DS Electronique EUDIL IMA Mardi 8 juin 1999

Durée 1 h 30 avec documents

Pour toutes les questions on utilisera les grandeurs suivantes :

Charge élémentaire : q = 1.6 10-19 C. ;
kBT0 = 0.025 eV avec T0 : la température ambiante.

On considère un semiconducteur 1 caractérisé à la température T0 par :

Eg1 = 0.70 eV. ;
Nc1 = 1.0 1019 cm-3 ;
Nv1 = 6.1 1018 cm-3;
Permittivité : e1 = 1.4 10-12 F./cm;
affinité électronique : qc 1 = 4.13 eV.
Ce semiconducteur est de type "P" dopé à 1.0 1016 cm-3 atomes d'impuretés.

1°) calculer la densité (cm-3) des porteurs majoritaires, des porteurs minoritaires et le travail de sortie (eV) du semiconducteur 1.

On considère un semiconducteur 2 caractérisé à la température T0 par :

Eg2 = 1.40 eV. ;
Nc2 = 4.7 1017 cm-3 ;
Nv2 = 7.0 1018 cm-3;
Permittivité : e2 =1.15 10-12 F./cm;
affinité électronique : qc 2 = 4.07 eV.
Ce semiconducteur est de type "N" dopé à 1.0 1015 cm-3 atomes d'impuretés.

2°) calculer la densité (cm-3) des porteurs majoritaires, des porteurs minoritaires et le travail de sortie (eV) du semiconducteur 2 .

 

figure 1

3°) Calculer la discontinuité de la bande de conduction (figure 1) entre les 2 matériaux :

DEc = Ec1 - Ec2 (eV)

4°) Calculer la discontinuité de la bande de valence (figure 1) entre les 2 matériaux :

DEv = Ev1 - Ev2 (eV)

    On réalise le contact entre ces 2 matériaux semiconducteurs pour obtenir une hétéro-jonction. On envisage l'étude à l'équilibre thermodynamique (figure 2) et on utilisera l'hypothèse de SCHOCKLEY.

 
diagramme énergétique de l'hétérojonction

figure 2

5°) Calculer le potentiel Vb de l'hétéro-jonction à l'équilibre thermodynamique.

6°) Démontrer que :


et que

et calculer l'épaisseur de la zone désertée de l'hétérojonction non polarisée.

    7°) Quel est le sens de la tension à appliquer pour obtenir une polarisation directe et pourquoi ?


Voir la correction.

Retour à la table des matières. 


serveur eudil  Dernière mise à jour : le 8 juin 1999 Auteur : Bernard BOITTIAUX