v2.11.0 (5502)

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

12 heures de travail personnel estimé pour l’étudiant.

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 : 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, optoélectronique

Méthodes pédagogiques

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

Support pédagogique multimédia

Oui

Veuillez patienter