Concours Communs Polytechniques – Filière PSI – physique 1 – Session 2009 CORRIGE DU PROBLEME A : SEMI-CONDUCTEURS ET JONCTION PN A 1
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La jonction P-N Correction Données pour le TD : on considérera une jonction P-N réalisée en Silicium avec une partie P dopée à NA=5x1016cm-3 et une
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TD n˚3 : Jonction pn et diodes à jonction Exercice I On considère une jonction pn abrupte au silicium à 300K, à l'équilibre thermodynamique avec NA=1018
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6 nov 2007 · EXERCICE N°I (6 points) On considère une jonction pn abrupte au silicium constituée de deux régions homogènes dopées respectivement
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Concours Communs Polytechniques – Filière PSI – physique 1 – Session 2009 CORRIGE DU PROBLEME A : SEMI-CONDUCTEURS ET JONCTION PN A 1
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1/7 Concours Communs Polytechniques Filière PSI physique 1 Session 2009 CORRIGE DU PROBLEME A : SEMI-CONDUCTEURS ET JONCTION PN A.1 1- 2-sm kg smkg v m f donc la constante est en seconde.A.2 Le principe fondamental de la
galiléen conduit à v m Ee v m dt d . En r égi me permanent, la vitesse ne d épend plus du temps et donc E m e v limA.3 Vecteur densité de courant :
E m ne vnej e eel 2 lim Ej el , il vient m ne e 2 A.4 eau eA Cu d nN M A.N : 2328
3
8,9.1000.6.0210
8,4.10
63.5.10
eau eA Cu d nN M322328
cm104,8m 104,8 e n ! Le cuivre est bien plus conducteur que le silicium, qui est un semi- conducteur. A.5 S RA.6 On trace
ln en fonction de T 1 et on doit obtenir une droite de pente B Aln Par régression linéaire ou représentation graphique on trouve K110B et m 105,2 6 A A.7 6 (300)4.10 mK Le silicium est 300 fois plus résistif que le cuivre à 300K !A.8 Pour un métal frottements »
augmentent donc la résistivité augmente. Dans le cas du siliA.6, on remarque que si T augmente, diminue !A.9 On a
m ne e 2 donc Tk e T B n e ene Ae m e m e m n e B E 0 2220 1 avec
9,45 meV
B kBEA.10 Un trou possède une charge +e
A.11 Si : 4 él de valence P : 5 él de valence B : 3 él de valence ion P ion B A.12 Dopage au phosphore : densité électronique n e augmente (dopage N) nNp POr on a
2 i npn P Nn p i N p n n 2A.13 Par analogie :
B i N n n 2 B i N n n p 2Tournez la page SVP
2/7A.14 :
0 2211LL
A.15 Maxwell-Gauss :
cc x E Ediv d dEn intégrant dans les différentes zones et en écrivant la continuité de E (pas de charges surfaciques), on arrive à :
1 Lx 1 0Lx 2 0Lx 2 Lx 0E 1 1 LxE 2 2 LxE 0EReprésentation graphique :
A.16 On a
xx e x VVgradexEE
d dOn choisit
0)0(xV
En intégrant dans les différentes zones et en écrivant la continuité du potentiel V, on arrive à :
1 Lx 1 0Lx 2 0Lx 2 Lx 2 1 1 2 LV xL x V 1 2 1 2 xL x V 2 2 2 2 2 2 2 2 LVReprésentation graphique :
A.17 222 11 2 22
0 LL V
A.18 On a immédiatement :
11 Ne et 22Ne Or 0 2211
LL soit 1122
LNLN Si 21
NN alors 21
LL
La largeur de la ZCE est
221LLL V x L 2 -L 1 E x L 2 -L 1
Tournez la page SVP
3/7A.19 On a
222222
2 2 2 2 2 12 22111222
2 11 2 220 22
Ne LLL L