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Title: Electronique (Chapitre 1 Semiconducteur)
Description: Part of physics that studies and uses variations in electrical quantities (electromagnetic fields, electric charges, electric currents and voltages) to capture, transmit and exploit information; technique derived from this science.
Description: Part of physics that studies and uses variations in electrical quantities (electromagnetic fields, electric charges, electric currents and voltages) to capture, transmit and exploit information; technique derived from this science.
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Ecole supérieure de technologie de
Safi
Département GIM
Electronique Analogique
Chapitre 1 :
Semi-conducteurs et Jonction PN
Pr
...
Une
autre particularité importante, qui sera expliquée plus loin, est que cette
conductivité, contrairement aux conducteurs courants, dépend beaucoup de
la température et augmente avec celle-ci
...
Alors que la résistance d'un fil métallique
augmente avec la température, celle d'un semi-conducteur diminue
...
Leurs atomes comportent quatre
électrons (de valence) sur la couche périphérique (couche de valence)
...
Avec cette structure, chaque atome se trouve au centre
d'un tétraèdre régulier dans les quatre atomes voisins occupent les sommets
...
• Cette figure n'est qu'une représentation commode, car, en réalité, un atome et
ses 4 voisins ne sont pas situés sur le même plan
...
Figure2: représentation des liaisons de
valence dans un cristal de SC
4
• En effet, les électrons gravitent autour du noyau atomique comme les
satellites gravitent autour de la terre
...
• Quand on dit que deux atomes voisins mettent en commun un électron
chacun, cela signifie que ces deux électrons gravitent sur une orbite qui
entoure les deux noyaux (Figure 3)
...
• Cristal: électrons mis en commun entre différents atomes
8 électrons = stabilité
6
• Electron libre : crée par l’augmentation de température
Flux possible de charges négatives ( électrons ) et positives ( trous ) en sens
inverse
...
Semi – conducteur intrinsèque:
• Dans ces semi-conducteurs idéalement purs, il y a autant de trous que
d'électrons libres car les premiers apparaissent lors de la formation des
seconds, on dit qu'il y a création d'une paire électron-trou
...
Si on applique un champ au sein du
semi conducteur en connectant un générateur de tension à ses bornes, il
semi-conducteur
circule un courant qui résulte du déplacement des deux type de
conducteurs, les électrons libre vers le pôle (+) du générateur et les trous
vers le pôle (-) du générateur
...
13m 2 / VS
µ P = 0
...
6 × 1016 × 1
...
13 + 0
...
46 × 10−3 (Ωm) −1
1
soit une résistivité ρi = = 2200Ωm
σi
Quand la température augmente, la croissance de ni est très importante ce
qui provoque une augmentation importante de la conductivité et donc du
courant électrique
...
Cette opération d'injections d'impuretés
s'appelle dopage d'un semi-conducteur
...
d
...
Parmi ces 5 électrons, 4 vont être mis en commun avec les
atomes voisins pour assurer les liaisons de valence, le 5 ème , resté libre,
peut ce déplacer et participer à la conduction
...
• Le dopage par des atomes donneurs va donc favoriser la conduction par
électrons libres au détriment de la conduction par trous
...
Comme il sont porteurs de
charge négatives, le semi-conducteur extrinsèque est dit de type N
...
• Si on les introduit dans un cristal intrinsèque, ils mettent en commun leurs 3
électrons avec les 4 atomes du semi-conducteur qui les entourent pour
former les liaisons de valence
...
• Dès que cet électron est capté, l'atome Accepteur
devient un ion négatif et introduit un trou dans
le cristal qui va participer à la conduction par trou
...
Dopage par atome accepteur
11
La jonction PN
• Si on place l'un contre l'autre deux cristaux semi-conducteurs, un de type
P et l'autre de type N, au voisinage de la jonction ainsi effectuée, le
électrons majoritaire du coté N vont diffuser vers le coté P et trous
majoritaires du côté P vont diffuser vers le côté N
...
12
• Il se crée alors une région sans porteurs où il n'y a plus que des ions positifs
du coté N et des ions négatifs du coté P
...
7 V pour Si à 25 °c)
•
Il se crée alors un champ électrique interne Ei orienté de N vers P qui va
s'opposer à la diffusion des porteurs de part et d'autre de la jonction
...
Tant que la tension U du générateur reste
inférieure à un certain seuil, Eext reste inférieur à Ei, et les porteurs ne
peuvent toujours pas traverser la jonction, il n'y a donc pas de courant
...
• Il se crée alors un courant électrique important de P vers N au sein de la
jonction (de N vers P dans le circuit extérieur)
...
Le seuil de tension à partir duquel la diode devient passante est
d'environ 0
...
65V pour le silicium
Title: Electronique (Chapitre 1 Semiconducteur)
Description: Part of physics that studies and uses variations in electrical quantities (electromagnetic fields, electric charges, electric currents and voltages) to capture, transmit and exploit information; technique derived from this science.
Description: Part of physics that studies and uses variations in electrical quantities (electromagnetic fields, electric charges, electric currents and voltages) to capture, transmit and exploit information; technique derived from this science.