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La figure suivante représente l'évolution de la mobilité des électrons et des trous en fonction de la température pour du silicium dopé avec 1016 atomes d' 

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Semi-conducteur non dopé ou dopé Matériaux ayant la plus faible résistivité à température ambiante Densités d'électrons et de trous en fonction de n

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de Marseille) du polycopier de cours de physique des semi-conducteurs de l' Ecole température provoque une légère augmentation de la résistivité, pouvant fonction des éléments qui les constituent et de la position de ces éléments dans 

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conductivité d'un semiconducteur intrins`eque augmente avec la température 100K 50K 33K 25K Fig 1 – densité de porteurs en fonction de la température

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La conductivité électrique (ainsi que son inverse, la résistivité) Contrairement au cas des isolants, la bande interdite des semi-conducteurs est (nombre d' électrons par unité de volume) en fonction de température dans la gamme de

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Mesurer la conductivité électrique du germanium non dopé en fonction de la température • Déterminer l'énergie de gap du germa- nium entre la bande de 

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de température ou la présence d'impuretés peuvent les rendre conducteurs Au sein d'un métal, la conductivité est une fonction décroissante de la tempéra- ture : le nombre de porteurs de charge résistance du matériau 2 Bandes d'énergie et porteurs libres dans un semi-conducteur Dans un atome isolé, les énergies 

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les propriétés de conduction du matériau semi - conducteur le plus usuel en de la résistivité par la méthode des quatre pointes avec la possibilité d'étudier l' L' étude suivante a été menée en fonction de la température (entre 25 et 125 °C)

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1

Expériencen°4-SEMIͲCONDUCTEURS

Domaine:Électricité

LienaveclecoursdePhysiqueGénérale:

Ͳ PhysiqueI,Chapitre11:Lescharges,laforceetlechamp

électrique

Ͳ PhysiqueI,Chapitre12:Potentieleténergieélectrique,courantélectrique Ͳ PhysiqueII,Chapitre8:Ledébutdelamécaniquequantique

Objectifgénéraldel'expérience

correspondantedesélectrons. permetdedéterminerlabandeinterdite

1 Introduction

1.1) Conductionélectriquedanslessolides

s'élargissentenbandesd'énergie.(a) (b) (c) (c) conduction. 2 danslecasd'unestructure rempliesnepeuvent

1.2) Isolants,semiͲconducteursetconducteurs

1 oudesconducteurs/métaux(b). g desdispositifsmodernesdehaute g =3.39eV)oule6HͲSiC (E g =3.05eV). i d'électronsdanslaBC 2 g B E kT icv nNNe , (Eq.1) où N c etN v k B

T=25.9meVàtempératureambiante.

L'expressiondelaconductivité

i estdonnéepar ii np nq , (Eq.2) où q=1.602·10

Ͳ19

Cestlachargedel'électron,alorsque

n et p représententlamobilitédes augmente. 1 3

1.3) MatériauxsemiͲconducteursetleursapplications

courants.

Lesilicium(Si),unélémentdu4

ème

2 sontréalisés. entredescomposantsdes3

ème

et 5

ème

LEDvertesetl'InGaNpourlesLEDbleues.

MatériauE

g [eV] g [m]

GaN3.390.366

GaP2.260.549

InP1.340.925

Tableau1:Exemplesd'énergiedegapE

g etleurcorrespondanceenlongueurd'onde.Un

2 Principegénéraldel'expérience

del'eaupourlestempératures 4

Unécessairepour

fairepasseruncourant Ysera 0 3 ln B

TYkT qUT

(Eq.3) avec T 0 =300K,k B =8.617·10 Ͳ5 (1eV=1.602·10

Ͳ19

températureduzéroabsolu( E g )dumatériau

3 Marcheàsuivre

3.1) CaractérisationexpérimentaledestroiséchantillonssemiͲconducteurs

ambianteseréalisentavecun courantde0.2mA.

ème

précédemment. sévèress'il

Calculd'erreur:estimerles

Déterminerȴ

3.2) Déterminationdesbandesinterdites

g

YCTE .

(Eq.4) T=0K. 5

4 Préalable

PartieDescriptif

informations:densitédel'azoteliquide LN2 =808g/l,massemolairedel'azote M N V m =24.465l/mol.

Références:

Vers.4/09/2017,révisionS.Schilt

delatempérature i)Germanium(Ge):TTU Ge U Ge Y Ge Y Ge U Ge U Ge Y Ge Y Ge [°C] [K] [V] [V] [eV] [eV] [V] [V] [eV] [eV] ii)Silicium(Si):TTU Si U Si Y Si Y Si U Si U Si Y Si Y Si [°C] [K] [V] [V] [eV] [eV] [V] [V] [eV] [eV] iii)Arséniuredegallium(GaAs): TTU GaAs U GaAs YGaAs Y GaAs U GaAs U GaAs Y GaAs Y GaAs [°C] [K] [V] [V] [eV] [eV] [V] [V] [eV] [eV] 1/4

TravauxPratiquesdePhysique

ExpérienceN°4:Semiconducteurs

I=0.1mA I=0.2mAI=0.1mA I=0.2mAI=0.1mA I=0.2mA

E g =[eV]

I=0.1mA

C=[eV/K]E

g =[eV]

C=[eV/K]E

g =[eV]

I=0.2mA

C=[eV/K]E

g =[eV]

2/4C=[eV/K]E

g =[eV]

TravauxPratiquesdePhysique

ExpérienceN°4:Semiconducteurs

Représentationgraphique:Y=Y(T)

insérergraphiqueici insérergraphiqueici E g =[eV]

I=0.1mA

C=[eV/K]E

g =[eV]

C=[eV/K]E

g =[eV]

I=0.2mA

C=[eV/K]E

g =[eV]

3/4C=[eV/K]E

g =[eV]

TravauxPratiquesdePhysique

ExpérienceN°4:Semiconducteurs

Représentationgraphique:Y=Y(T)

insérergraphiqueici insérergraphiqueici E g =[eV]

I=0.1mA

C=[eV/K]E

g =[eV]

C=[eV/K]E

g =[eV]

I=0.2mA

C=[eV/K]E

g =[eV]

4/4C=[eV/K]E

g =[eV]

TravauxPratiquesdePhysique

ExpérienceN°4:Semiconducteurs

Représentationgraphique:Y=Y(T)

insérergraphiqueici insérergraphiqueiciquotesdbs_dbs31.pdfusesText_37