Ce manuel de cours est principalement destiné aux étudiants de troisième
année licence spécialité physique des matériaux, du domaine sciences de la matière, il traite la
base de la physique des semi-conducteurs et les composants électroniques.
L’objectif de ce cours est d’aborder la physique du semi-conducteur et du
dispositif électronique afin de comprendre les bases de fonctionnement des
composants microélectroniques qui constituent les briques des circuits intégrés, les
détecteurs et les cellules solaires. La connaissance de principe de base,
comprenant la physique du solide, la statistique et la physique du semi
conducteur, qui constituent des atouts et une nécessité au niveau licence.
L'étude du fonctionnement des différents types de composants électroniques passe
par une maîtrise préalable des phénomènes physiques régissant les propriétés des
électrons dans les semi-conducteurs. En outre, la physique des semi-conducteurs
est une branche de la physique du solide. Une introduction de la physique du solide
fait l'objet du premier chapitre.
Dans le chapitre 2, nous expliquons en détails les propriétés essentielles
permettant la compréhension d’un dispositif à base de semi-conducteur.
La jonction PN, qui résulte de la juxtaposition dans un même semi
conducteur de deux régions de types différents, constitue une structure de base
dont l'étude est développée dans le chapitre 3. Aussi, la jonction PN constitue
l’élément de base des cellules solaires. Pour cela, la compréhension de la physique
des semi-conducteurs permet à l’étudiant de comprendre le fonctionnement d’une
cellule solaire photovoltaïque.
Les techniques de caractérisation sont des méthodes utilisées pour analyser et identifier les propriétés physiques et chimiques des matériaux, essentielles en sciences des matériaux. Parmi les techniques courantes, on trouve la spectroscopie, la microscopie électronique et la diffraction des rayons X, chacune offrant des informations spécifiques sur la composition, la structure, et la morphologie des échantillons. La maîtrise de ces techniques permet de développer des matériaux innovants et d'optimiser leurs performances pour diverses applications industrielles et scientifiques.
Ce cours de travaux pratiques est destiné
principalement aux étudiants de la 3ème année Licence Physique des
Matériaux. Il peut également être utilisé avec profit par tout
étudiant suivant un cours de semiconducteurs. Il contient la
description de trois travaux pratiques (3 TPs) à travers lesquels,
l’étudiant devrait vérifier et approfondir ses connaissances
théoriques d’une part et acquérir un savoir faire expérimental
d’autre part, et ce dans un domaine aussi passionnant que celui des
matériaux et en particulier des semiconducteurs.
Chaque expérience décrite comporte 3 parties : le but de
manipulation qui en définit les objectifs de façon claire, précise et
quantifiable, une partie théorique qui consiste en un rappel
théorique du sujet de l’expérience et une partie pratique dans
laquelle est décrit le mode opératoire.