Responsable(s) :

Christophe CANDOLFI, Maître de Conférences, christophe.candolfi@mines-nancy.univ-lorraine.fr 

Mots clés : semi-conducteurs, dopage, diode, transistor, propriétés optiques

Pré requis : propriétés électriques et thermiques des matériaux, mécanique quantique, physique statistique

Objectif général : Comprendre les propriétés physiques des semi-conducteurs et le fonctionnement des principaux composants (diode, transistor, diode électroluminescente, diode laser, cellule solaire)

Programmes et Contenus

Les semi-conducteurs sont omniprésents dans notre vie quotidienne et sont à la base de toute notre technologie de l’information. Le contrôle de leurs propriétés de transport via le dopage a permis d’assembler ces matériaux pour construire les composants électroniques qui se retrouvent dans les circuits intégrés. Leurs propriétés particulières, à mi-chemin entre les conducteurs électriques que sont les métaux et les isolants électriques, font de ces matériaux des matériaux de choix pour les applications d’émission ou de détection de rayonnements électromagnétiques.

L'objectif de ce module est de comprendre comment les propriétés de transport des semi-conducteurs peuvent être modulées par des atomes dopants et de connaître le principe de fonctionnement des principaux composants électroniques que sont les diodes, les transistors et les composants optoélectroniques (LED, diode laser, cellule solaire). 

Compétences : 

Niveaux

Description et verbes opérationnels

Connaître 

Les principaux semi-conducteurs utilisés de nos jours dans l’industrie de la microélectronique – L’influence du dopage sur les propriétés de transport – Le principe de fonctionnement des principaux composants électroniques

Comprendre 

L’origine de la structure de bande des semi-conducteurs – L’effet du dopage sur les propriétés physiques d’un semi-conducteur – Le lien entre les propriétés de transport d’un semi-conducteur et celles des composants

Appliquer 

Les statistiques quantiques et classiques pour calculer la concentration de porteurs d’un semi-conducteur – Les équations permettant de déterminer les principales caractéristiques des composants

Analyser 

Les propriétés de transport des semi-conducteurs dopés et non dopés – L’influence du dopage sur les caractéristiques physiques des composants électroniques 

Synthétiser

L’influence du dopage d’un semi-conducteur afin d’obtenir des propriétés en adéquation avec l’application visée

Évaluer

Les propriétés physiques d’un semi-conducteur afin de choisir le matériau le plus adapté pour la fabrication d’un composant électronique

Évaluations :

• Test écrit

• Contrôle continu

• Oral, soutenance

• Projet

• Rapport