| Titre : | Physique des semi conducteurs et des composants électroniques |
| Auteurs : | Henry Mathieu, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Mention d'édition : | 3e éd. |
| Editeur : | MASSON, 1995 |
| Collection : | Enseignement de la physique (Paris), ISSN 0992-5538., num. 1995. |
| ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-225-85124-7 |
| Format : | 1 vol. (XIV-580 p.) / ill., couv. ill. en coul. / 24 cm. |
| Note générale : | Index. |
| Langues: | Français |
| Index. décimale : | 530. |
| Catégories : |
[Agneaux] Semiconducteurs [Agneaux] Transistors |
| Résumé : |
Les phénomènes abordés dans cet ouvrage sont étudiés depuis leurs fon-dements jusqu'à leurs applications dans les composants, et ceci suivant un processus particulièrement détaillé, aucun calcul ou aucune étape intermédiaire n'étant négligés. L'ouvrage débute par une étude détaillée des propriétés des électrons dans les semiconducteurs et des phénomènes physiques qui régissent le fonctionnement des composants électroniques. Il aborde ensuite une étude systématique, détaillée et approfondie du fonctionnement des dif-férents composants électroniques. Dans cette troisième édition, de nou-velles parties sont consacrées aux composants de puissance (thyristor el, transistor unijonction), aux mémoires non vol. 4;1, I .ainsi qu'aux composants hautes fréquences (T caractéristiques de la nouvelle génération de important est consacré aux composants opto-portance s'accroît avec le développement d (câble, RNIS...). La dernière partie développe rostructures, comme les superréseaux, dont seront mises à profit dans les composants de d Cet ouvrage est principalement destiné aux ét • sièmes cycles universitaires (maîtrises EEA, matériaux pour l'électronique ou physique du solide), ainsi qu'aux élèves-ingénieurs. U rendra également de nombreux services aux cher-cheurs qui travaillent dans le domaine des matériaux pour l'électronique ou des composants électroniques. |
| Sommaire : |
I. NOTIONS FONDAMENTALES SUR LA PHYSIQUE DES SEMICONDUCTEURS 1.1. Structure cristalline 1 1.1.1. Géométrie du réseau cristallin 3 1.1.2. Opérations de symétrie 3 1.1.3. Systèmes cristallins 3 1.1.4. Plans réticulaires — Indices de Miller 4 1.1.5. Le système cubique 5 1.1.6. Réseau réciproque — Zones de Brillouin 6 1.1.7. Densité d'états dans l'espace réciproque 7 1.1.8. Théorème de Bloch 8 1.2. Etats électroniques dans les semiconducteurs Structure de bandes d'énergie 10 1.2.1. Des orbitales atomiques à la structure de bandes .4 10 1.2.2. Méthodes de calcul de la structure de bandes d'énergie.! 22 1.2.3. Carictéristiques de la structure de bandes d'énergie .4 26 1.2.4. Concept de masse effective 31 1.2.5. Densité d'états dans les bandes permises 36 1.3. Statistiques — Fonction de distribution des électrons 40 1.3.1. Statistique de Boltzmann 41 1.3.2. Statistiques quantiques 43 1.3.3. Signification physique des multiplicateurs de Lagrange 47 1.3.4. Fonction de Fermi 50 1.4. Le semiconducteur à l'équilibre thermodynamique 51 1.4.1. Semiconducteur non dégénéré 51 1.4.2. Semiconducteur dégénéré 54 1.4.3. Semiconducteur intrinsèque 56 1.4.4. Semiconducteur extrinsèque à la température ambiante 57 1.4.5. Evolution avec la température 61 1.5. Le semiconducteur hors équilibre 66 1.5.1. Courants dans le semiconducteur 66 1.5.2. Génération-Recombinaison — Durée de vie des porteurs 78 1.5.3. Equations d'évolution 84 1.5.4. Notion de neutralité électrique 87 1.6. Interface entre deux matériaux différents 95 1.6.1. Travail de sortie — Affinité