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Cours - 6N-097-PHY : Physique du Semiconducteur CFA

Domaine > Physique.

Descriptif

L'UE a pour but de familiariser les étudiants avec les fondamentaux de la physique des semi-conducteurs, pour comprendre les caractéristiques des dispositifs photoniques, opto-électroniques et électroniques en lien avec cette physique.

 

Objectifs pédagogiques

Au terme de cet enseignement, l’étudiant.e sera capable de :

    • Décrire la structure cristalline des semiconducteurs usuels
    • Décrire les électrons dans un semi-conducteur massif à partir du diagramme d’énergie, en terme de vecteur d’onde et d’énergie.
    • Connaître les différents processus de déplacements de porteurs dans un matériau semi-conducteur
    • Interpréter les processus d’absorption et d’émission en terme de transition interbande 
    • Expliquer en quoi consiste le dopage d’un matériau.
    • Appliquer les équations de transport-diffusion des porteurs de charge mobiles dans des dispositifs simples (diode, résistance).
    • Expliquer la conception et le principe de fonctionnement de différents capteurs de lumière (cellule photoconductrice, photodiodes)
    • Déduire les propriétés et le comportement d’une jonction à partir de son diagramme de bandes
    • Calculer les densités de porteurs dans un matériau semiconducteur à l’équilibre thermodynamique
    • Prévoir l’évolution de la conductivité des matériaux avec la température
    • Analyser une spécification technique d’une diode en lien avec ses caractéristiques physiques
    • Schématiser le diagramme d’énergie d’une homojonction ou hétérojonction simple à l’équilibre

24 heures en présentiel
réparties en:
  • Travaux dirigés : 12
  • Cours magistral : 12

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée

Electrostatique, Elements de mécanique quantique, bases d'électromagnétisme (ondes planes) et d'électrocinétique (courant/tension), bases de thermodynamique (équilibre canonique avec un thermostat).

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée

Vos modalités d'acquisition :

  • Quizz d'auto-évaluation
  • Contrôle continu : QCM réguliers, restitution d'exercices à l'écrit & à l'oral 
  • Examen final en temps limité

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée écrêtée à une note seuil de 12)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6

Le coefficient de l'UE est : 25

Programme détaillé

- Le cristal semi-conducteur et la description associée des porteurs en termes de vecteur d'onde, de zone de Brillouin, et de diagrammes d'énergie, dans les bandes de conduction et de valence.

- L'équilibre thermodynamique, le rôle crucial du dopage, et les densités de porteurs associées à cet équilibre

- Le transport et ses différentes contributions (dérive et diffusion notamment)

- L'absorption optique, suivant le type de gap direct ou indirect

- La combinaison de ces éléments dans les dispositifs de base et les jonctions notamment : diode (homo ou hétérojonction), photodiode, LED.

Mots clés

Semi-conducteur, dopage, bandes, gaps, absorption, conduction, jonction, optoélectronique

Méthodes pédagogiques

cours interactifs, quizz, restitution d'exercices, analyse de documents

Support pédagogique multimédia

Oui

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