Contrôle Electronique EUDIL  IMA-ITEC  Samedi 19 décembre 1998

Durée 3 h sans documents

Pour toutes les questions on utilisera les grandeurs suivantes :

Charge élémentaire : q = 1.6 10-19 C. ;

Pour le silicium à la température ambiante : T0 = 300 K ; kBT0 = 0.025 eV.

Première partie.

Figure 1

Une résistance R est reliée à un générateur délivrant un courant constant I = 8.0 mA par deux fils conducteurs de 1.0 m de longueur et de section 0.10 mm2.

1°) Quel est le type des porteurs responsables de la conduction ?

2°) D’où part un porteur et ou arrive-t-il ?

3°) Sachant que la densité des porteurs dans le conducteur est 8.0 1022 cm-3 , calculer leur vitesse de dérive (m/s).

4°) En négligeant son temps de transit dans la résistance , à quelle date un porteur parti de la source le 19 décembre à 8 h retrouvera la source.

5°) La résistivité du conducteur est 1.6 10-6 W. cm., la valeur de la résistance R est 47 W, quelle est la différence de potentiel entre les points A et B ?

Deuxième partie.

6°) La résistance R est constituée par un échantillon de silicium P de 2.0 mm de long et de section 1.0 mm2 , quel est le dopage du semiconducteur (cm-3) ?

7°) Calculer le coefficient de température (DVAB/DT en mV/°C) de la tension aux bornes du générateur de courant ?

Troisième partie.

On considère D : une diode PN abrupte idéale en silicium à la température ambiante T0

8°) A partir des expressions de la position du niveau de Fermi dans un semiconducteur P et de la position du niveau de Fermi dans un semiconducteur N, établir l’expression de l’énergie de la barrière de potentiel de la jonction PN non polarisée en fonction des dopages des parties P et N et du nombre intrinsèque.

9°) Le dopage de la partie P étant 100 fois plus grand que le dopage de la partie N, en déduire l’expression de la densité N des impuretés donneuses en fonction de la tension de barrière de la jonction non polarisée. Cette tension étant de 0.65 V. ; calculer le dopage de la partie N (cm-3).  

10°) A partir de l’hypothèse de SHOCKLEY, établir l’expression et calculer l’épaisseur de la zone désertée (µm) et l’amplitude maximale du champ électrique dans cette zone (kV/cm).

11°) Le dopage de la partie P étant supposé égal à 5.0 1016 cm-3 et le dopage de la partie N à 5.0 1014 cm-3 ; calculer le courant inverse par unité de surface (A/cm2) de la jonction à la température ambiante.

Quatrième partie.

Figure 2

12°) La diode D présente à la température ambiante une résistance série de 3.0 W et un courant de saturation théorique de 3.0 10-13 A. Elle est placée en série avec l’échantillon de silicium P de résistance 47 W (figure 2). Calculer la tension aux bornes du générateur de courant et calculer le coefficient de température DVAB/DT (mV/°C) sachant que le courant de saturation de la jonction peut se mettre sous la forme : A T3 exp-(Eg/kBT) où A est une constante indépendante de la température. Quelle est une utilisation possible de ce montage ?  

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

Séparer distinctement la résolution des différentes questions.

Les quatre parties peuvent être traitées indépendamment.  


Voir la correction.

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serveur eudil  Dernière mise à jour : le 19 Décembre 1998 Auteur : Bernard BOITTIAUX