Présentation
Auteur(s)
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Michel SAVELLI : Agrégé de l’Université, Docteur ès Sciences - Professeur honoraire à l’Université Montpellier II
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Daniel GASQUET : Docteur ès Sciences - Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (Centre d’Électronique de Montpellier)
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Bernard ORSAL : Docteur ès Sciences - Maître de Conférences à l’Université Montpellier II (Centre d’Électronique de Montpellier)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ce chapitre s’adresse aux ingénieurs et scientifiques désireux d’acquérir les notions nécessaires de physique des solides pour avoir une meilleure compréhension des phénomènes physiques régissant les propriétés des composants électroniques.
Pour éviter le double emploi avec les chapitres consacrés à l’optoélectronique, les propriétés optiques ou optoélectroniques des matériaux et composants n’y figurent pas.
La première partie comprend une introduction des notions de mécanique quantique et de mécanique statistique 1 nécessaire à la présentation de la théorie des bandes 2, qui gouverne la notion d’électrons et de trous et les populations de ces deux types de porteurs dans les bandes de valence et de conduction.
Une deuxième partie est relative à la présentation des propriétés électroniques des matériaux semiconducteurs 3, qui permettent de régir celles des composants, et aussi celles relatives à l’émission électronique 4 dont les principes sont utilisés dans les tubes électroniques d’émission de puissance.
La partie suivante est consacrée à la présentation des composants du type diode 5 et du type transistor 6, en insistant surtout sur la nature physique du fonctionnement et les propriétés en basse fréquence, plutôt que sur les spécifications techniques globales présentées par les fabricants.
Enfin, on a rassemblé dans le dernier paragraphe 7 les composants qui intéressent le domaine des hyperfréquences, en insistant sur les propriétés géométriques et physiques qui permettent d’y favoriser les performances recherchées.
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1. Rappel des bases de la physique ondulatoire et statistique
1.1 Mécanique ondulatoire et électron libre
1.1.1 L’équation d’onde et ses propriétés
L’état d’un système est défini par une fonction d’onde Φ dépendant du temps t et des coordonnées de position
de chaque particule qui le compose, fonction de carré sommable, continue et uniforme, ainsi que ses dérivées premières lorsque le potentiel est partout borné.
L’aspect statistique de la mécanique ondulatoire provient de ce que la probabilité d’observer le point représentatif de l’état du système dans un élément de volume
de l’espace de configuration est égale à Φ Φ* dτ, Φ* étant le complexe conjugué de Φ, avec la condition de normalisation :
![](figures/ul-e1100niv10001/1/sl3056480-web.gif)
Toute grandeur relative à la totalité ou à une partie du système est une fonction F des variables dynamiques (le temps t, les coordonnées de position
et les moments
), à laquelle est associé dans la représentation position un opérateur hermitique F, suivant la règle :
![](figures/ul-e1100niv10001/1/sl3056483-web.gif)
avec :
- h :
- constante de Planck (6,6252 · 10–34 J · s)
...
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Rappel des bases de la physique ondulatoire et statistique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KITTEL (C.) - Introduction à la physique de l’état solide. - Dunod, (1958).
-
(2) - VAPAILLE (A.) - Physique des dispositifs à semi-conducteur. - Tome 1. Masson, (1970).
-
(3) - MATHIEU (H.) - Physique des semiconducteurs et des composants électroniques. - Masson, (1987).
-
(4) - WOLF (F.) - Silicon semiconductor data. - Pergamon press, (1976).
-
(5) - Semiconductors groups IV and III-V compounds. - Data in Science and technology, Springer Verlag, (1991).
-
(6) - Properties of Aluminium Gallium Arsenide. - INSPEC, EMIS datareviews series no 7, (1991).
-
(7) - Properties...
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