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Cours d'électronique
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Physiques
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12ème leçon : Les Matériaux12è
m e leçon : Les Matériaux
SemiSem
i -Conducteurs-Conducteurs •I. Les électrons dans la mati
ère
-L'atome isolé -Les électrons d ans les solides •II. Les Semi-Conducteurs -Les Semi-Conducteurs intrinsè ques -Les Semi-Conducteurs dopés
»Dopage N
»Dopage P
•III. La jonction P-N 2
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Les électrons dans la matière
Théorie sommaire
•Propriétés des électrons dans le vide :
Charge :q
e = 1.6 10 -19 C
Masse :m
e = 9.1 10 -31 kg •Suivant le type d'expérien ce réalisée, l'électron peut êt re observé comme -une particule (effet photoéle ctrique) -une onde (fentes d'You ng) 3
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Les électrons dans l'atome iso
lé •L'atome : diamètre ~ 0.1 nm =
100 fm = 1 A = 10
-10 m
électriquement neutre
Constit
ué par : •Le noyau : diamètre ~ 1 am = 10 -15 m charge q a > 0 •Le nuage électronique : ch arge q = - q a < 0 4
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L e modèle planétaire (Niels Boh r)
Silicium
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Modèle Ondulatoire de la matiè
re (Louis De Broglie) 6
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P robabilité de présence (Mécani que Quantique) 7
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L'atome est une boite de réson
ance quantique
A chaque longueur d'onde corre
spond un niveau d'énergie 8
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Représentation en niveaux d'én
ergie •Les électrons sont des fermion s. •Ils respectent le principe d' exclusion de Pauli :
Chacun occu
pe seul un
état quantique (énerg
ie, spin) •Pour bouger un fermion doit d'abord trouver une "case v ide" W e (eV)
Etats excités
Etat FondamentalElectron libre (Atome ionisé)
Electrons
Périphériques
Electrons
Profonds0
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L e spin d'une particule •Le spin est une variable quant ique qui peut prendre
2 valeurs
Il est représenté par une
flèche montante ou descendante •Il est assimilable à un moment cinétiqu e de rotation
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Les électrons dans les solides
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Les bandes d'énergie des élect
rons dans les solides W e (eV) W e (eV) W e (eV)
Bande de conduction
Bande de valence
AtomeAtomeCristalBande Interdite
Bande Interdite
Etats atomiques ou liés
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Le niveau de Fermi
Bande de
conduction
Bande de
valenceNiveau de FermiW (eV) 1
W (eV)
p(W)
Bande interdite
(Gap)
Bande de
conduction
Bande de
valenceW (eV)
Bande interdite
Isolant
Conducteur
W F
Electron libres
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L es Semi-Conducteurs •Corps purs :
Silicium (Si) et
Germanium (Ge)
4 électrons périp
hériques •Alliages :
GaAsGaAlAsIn
PHgCdTe...
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Niveau de Fermi
1
W (eV)
p(W)
Bande de
conduction
Bande de
valenceW (eV)
Bande interdite
I onisation R ecombinaison L es Semi-Conducteurs
Intrinsèqu
es •Corps très purs difficiles à obtenir dans un creuset. W G ~ 1 eV
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M ouvement d'un trou 1
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M ouvement d'un trou 2
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M ouvement d'un trou 3
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M ouvement d'un trou 4
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Mouvement d'un trou : bilan
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Les Semi-Conducteurs dopés N
•N D atomes "donneurs" sont disper sés dans le cristal.
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Les bandes d'énergie dans un t
ype N •Le niveau de Fermi est augmen té
Niveau de Fermi
1
W (eV)
p(W)
Bande de
conductionW (eV)
Bande interdite
Bande de
valence
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Les Semi-Conducteurs dopés P
•NA atomes "accepteurs" sont d ispersés dans le cristal
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Les bandes d'énergie dans un t
ype P •Le niveau de Fermi est diminu 1
W (eV)
p(W)
Bande de
conductionW (eV)
Bande interdite
Niveau de Fermi
Bande de
valence
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La jonction P-N
•Zone frontière entre une zone dopée P et une zone dopée N
Bande de
conduction
Bande de
valenceBande interdite
Wn (eV)
P
NWp (eV)
Le niveau de Fermi est le même
de part et d'autre de lajoncti on
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Propriétés d'une jonction 1
•La zone de déplétion est dépo urvue de porteurs libres P N E
Zone déplétée
x p(x)
Nombre de porteurs libres
Trous libres
Electrons
quotesdbs_dbs6.pdfusesText_11
[PDF] Correction de la Série 3 - Université Chouaïb Doukkali