électronique 95 1.6.2. Effet Schottky 98 1.6.3. Etats de surface et d'interface 100 1.6.4. Emission thermoélectronique dans les hétérostructures 102 2. JONCTION pn 109 2.1. Jonction abrupte à l'équilibre thermodynamique 109 2.1.1. Charge d'espace 109 2.1.2. Tension de diffusion I 1 1 2.1.3. Potentiel et champ électriques dans la zone de charge d'espace 113 2.1.4. Largeur de la zone de charge d'espace 114 2.1.5. Signification de la longueur de Debye 115 2.2. Jonction abrupte polarisée 117 2.2.1. Distribution des porteurs 118 2.2.2. Courants de porteurs minoritaires 122 2.2.3. Densité de courant — Caractéristique. 124 2.3. Jonction à profil de dopage quelconque 127 2.3.1. Régions n et p très courtes 127 2.3.2. Jonction quelconque 130 2.4. Capacités de la jonction pn 130 2.4.1. Jonction polarisée en inverse — Capacité de transition 130 2.4.2. Jonction en régime alternatif — Capacité de diffusion 132 2.5. Mécanismes de génération-recombinaison dans la zone de charge d'espace 136 2.5.1. Polarisation inverse — Courant de génération 138 2.5.2. Polarisation directe — Courant de recombinaison 139 2.6. Jonction en régime transitoire — Temps de recouvrement 140 2.7. Claquage de la jonction polarisée en inverse 147 2.7.1. Effet Zener — Effet d'avalanche 147 2.7.2. Diode à avalanche — Facteur de multiplication 149 2.7.3. Diode IMPATT 154 2.8. Diode tunnel... 163 2.8.1. Principe de fonctionnement 163 2.8.2. Caractéristique 165 2.9. Jonction en régime de forte injection.... 172 2.9.1. Injection de porteurs 172 2.9.2. Densité de courant 175 2.9.3. Chute de tension dans les régions neutres 177 3. TRANSISTORS BIPOLAIRES 183 3.1. Effet transistor.. 183 3.2. Equations d'Ebers-Moll 185 3.2.1. Courants de porteurs minoritaires dans l'émetteur et le collecteur I 85 3.2.2. Courants de porteurs minoritaires dans la base 187 3.2.3. Courants d'émetteur et de collecteur 188 3.3. Différents types de profil de dopage 190 3.3.1. Transistor à dopages homogènes 190 3.3.2. Transistor drift 192 3.4. Effet Early 195 3.4.1. Facteur de réaction d'Early 195 3.4.2. Equations dynamiques du transistor 197 3.5. Réseaux de caractéristiques 199 3.5.1. Montage base commune 199 3.5.2. Montage émetteur commun 202 3.5.3. Montage collecteur commun 205 3.6. Transistors spécifiques 205 3.6.1. Transistor de puissance 205 3.6.2. Transistor balistique — SMST 207 3.7. Structure pnpn-Thyristor 208 3.7.1. Principe de fonctionnement 208 3.7.2. Diode de Shockley 212 3.7.3. Thyristor 218 3.7.4. Triac 221 3.8. Transistor unijonction — UJT 222 3.9. Transistor à hétérojonction — HBT 228 3.9.1. Principe de fonctionnement 228 3.9.2. Courants d'émetteur et de collecteur 234 3.9.3. Transistor à base graduelle 237 3.9.4. Fréquence de coupure 238 4. CONTACT META L-SEMICONDUCTEUR — DIODE SCHOTTKY 241 4.1. Diagramme de bandes d'énergie 242 4.2. Zone de charge d'espace 252 4.2.1. Champ et potentiel électriques 252 4.2.2. Capacité 254 4.3. Caractéristique courant-tension 256 4.3.1. Courant d'émission thermoélectronique 257 4.3.2. Courant de diffusion. 