Chapitre 1 : Propri´t´s ´lectriques des e e e semiconducteurs ELEN075 : Electronique Analogique

ELEN075 : Electronique Analogique / Semiconducteurs

Plan
1. Semiconducteur : d´finition e 2. Conduction ´lectrique dans les m´taux e e
3. Conduction ´lectrique dans les semiconducteurs intrins`ques e e
4. Semiconducteurs extrins`ques e ELEN075 : Electronique Analogique / Semiconducteurs

1.1

Loi de Pouillet et r´sistivit´ ´lectrique e ee
Loi d’Ohm et de Pouillet :
V
I

Ohm

=

R

Pouillet

=

V

ρ

ℓ
S

Loi d’Ohm locale (mat´riau isotrope) : e I
S

ℓ

J = σE =

1
E.
ρ

V et I sont constants dans le temps.
La r´sistivit´ ρ est un param`tre intrins`que au mat´riau. e e e e e Unit´s de ρ : Ω cm. e ELEN075 : Electronique Analogique / Semiconducteurs

1.2

1. Qu’est-ce qu’un semiconducteur ?
Trois cat´gories de mat´riaux : e e
• isolants (verre, diamant, SiO2, . . . ) : ρ ∼ 1010 ` 1022 Ω cm. a • m´taux (Cu, Al, . . . ) : ρ ≈ 10−6 Ω cm. e Observation : ρ(T ) augmente si T augmente.

• semiconducteurs (Ge, Si, GaAs, GaN, . . . ) : ρ varie de 10−3 Ω cm ` 109 Ω cm. a Il s’agit de douze ordres de grandeurs !
Observations : ρ diminue si T augmente, ρ peut varier consid´rablement en pr´sence d’impuret´s (dopage). e e e ELEN075 : Electronique Analogique / Semiconducteurs

1.3

Semiconducteurs usuels
Les solides inorganiques :
• Semiconducteurs ´l´mentaires : ee – simples : Si, Ge, (colonne IV)
– complexes : Se (colonne VI)
• Semiconducteurs compos´s : e – binaires : GaAs (meilleur ´metteur de lumi`re que le Si), GaN, SiGe . . . e e
– alliages ternaires : AlxGa1−xAs (dispositifs opto´lectroniques comme les e diodes lasers, transistors particuliers)
– alliages quaternaires : GaInAsP (diodes lasers)
Plus r´cemment, certains solides organiques (notamment utilis´s pour des ´crans e e e d’affichage souples).
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1.4