EUDIL IMA-ITEC Contrôle du 20/12/1997  Durée 2 h  Sans documents

Questions de cours

 

  1. Donner les définitions (2 lignes maximum) du niveau du vide, du travail de sortie, et de l’affinité électronique,

     

  2. On réalise un contact entre un métal et un semiconducteur de type " N " dont le dopage est constant, quelle condition doivent présenter le métal et le semiconducteur pour réaliser une barrière métal-semiconducteur ?

     

  3. Le métal utilisé à un travail de sortie de 4.7 eV et le semiconducteur présente une affinité électronique de 4.0 eV, calculer le dopage du semiconducteur (atomes/cm3) pour que le potentiel de la barrière qui s’oppose au passage des électrons du semiconducteur vers le métal soit de 0.53 V. (on prendra kT0 = 0.025 eV et Nc = 10 25 m-3) .

     

  4. Démontrer la relation que relie le potentiel de barrière à l'épaisseur de la zone désertée qui existe dans le semiconducteur. Sachant que q = 1.6 10-19 C, que le dopage du semiconducteur est de 1.0 1016 cm-3 et sa permittivité 10-12 F/cm, en déduire la valeur de la capacité par unité de surface (pF/cm2) de la barrière non polarisée.

     

  5. Que faut-il faire pour polariser la barrière métal-semiconducteur en direct. Calculer la tension à appliquer pour obtenir un courant direct un million de fois plus grand que le courant d'émission des électrons du métal vers le semiconducteur.

     

  6. Sachant que la valeur du champ d'avalanche dans le semiconducteur utilisé est de l'ordre de 100 kV/cm, en déduire la valeur approximative de la tension de claquage inverse de la barrière métal-semiconducteur envisagée.

     

  7. Dire en quelques lignes (5 maximum), ce qu’il faut faire pour réaliser un contact ohmique avec le métal et le semiconducteur précédents.

 

 

 EXERCICE

 

Dans tout l’exercice proposé on prendra :

 m0 : masse de l’électron : 0.91 10-30 kg.

q : charge élémentaire : 1.6 10-19 C.

T0 : température ambiante : 293 K ; kT0 : 25.3 meV.

0 : permittivité du vide : 8.85 10-14 F/cm.

N0 : 2.5 1025 m-3 .

On considère l’arséniure d’indium (InAs) pour lequel on connaît la hauteur de la bande interdite : 0.36 eV, la mobilité des électrons : 33 103 cm2/V/s, la mobilité des trous 4.6 102 cm2/V/s, la masse effective des électrons 0.023 m0, la masse effective des trous 0.4 m0, et la permittivité relative 14.6. On supposera que les mobilités ne varient pas en fonction de la densité des impuretés présentes dans le semiconducteur et qu’elles évoluent proportionnellement à T-3/2 :

 

1°) Calculer le nombre intrinsèque (cm-3) de l’InAs à la température ambiante.

2°) Calculer la résistivité (W.cm) de l’InAs à la température ambiante.

A partir de maintenant on dope l’InAs de telle façon que les porteurs négatifs soient dix mille fois plus nombreux que les porteurs positifs et on envisage la température ambiante (pour simplifier les calculs, on prendra ni(T0) = 2.0 1014 cm-3) :

3°) Calculer la densité (cm-3) des porteurs positifs et des porteurs négatifs.

4°) Calculer la résistivité (W.cm) de l’InAs dopé.

On réalise une diode PN abrupte de 100 µm de côté en InAs dont la tension de barrière est de 0.45 V à T0 (dopage de la partie N : 2.0 1016 cm-3) et la durée de vie des porteurs minoritaires 10 µs.

5°) Calculer le dopage (cm-3) de la région P ;

6°) Calculer la capacité (pF) de la jonction lorqu’elle n’est pas polarisée ;

7°) Calculer son courant (nA) de saturation.

 On veillera particulièrement à donner les réponses numériques dans les unités demandées.


Voir la correction.

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serveur eudil  Dernière mise à jour : le 4 janvier 1998 Auteur : Bernard BOITTIAUX