DS Semiconduceteur 29 10 2015 ENSTAB

Ecole Nationale des Sciences et Te Technologies chnologies Avancées Avancées à Borj Cédria 1ère TA

29 Octobre 21!

"evoir s#rveillé de se$i%cond#cte#rs

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E)ercice * & 1+ ,ts

On considère un barreau de silicium intrinsèque, homogène, de concentration intrinsèque ni , à l’équilibre l’équilibre thermodynamique thermodynamique à la température température T . La largeur de la bande interdite de ce semicondu conduct cteu eurr est est  E  g . A cette température les concentrations des électrons et des trous sont respectivement n et p. . !onner la signi"ic signi"ication ation physique de la bande interdite interdite . (1 pts) #. $%pliquer $%pliquer la "ormation "ormation des trous trous et des électron électronss dans un semi-condu semi-conducteur cteur intrinsèqu intrinsèque. e. . ( 1pt s )!onner la relation entre n et , ( 0. 5pt s ) &. La concent concentrat ration ion intrins intrinsèque èque ni  dépend  dépend de la température '. $tablir la loi de variation de ni  avec 1. 5pt s )  avec '. ( . (. A ' ) &* &** +, +, ni  )  ) ** cm -&. uelles sont les concentrations des électrons et des trous à 0. 25+0. 25pt s ) cette température  ( . . La concentrat concentration ion des trous trous et des électr électrons ons à la températ température ure ' sont données données par /  p = N v e%p2

$v

−

$3

1'

0

 E  F  − E c  ) n = N c exp(  kT 

O4 $c et $v sont respectivement les énergies du bas de la bande de conduction et du haut de la bande de valence, $3 est l’énergie du niveau de 3ermi, et  N v = #2

#π  mh6 kT  h

#

0

&5 #

 et N   et N c ) #2

#π  me6kT  h

#

0& 5 #

sont les densités densités e""ective e""ectivess des états, respectivemen respectivementt dans les bandes bandes de valence valence et de conduction. a.  b. c. d.

6

6

h

e

!onner !onner la signi signi"ic "icatio ation n physiq physique ue de m  et m . 2*. pts0 !éterminer l’e%pression de $3.  ( 1pt s ) !onner !onner sa signi"i signi"icat cation ion physique physique..  ( 0. 5pt s ) 7alc 7alcule ulerr numér numériqu iquem emen entt $3 en prenant $v comme l’origine des énergies. ( 0. 5pt s)

8. Le silicium silicium "ait partie partie de la colonne colonne 9: du tablea tableau u périodique périodique des éléments éléments.. a. Avec quels éléments doit-on doper le silicium pour obtenir un semi-conducteur  1. 5pt s ) de type ;.