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Liste des principaux symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I. Rappels de physique électronique des semiconducteurs1. Nature des porteurs de charge dans un semiconducteur . . . . . . . . . . . . . 2. Concentrations de porteurs a l'équilibre thermodynamique . . . . . . . . . . . 3. Mécanismes de transport de charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Conduction et diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Équations de continuité. Mécanismes de recombinaison . . . . . . . . . . . . . a. Génération-recombinaison par transitions directes bande à bande . . . b. Génération-recombinaison par centres recombinants . . . . . . . . . . . . . 5. Récapitulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Cristallogenèse et propriétés des principaux matériaux semiconducteurs
II. Introduction a la physique des dispositifs1. Équations équilibre d'un cristal semiconducteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Les différents types de charge d'espace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a.
Relation générale entre la charge d'espace b. Étude des différents cas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Jonctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Tension de diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Zone de transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Contact métal-semiconducteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Semiconducteurs hors équilibre thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b.
Retour sur l 'équation de continuité. c. Notion d'efficacité d'injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d. Relation courant-tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e. Approximation de Boltzmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
III. Jonctions, diodes et redresseurs en régime statique1. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Jonction P+N "sans recombinaisons" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Calcul de la caractéristique courant-tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Calcul de la densité de courant Jn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Notion de temps de transit des porteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d. Illustration et commentaires ; cas de la jonction P+N abrupte . . . . . . 3. Jonction pn abrupte avec recombinaisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. structure pin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Contacts schottky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Jonctions réelles. Autres mécanismes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Claquage de la jonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b.
Mécanismes de génération recombinaison c. Mécanismes de recombinaison en surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV. Jonction en régime dynamique1. Conductance d'une jonction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Capacité de stockage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Dynamique des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Admittance de diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Capacité de transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Comportement " grands signaux " . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Mise en conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Blocage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
V. Éléments de technologie1. Processus de dopage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Implantation ionique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Épitaxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Masquage et autres processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Exemples de réalisation de diodes et redresseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VI. Dispositifs à injection1. Introduction a l'étude du transistor bipolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Structure d'un transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. L'effet transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Équations d'Ebers et Moll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Caractéristiques statiques du transistor bipolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Régime normal de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Autres régimes de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c. Effet des recombinaisons dans la région de base . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Caractéristique dynamiques du transistor bipolaire . . . . . . . . . . . . . . . . a. Schémas électriques équivalents " petits signaux " . . . . . . . . . . . . . . . b. Fonctionnement bloqué-saturé (" grands signaux ") . . . . . . . . . . . . . . 4. Thyristor étude simplifie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Structure du thyristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VII. Composants à effet de champ1. Transistor à effet de champ à jonction (jfet) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Étude du comportement électrique d'un JFET en régime statique . . . . b. Caractéristiques dynamiques d'un JFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Transistor a effet de champ a grille isolée (most) . . . . . . . . . . . . . . . . a. Étude du comportement électrique d'un MOST en régime statique . . . b. Caractéristiques dynamiques d'un MOST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Dispositifs a transfert de charge (CCD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Quelques applications des CCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII. Compléments1. Les circuits intégrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Isolation et interconnexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Composants intégrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Notions sur le bruit de fond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Les différentes sources de bruit de fond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Représentation du bruit de fond dans les schémas équivalents . . . . . . 3. Composants optoélectroniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a. Composants récepteurs de lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b. Composants émetteurs de lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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ix
1 4 8 9 11 12 13 14 15 18 19
22 24 26 29 30 32 34 36 36 38 39 41
43 44 45 49 50 51 54 59 61 66 66 71
73 74 74 75 76 78 80 81 82
85 85 87 88 88 89
91 91 93 94 98 99 105 106 108 108 116 119 120 120
125 126 132 135 136 143 145 145 148
151 151 153 155 155 158 161 162 164
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