UE Composants de la microélectronique SEI - 4PUETMNA

Objectif(s)

Connaître et comprendre :
• les phénomènes physiques qui se manifestent dans les matériaux semiconducteurs et qui sont utilisés pour réaliser les capteurs ou les composants de la microélectronique.
• les modèles de base de chacun des principaux composants de la microélectronique moderne.
• les effets spécifiques liés à la miniaturisation.

Contenu(s)

1re partie : Physique des semiconducteurs
• Propriétés élémentaires des semi conducteurs à l'équilibre (bandes d'énergie, électron et trou, dopage, niveau de Fermi)
• Perturbations faibles de l'équilibre : transport de charges (conduction, mobilité des porteurs; diffusion)
• Perturbations fortes de l'équilibre : génération et recombinaison de porteurs, quasi-niveau de Fermi, pièges et modèle SRH.
• Diagrammes de bandes d'énergie à l'équilibre - Exemples: Jonction PN et Contact métal - semi conducteur

2e partie : Physique des composants
• Structures MIS (idéale ou réelle), Capacités MOS ; CCD
• Transistors à effet de champ : MOSFET, fonctionnement, modèles et extraction de paramètre.
• Quelques notions sur les transistors JFET, MESFET
• Jonction p-n ; modèles idéal et réel ;
• Quelques applications ; Zener ; IMPATT ; pin ; photodiodes et cellules photovoltaïques.

Physique du solide (notions de réseau réciproque, bandes d'énergie, ...)
Notions sur les charges, l'équation de Poisson, les distributions (Fermi-Dirac, Boltzman, ...).

Contrôle des connaissances

Cours et documents interdits, formulaire fourni avec le sujet
Calculatrice autorisée, modèle validé par Phelma

Le cours étant divisé en 2 parties, l'examen terminal écrit de 3h pourra être scindé en deux examens écrits de 1h30

Informations complémentaires

Bibliographie

H. Mathieu : Physique des semiconducteurs et des composants électroniques
(5eme édition, Dunod, 2004) ISBN : 2-10-048633-0

A. Vapaille et R. Castagné : Dispositifs et circuits intégrés
(Dunod, 1987) ISBN : 2-04-019714-1

G. Streetman and S. Banerjee : Solid-state Electronic Devices
(6th Ed., Prentice Hall,2005) ISBN : 0-13-025538-6

S.M. SZE: Semiconductor devices : physics and technology international student version
(3rd Edition, Wiley, 2013) ISBN : 978-0-470-87367-0

S.M. SZE: Physics of semiconductor devices
(3rd Edition, 2007), ISBN : 0-471-14323-5