Semiconductor devices

Durée

26h Th, 26h Pr

Nombre de crédits

Enseignant

Benoît Vanderheyden

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier

Horaire

Horaire en ligne

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,

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, à distance, hybride)

Green, yellow, and orange codes::face-to-face for the theory sessions and the practice sessions
Red code: distance learning
Please check the web site of the course for more details, as the organization may quickly evolve  accroding to federal or regional decisions

Adaptations organisationnelles liées au contexte sanitaire

Green, yellow, and orange codes::face-to-face for the theory sessions and the practice sessions
Red code: distance learning
Please check the web site of the course for more details, as the organization may quickly evolve  accroding to federal or regional decisions

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

Vous trouverez ci-dessous les modalités d'évaluation envisagées pour les examens en présentiel et à distance ainsi que celle souhaitée en cas de session hybride. En fonction de l'évolution sanitaire, la modalité choisie vous sera communiquée au plus tard un mois avant le début de la session d'examen.

Toutes sessions confondues :

- En présentiel

évaluation écrite ( questions ouvertes )

- En distanciel

évaluation orale

- Si évaluation en "hybride"

préférence en présentiel


Explications complémentaires:

1) If exams can be organized with students being present on campus:
A written exam is organized during the January exam session. It starts with a theory part (1h30), which covers the theory concepts seen in the "ex cathedra" part and in the exercice sessions. It is followed by an exercice part (2h30), on problems similar to those seen in the exercice sessions.
The entire exam is 'closed book'. For the exercice part only, forms are distributed and calculators are required. Cell phones and smartphones are forbidden for the entire exam.
2) If exams must be organized at a distance: a distance oral examination on the material coverered in both the theroy and the practice sessions
The same rules apply for student having to take the exam in September.

Stage(s)

Remarques organisationnelles

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