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PSI* CHAMPOLLION 1 AD Semi-Conducteurs
LA CONDUCTIVITE DANS LES CONDUCTEURS ET SEMI CONDUCTEURS Doc 1 : Etude expérimentale de la conductivité des solides avec la température :Une étude expérimentale permet de distinguer les différences entre deux types de solides : les corps
conducteurs et les corps semi-conducteurs. H La manipulation a donné les résultats suivants : l d R à20°C
Cuivre
(conducteur)50 m 0.2 mm ȍ 1,73.10-8 ȍ 1,97.10-8 ȍ
Germanium
(semi conducteur)2 cm 3 mm ȍ ȍ ȍ
(Fig 1 et 2) :à 80 °C) avec t, alors
que pour un semi-conducteur, elle décroît fortement quand la température augmente. Une modélisation
de la courbe pour le semi conducteur doȡ (Fig 3).Fig 1 rĠsistiǀitĠ d'un conducteur
métallique (Cu) en fonction de la température Fig 2 rĠsistiǀitĠ d'un semi conducteur (Ge) en fonction de la température 8PSI* CHAMPOLLION 2 AD Semi-Conducteurs
Les corps conducteurs sont les métaux et leurs alliages.Métaux purs :
Leur résistivité est très faible (10-8 à 10-6 ȍcroît en fonction de la température.
Alliages :
Leur résistivité est nettement plus forte que celles des métaux qui les constituent et augmente en
fonction de la température, mais moins que celle des métaux.Semi conducteurs :
Ce sont des corps comme le germanium, le silicium (éléments du groupe IV de la classification
exemple). Leur résistivité est comprise entre 10-5 et 105 ȍ température augmente.Fig 3 modğle linĠaire lnʌ = c+b/T pour
un semi conducteurPSI* CHAMPOLLION 3 AD Semi-Conducteurs
Doc 2 : Structure de bande des solides :
des liaisonsde covalence ou des liaisons métalliques. Ces deux types de liaisons correspondent aux deux
catégories principales de solides : les isolants et les conducteurs.Dans un isolant, tous les électrons des couches atomiques externes sont liés. Dans un métal, certains
ctrique. anglais).inférieure à une certaine valeur İf appelée énergie de Fermi sont occupés. La distinction entre isolant et
position du niveau de Fermi dans le digramme énergétique des bandes (cf. Fig 4).Ge Si GaAs Diamant Silice
İg (eV) 0,67 1,14 1,43 5,4 10
Dans un métal,
est spectaculaire pour un semi conducteurconductrices ne sont observées que pour des matériaux dont la largeur de bande interdite est faible
(autour de 1 eV). Pour de plus grandes largeurs de bande interdite (plusieurs eV) le matériau reste
isolant à température ambiante. Fig 4 position du niveau de Fermi à T = 0 K dans le diagramme de bandes ou isolantPSI* CHAMPOLLION 4 AD Semi-Conducteurs
Doc 3 : les porteurs de charge électrique et leur déplacement qe = -e = -1,6.10-19CDans les semi trous »,
charge positive : qtrou = +e = 1,6.10-19C uction par unité de volume) et p la densité de trous. champ électrique, les porteurs de charge sont animés de mouvements désordonnéssuccessifs, le mouvement est rectiligne, à vitesse constante. Le déplacement moyen des porteurs est
nul. Dans un champ électrique, les porteurs sont soumis à une force ܨLa vitesse moyenne de déplacement des porteurs est proportionnelle au champ électrique : ݒ,,,&= µܧ
où µ est la mobilité des porteurs de charge : µp > 0 pour un trou, µn < 0 pour un électron et µp < -µn.Dans le cuivre : - µn = 3,2.10-3 m2.V-1.s-1
Dans le germanium : - µn= 0,39 m2.V-1.s-1 et µp = 0,19 m2.V-1.s-1 6 Fig 5PSI* CHAMPOLLION 5 AD Semi-Conducteurs
Le courant électrique résultant est la somme des courants des deux types de porteurs de charge :
quotesdbs_dbs10.pdfusesText_16