Durée
26h Th, 26h Pr
Nombre de crédits
| Master : ingénieur civil électricien, à finalité | 5 crédits | |||
| Master : ingénieur civil physicien, à finalité | 5 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Dans ce cours, nous introduisons les concepts fondamentaux de la physique des dispositifs à semiconducteurs. Nous exposons les notions essentielles de la physique des matériaux semiconducteurs et nous introduisons les principaux modèles de transport (entraînement - diffusion). Ces notions sont ensuite appliquées à l'analyse du comportement et des performances électriques de différents composants électroniques.
En particulier, les éléments suivants sont abordés :
structures cristallines des semiconducteurs, bandes d'énergie, semiconducteurs de types n et p, notions de distribution et de niveau de Fermi, entraînement dans un champ électrique, dans un champ magnétique, diffusion, absorption optique, luminescence, durée de vie des porteurs excédentaires.
Les concepts exposés sont illustrés par l'étude de la jonction pn (à l'équilibre, en régimes direct et inverse), des jonctions métal-semiconducteur, des transistors bipolaires, des transistors à effet de champ et des capacités MOS.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Être capable de :
- décrire et expliquer le fonctionnement physique des jonctions et des transistors à semiconducteurs,
- comprendre et mettre en équations les phénomènes de base sous-jacents au modèle d'entraînement-diffusion,
- maîtriser les ordres de grandeurs mis en jeu dans la génération de porteurs par voie thermique ou optique, leur transport, leur collection ou leur recombinaison,
- apprécier l'influence des paramètres fondamentaux des matériaux employés dans les dispositifs à semiconducteurs sur leurs performances électriques,
La participation active aux séances de travaux dirigés aide les étudiants à affiner leur raisonnement physique et à l'argumenter.
Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, II.2, III.1, III.2, VI.1 du programme d'ingénieur civil en génie biomédical.
Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, II.2, III.1, III.2, IV.7, VI.1 du programme d'ingénieur civil électricien.
Ce cours contribue aux acquis d'apprentissage I.1, I.2, II.1, II.2, III.1, III.2, III.2, VI.1 du programme d'ingénieur civil physicien.
Savoirs et compétences prérequis
Il est recommandé d'avoir suivi un cours d'électronique analogique ou d'avoir lu les notes écrites des trois premiers chapitres du cours ELEN0075, Electronique analogique, afin d'appréhender le contexte général dans lequel s'inscrit ce cours.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours comprend des séances "ex-cathedra" (30 heures) et des travaux pratiques (30 heures).
Les séances "ex-cathedra" sont consacrées à la description des concepts fondamentaux de la physique des semiconducteurs, des mécanismes de génération des porteurs de charge, des équations de transport, et à l'illustration de l'ensemble de ces notions sur des dispositifs à semiconducteurs.
Les séances de travaux dirigés sont consacrées à la mise en oeuvre des différents concepts abordés au cours ex-cathedra sur des exemples concrets. Typiquement, un exercice illustre un mécanisme donné, un modèle adéquat et des ordres de grandeur pertinents. Les étudiants sont invités à participer activement à ces séances.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
- Sources principales et obligatoires :
- Source secondaire et facultative (copies disponibles en bibliothèque) :
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes )
Explications complémentaires:
Un examen écrit est organisé pendant la session de janvier. Il commence par une partie théorie (1h30), qui couvre l'ensemble des concepts théoriques vus dans la partie "ex cathedra" et dans les TPs. Cette partie est suivie d'une partie exercices (2h30), portant sur des problèmes similaires à ceux résolus aux TPs.
L'examen se déroule à livre fermé. Pour la partie exercices, les étudiants peuvent utiliser une calculatrice et auront un formulaire à leur disposition. Les GSM et smartphones sont interdits pendant l'examen.
Les modalités de l'examen de 2e session sont identiques à celles de l'examen de janvier.
Stage(s)
Sans objet
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours est organisé au 1er quadrimestre. Pour toute autre information, consulter http://www.montefiore.ulg.ac.be/~vdh/elen0004.html .
Contacts
Benoît Vanderheyden, B.Vanderheyden @ uliege.be