinsèques en fonction de la température
II.5. Comportement électrique des Semi-conducteurs intrinsèques à températures zéro absolu (0K) et ambiante (300 K)
Chapitre III : Etude des Semi-conducteurs extrinsèques
(dopés N et P) à l'équilibre
III.1. Introduction aux Semi-conducteurs dopés avec des atomes impuretés trivalent et pentavalent
III.2. Définition et localisation des niveaux énergétiques de donneurs (Ed) et accepteurs (Ea), position du niveau à l'intérieur de la bande interdite
III.3. Equation de neutralité, loi d'action de masse
III.4. Evolution du niveau de Fermi EFN(T) en fonction de la température :
III.5. Evolution des densités d'électrons et de trous en fonction de la température, cas d'une ionisation partielle des atomes du dopage N

Chapitre IV : Etude des Semi-conducteurs hors équilibre
IV.1. Définition d'un semi-conducteur hors équilibre
IV.2. Calcul des densités de courant dans les semi-conducteurs hors équilibre
IV. 3. Phénomène de Génération-Recombinaison
Chapitre V : Etude des Jonction PN
V.1. Définition des jonctions PN (abrupte et graduelle)
V.2. Etude d'une jonction PN abrupte non polarisée à l'équilibre
V.3. Etude d'une jonction PN polarisée (hors équilibre)
V.4. Types de jonctions PN
V.4.1. Diodes Zener
V.4.2. Diodes à avalanche
V.4.3. Diodes à effet tunnel
V.5. Applications des jonctions PN: Redressement de signaux alternatifs
Chapitre VI : Transistors bipolaires
VI.1. Introduction aux transistors bipolaires (NPN et PNP)
VI.1.1. Définition
VI.1.2. Propriétés des différentes régions
VI.1.3. Transistors bipolaires non polarisé de type (NPN)
VI.2. Effet transistor
VI.3. Equations d'Ebers – Moll (transistor de type PNP)
VI.3.1. Courants de porteurs minoritaires dans l'émetteur et le collecteur
VI.3.2. Courant de porteurs minoritaires dans la base
VI.3.3. Courants d'émetteur et de collecteur
VI.4. Caractéristiques courant – tension d'un transistor (montage émetteur commun)
VI.5. Transistor amplificateur en montage émetteur commun
VI.5.1. Caractéristiques statiques et point de fonctionnement
VI.5.2. Amplification en tension et fonction de transfert