259 4.3.3. Combinaison des deux courants 262 5. STRUCTURE METAL-ISOLANT-SEMICONDUCTEUR CAPACITE MOS 267 5.1. Diagramme de bandes d'énergie 267 5.1.1. Structure métal-vide-semiconducteur 267 5.1.2. Structure métal-isolant-semiconducteur — MIS 272 5.2. Structure MIS idéale 276 5.2.1. Charge d'espace 277 5.2.2. Potentiel et champ électriques 283 5.2.3. Tension de seuil 286 5.3. Structure MIS en régime transitoire 287 5.3.1. Régime de déplétion profonde 287 5.3.2. Temps de stockage 289 5.4. Capacité de la structure 291 5.4.1. Régime d'accumulation 293 5.4.2. Régime de déplétion et de faible inversion 293 5.4.3. Régime de forte inversion 294 6. HETEROJONCTIONS 299 6.1. Diagramme de bandes d'énergie 299 6.1.1. Diagramme énergétique loin de la jonction 300 6.1.2. Etats d'interface 303 6.1.3. Diagramme énergétique au voisinage de la jonction 303 6.2. Hétérojonction à l'équilibre thermodynamique 309 6.3. Hétérojonction polarisée 313 6.3.1. Modèle d'émission thermoélectronique 314 6.3.2. Modèle de diffusion 327 6.3.3. Courant tunnel — Courant de recombinaison 333 7. TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP 337 7.1. Transistor à effet de champ à jonction —JFET 338 7.1.1. Structure et principe de fonctionnement 338 7.1.2. Equations fondamentales du JFET 340 7.1.3. Réseau de caractéristiques 346 7.2. Transistor à effet de champ à barrière de Schottky— MESFET 350 7.2.1. Structure et spécificité 350 7.2.2. Courant de drain 352 7.2.3. Tension de saturation — Courant de saturation 357 7.2.4. Transconductance 359 7.2.5. Fréquence de coupure 360 7.2.6. MESFET submicronique 363 7.3. Transistor à effet de champ à grille isolée — MOSFET 363 7.3.1. Structure et principe de fonctionnement 363 7.3.2. Courant de drain — Réseau de caractéristiques 366 7.3.3.Transistor réel 374 7.3.4. Transistor MOS de puissance 375 7.3.5. Mémoires non volatiles à transistor MOS 376 7.4. Transistor à effet de champ à gaz d'électrons bidimensionnel TEGFET 381 7.4.1. Structure 381 7.4.2. Commande de grille 382 7.4.3. Polarisation de drain 389 7.4.4. Effet MESFET parasite 392 8. CIRCUIT A TRANSFERT DE CHARGES CCD 397 8.1. Principe de fonctionnement 397 8.1.1. Structure de base 397 8.1.2. Description et organisation du CCD 398 8.2. Etude du transfert 402 8.2.1. Equation générale 402 8.2.2. Transfert par champ induit 406 8.2.3. Transfert par diffusion thermique 406 8.2.4. Effets de bord 408 8.2.5. Inefficacité de transfert 409 8.3. CCD à canal enterré— BCCD 410 8.3.1. Capacité MOSnSp en régime de déplétion profonde 410 8.3.2. Structure du BCCD 417 9. COMPOSANTS OPTOELECTRONIQUES 417 9.1. Interaction rayonnement-semiconducteur 419 9.1.1. Photons et électrons 419 9.1.2. Interaction électron-photon — Transitions radiatives 423 9.1.3. Absorption — Emission spontanée — Emission stimulée 425 9.1.4. Recombinaison de porteurs en excès — Durée de vie 430 9.1.5. Création de porteurs en excès 432 9.1.6. Semiconducteurs pour l'optoélectronique 436 9.2. Photodétecteurs 442 9.2.1. Distribution des photoporteurs dans un semiconducteur 442 9.2.2. Exemples de distribution 449 9.2.3. Cellule photoconductrice 460 9.2.4. Cellule photovoltaïque — Photodiode 464 9.2.5. Cellule solaire — Photopile 471 9.3. Emetteurs de rayonnement à semiconducteur 475 9.3.1. Diode électroluminescente LED 475 9.3.2. Laser à semiconducteur 487 9.3.3. Emetteurs à semiconducteur et télécommunications 509 10.EFFETS QUANTIQUES DANS LES HETEROSTRUCTURES SUPERRESEAUX 513 10.1.Effets quantiques dans les hétérojonctions et les structures MIS 513 10.1.1.Structure de sous-bandes d'énergie 516 10.1.2.Energie potentielle des électrons 522 10.1.3.Méthodes de calcul dans l'approximation de Hartree 531 10.2.Puits quantiques 546 10.2.1.Spectre d'énergie 549 10.2.2.Multi-puits quantiques 557 10.2.3.Puits quantiques couplés 557 10.3. Superréseaux 560 10.3.1.Structure de sous-bandes d'énergie 561 10.3.2.Modèle de Kronig-Penney 563 BIBLIOGRAPHIE 572 INDEX ALPHABÉTIQUE. 574 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| PHY/107 | Livre | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
