Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Michel SAVELLI : Agrégé de l’Université, Docteur ès Sciences - Professeur honoraire à l’Université Montpellier II
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Daniel GASQUET : Docteur ès Sciences - Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (Centre d’Électronique de Montpellier)
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Bernard ORSAL : Docteur ès Sciences - Maître de Conférences à l’Université Montpellier II (Centre d’Électronique de Montpellier)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ce chapitre s’adresse aux ingénieurs et scientifiques désireux d’acquérir les notions nécessaires de physique des solides pour avoir une meilleure compréhension des phénomènes physiques régissant les propriétés des composants électroniques.
Pour éviter le double emploi avec les chapitres consacrés à l’optoélectronique, les propriétés optiques ou optoélectroniques des matériaux et composants n’y figurent pas.
La première partie comprend une introduction des notions de mécanique quantique et de mécanique statistique 1 nécessaire à la présentation de la théorie des bandes 2, qui gouverne la notion d’électrons et de trous et les populations de ces deux types de porteurs dans les bandes de valence et de conduction.
Une deuxième partie est relative à la présentation des propriétés électroniques des matériaux semiconducteurs 3, qui permettent de régir celles des composants, et aussi celles relatives à l’émission électronique 4 dont les principes sont utilisés dans les tubes électroniques d’émission de puissance.
La partie suivante est consacrée à la présentation des composants du type diode 5 et du type transistor 6, en insistant surtout sur la nature physique du fonctionnement et les propriétés en basse fréquence, plutôt que sur les spécifications techniques globales présentées par les fabricants.
Enfin, on a rassemblé dans le dernier paragraphe 7 les composants qui intéressent le domaine des hyperfréquences, en insistant sur les propriétés géométriques et physiques qui permettent d’y favoriser les performances recherchées.
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Composants du type transistor5. Composants du type diode
5.1 Diode métal-semiconducteur
5.1.1.1 Contacts métal-semiconducteur rectifiant et ohmique
Lorsque l’on met au contact un métal de travail d’extraction Φm et un semiconducteur (par exemple de type N), de travail d’extraction Φsc et d’affinité électronique χsc , deux cas peuvent se produire.
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Φm > Φsc (figure 29) : un échange de charges s’effectue, créant une zone d’appauvrissement (moins d’électrons) dans le semiconducteur chargé positivement près du contact et une accumulation d’électrons côté métal, jusqu’à alignement des niveaux de Fermi. Il en résulte, vu du semiconducteur, une barrière de potentiel :
qVd = Φm – Φsc(Vd est le potentiel de diffusion) et, vu du métal, la barrière originelle Φm – χsc . Il faut noter que la charge d’espace dans le semiconducteur est constituée des donneurs ionisés dont la charge n’est plus compensée localement par celle des électrons.
En l’absence de polarisation, deux courants I0 égaux et opposés traversent la barrière, représentant l’effet de l’agitation thermique.
Si une tension + V est appliquée, côté métal, la hauteur de barrière, vue du semiconducteur, diminue de qV et le flux d’électrons traversant dans le sens semiconducteur → métal est multiplié par le facteur exp [qV/kT ], alors que le flux inverse est inchangé ; il s’ensuit, en comptant positivement le courant du métal vers le semiconducteur, que la caractéristique courant-tension est :
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Composants du type diode
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KITTEL (C.) - Introduction à la physique de l’état solide. - Dunod, (1958).
-
(2) - VAPAILLE (A.) - Physique des dispositifs à semi-conducteur. - Tome 1. Masson, (1970).
-
(3) - MATHIEU (H.) - Physique des semiconducteurs et des composants électroniques. - Masson, (1987).
-
(4) - WOLF (F.) - Silicon semiconductor data. - Pergamon press, (1976).
-
(5) - Semiconductors groups IV and III-V compounds. - Data in Science and technology, Springer Verlag, (1991).
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(6) - Properties of Aluminium Gallium Arsenide. - INSPEC, EMIS datareviews series no 7, (1991).
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(7) - Properties...
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