Programme des cours 2015-2016
ELEN0004-1  
Semiconductor devices
Durée :
30h Th, 30h Pr
Nombre de crédits :
Master en ingénieur civil biomédical, à finalité5
Master en ingénieur civil biomédical, à finalité5
Master en ingénieur civil électricien, à finalité 5
Master en ingénieur civil physicien, à finalité5
Master en ingénieur civil physicien, à finalité5
Nom du professeur :
Benoît Vanderheyden
Langue(s) du cours :
Langue anglaise
Organisation et évaluation :
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Unités d'enseignement prérequises et corequises :
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus du cours :
Dans ce cours, nous introduisons les concepts physiques fondamentaux des dispositifs à semiconducteurs. Nous exposons les notions essentielles de la physique des matériaux semiconducteurs et 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) du cours :
Être capable de :
  • 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 oralement.
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.
Une séance facultative de questions-réponses est proposée à la fin du quadrimestre.
Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
Présentiel
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
  • Sources principales et obligatoires :
Les transparents du cours ex-cathedra et les énoncés d'exercices sont disponibles à la centrale des cours de l'AEES ainsi que sur le site web du cours. Des compléments d'information sont donnés en cours de quadrimestre.
  • Source secondaire et facultative (fortement recommandée) :
Streetman, Solid State Electronic Devices (Prentice Hall). Ed. couverture souple : ISBN 0130261017
Modalités d'évaluation et critères :
Un examen écrit est organisé pendant la session d'examens de janvier. Il débute par une partie de théorie (1h30). Celle-ci porte sur l'ensemble des concepts théoriques abordés au cours "ex-cathedra" ainsi qu'aux séances de travaux pratiques. Elle est suivie par une séance d'exercices (2h30), similaires à ceux abordés aux travaux pratiques.
L'ensemble de l'examen se déroule à livre fermé. Pour la partie exercices uniquement, un formulaire est distribué et les calculatrices sont requises. Les GSM sont interdits pour l'ensemble de l'examen.
Pondération :
- partie théorie de l'écrit, 1/3 - partie exercices de l'écrit, 2/3
En cas de 2e session, les modalités sont identiques.
Stage(s) :
Remarques organisationnelles :
Le cours est organisé au 1er quadrimestre. Pour toute autre information, consulter http://www.montefiore.ulg.ac.be/~vdh/elen004.html .
Contacts :
Benoît Vanderheyden, B.Vanderheyden @ ulg.ac.be