Physique des composants semiconducteurs
Résumé
Les étudiants savent expliquer la physique des composants semiconducteurs, tels que diodes, transistors et composants MOS. Ils les utilisent dans des circuits électroniques fondamentaux tels qu'inverseurs et ampli.
Contenu
- Propriétés électroniques du silicium: Modèle de bandes, statistique des porteurs libres. Propriétés de transport, mobilité, durée de vie, longueur de diffusion. Recombinaison. Equations de continuité.
- Diode à jonction et contact métal-semiconducteur: Jonction p-n à l'équilibre et hors équilibre. Caractéristiques courant-tension. Barrières de potentiel. Capacité de jonction. Contacts Ohmiques.
- Cellules photovoltaiques
- Transistor bipolaire: Equations de fonctionnement. Caractéristiques statiques. Modèles grand-signal et petit-signal.
- Interface métal-oxyde-silicium et capacité MOS: Diagramme des bandes d'interfaces. Accumulation, déplétion et inversion. Caractéristiques capacité-tension. CCD.
- Transistor MOS: principe de fonctionnement, modèle par les charge, caractéristiques courant-tension, modèle petits signaux. inversion faible, inversion forte, région linéaire et saturation, modèle EKV, rapport gm/I, Mémoires non-volatiles. Autres transistors à effet de champ
- Introduction aux circuits intégrés: Circuits digitaux: Inverseur, NOR, OR, dissipation. Circuits analogues : diviseur de tension, source de courant, ampli de tension, ampli différentiel. Comparaison de composants semi-conducteurs.
Mots-clés
Composants semiconducteurs, microélectronique, diodes, transistors, bipolaire, MOS, circuits électroniques.
Compétences requises
Cours prérequis indicatifs
Physique générale : électromagnétisme
Electronique I et II
Analyse III et IV
Systèmes logiques
Concepts importants à maîtriser
Transformée de Fourier, électrostatique, circuits bipolaires, circuits logiques.
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
- Modéliser les propriétés électroniques des matériaux semiconducteurs.
- Expliquer le fonctionnement des composants de base de la microélectronique tels que diodes Schottky et pn, transistors bipolaires, FET et MOSFET.
- Développer les modèles physiqes et les adapter à un composant microélectronique particulier.
- Formuler les équations fondamentales de ces composants électroniques.
- Optimiser et comparer leurs caractéristiques.
- Discuter les circuits électroniques principaux, tant digitaux qu'analogiques, en y appliquant les modèles physiques.
- Résoudre rapidement et efficacement les problèmes liés aux composants semiconducteurs
Compétences transversales
- Auto-évaluer son niveau de compétence acquise et planifier ses prochains objectifs d'apprentissage.
- Dialoguer avec des professionnels d'autres disciplines.
- Faire preuve d'esprit critique
Méthode d'enseignement
Cours ex-cathedra avec exercices inclus dans le cours
Travail attendu
- Participation régulière au cours
- approfondissement des concepts en travail personnel
- Résolution des exercices en travail personnel avant la scéance.
- Travail personnel sur les questions de réflexion associées à chaque chapitre
Méthode d'évaluation
- Des tests à blanc sont organisés au cours du semestre (sans influence sur la note finale)
- Examen écrit en session d'examen (100% de la note finale)
Encadrement
| Office hours | Oui |
| Assistants | Non |
| Forum électronique | Non |
| Autres | les étudiants peuvent contacter directement l'enseignant en tout temps |
Ressources
Bibliographie
Livres électroniques accessibles par VPN:
- S. Sze, Kwok K. Ng, "Physics of semiconductor devices", Wiley Interscience, 2007
- R.J. Baker, "CMOS circuit design, layout and simulation", third edition, Wiley-Interscience, 2010
Ressources en bibliothèque
Polycopiés
slides à disposition sur Moodle
Des vidéos sont disponibles pour chaque chapitre
Liens Moodle
Préparation pour
Microelectronics, Capteurs, la Science Quantique, Optical detectors
Dans les plans d'études
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Oral (session d'hiver)
- Matière examinée: Physique des composants semiconducteurs
- Cours: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: optionnel
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Oral (session d'hiver)
- Matière examinée: Physique des composants semiconducteurs
- Cours: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: optionnel
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Oral (session d'hiver)
- Matière examinée: Physique des composants semiconducteurs
- Cours: 3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: optionnel