Physique et electronique

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SEMICONDUCTEURS
Dans un premier temps nous allons essayer de comprendre les différences essentielles entre les matériaux conducteurs et les matériaux isolants. Nous montrerons que le semiconducteur est en fait un isolant un peu particulier I – Quelques rappels de physique atomique – Traitement classique Représentation planétaire et traitement classique: eNoyau: charge >0 Noyau Electron: charge200 kT SEMICONDUCTEUR Eg < 100 kT

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Cours d ’électronique analogique

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Cours d ’électronique analogique

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Le Silicium

Réduction par du charbon

Traitement par acide chlorhydrique

Poussière de silicium fondue

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SEMICONDUCTEURS
V – Conduction dans un semiconducteur intrinsèque Tirage11/09/01

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SEMICONDUCTEURS
V – Conduction dans un semiconducteur intrinsèque Découpe

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SEMICONDUCTEURS
V – Conduction dans un semiconducteur intrinsèque Et polissage !

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SEMICONDUCTEURS
V– Conduction dans un semiconducteur intrinsèque Sans champ extérieur appliqué : Considérons un semiconducteur (par exemple le Si) à une température ≥ Ta. Des électrons sont donc dans la bande de conduction (et un même nombre d'atomes ionisés dans la bande de valence) grâce à la statistique de Fermi-Dirac. Electrons - - - - - - - - - - BC Eg Ions +++++++++++ BV En l'absence de champ extérieur on aun mouvement désordonné des électrons (mouvement brownien) Que se passe-t-il avec les ions ?

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SEMICONDUCTEURS
V – Conduction dans un semiconducteur intrinsèque (suite)

Un atome ionisé capture l'électron d'un atome voisin. Donc la lacune passe de l'atome qui a capturé l'électron à l'atome qui a cédé un électron. On a donc un mouvementapparent des lacunes (que l'on appelle trous) qui est lui aussi désordonné.

Animation
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Cours d ’électronique analogique

SEMICONDUCTEURS
V – Conduction dans un semiconducteur intrinsèque Avec un champ extérieur appliqué : Que se passe-t-il ?

E - - - - - Si +++++++

Les trous (au nombre de p) se déplacent dans le sens du champ electrique avec une mobilité µp. Lesélectrons (au nombre de n) se deplacent en sens inverse du champ avec une mobilité µn.

VCC + -

r r v=µE

µn > µp
La conductivité γ est donnée par:

γ=e(nµn+pµp) γ=eni(µn+µp)

Pour un semiconducteur intrinsèque n = p = ni et :

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SEMICONDUCTEURS
VI – Conduction dans un semiconducteur extrinsèque Qu’est-ce qu’un semiconducteur extrinsèque? n 2 3 4 5 6 III B Al Ga In Te ns2np IV C Si Ge Sn Pb ns2np2 V N P As Sb Bi ns2np3 Le semiconducteur extrinsèque est un semiconducteur dans lequel on introduit une impureté. C'est ce que l'on appelle le dopage du semiconducteur. Dans le cas du silicium, l'impureté peut être : • trivalente (colonne III) • pentavalente (colonne V)

Colonnes III, IV et V de la table périodique des éléments Ilexiste différents moyens pour introduire cette impureté dans le cristal • au cours de la croissance du monocristal (tirage) • par diffusion • par implantation • par croissance épitaxique
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SEMICONDUCTEURS
VI – Conduction dans un semiconducteur extrinsèque Méthodes de dopage

Au cours du tirage du monocristal
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SEMICONDUCTEURS
VI – Conduction dans un semiconducteur extrinsèque Méthodes de dopage Dépôt de la substance contenant le dopant ou recuit sous atmosphère dopante

T1

T2

T3

Diffusion
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FOUR
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SEMICONDUCTEURS
VI – Conduction dans un semiconducteur extrinsèque Méthodes de dopage

Implantation ionique
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