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 :
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- 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).
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- 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
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- Schématiser le diagramme d’énergie d’une homojonction ou hétérojonction simple à l’équilibre
- Travaux dirigés : 12
- Cours magistral : 12
Diplôme(s) concerné(s)
UE de rattachement
- 6N-092-PHY : Physique 2 CFA
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 20Pour 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 obligatoire si :
- Note initiale < 6
Le coefficient de l'UE est : 27
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, optoélectroniqueMéthodes pédagogiques
cours interactifs, quizz, restitution d'exercices, analyse de documentsSupport pédagogique multimédia