Flashcards : Semi-conducteurs et jonction PN (57 cartes)

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1Question

Que deviennent les niveaux d’énergie lorsque des atomes identiques se rapprochent à une distance atomique ?

Réponse

Ils se dédoublent.

2Question

Quels états électroniques contient la bande de valence d’un cristal ?

Réponse

Les états des couches périphériques, notamment ceux des électrons de valence.

3Question

Quelle bande permise se trouve immédiatement au-dessus de la bande de valence ?

Réponse

La bande de conduction.

4Question

Quelle résistivité caractérise les isolants ?

Réponse

Une résistivité supérieure à 106 Ω⋅m10^6\ \Omega\cdot\mathrm{m}.

5Question

Quelle résistivité caractérise les conducteurs ?

Réponse

Une résistivité inférieure à 10−6 Ω⋅m10^{-6}\ \Omega\cdot\mathrm{m}.

6Question

Comment se situe la résistivité des semi-conducteurs ?

Réponse

Elle est intermédiaire.

7Question

Quel gap énergétique caractérise un semi-conducteur ?

Réponse

Environ 1 eV1\ \mathrm{eV}.

8Question

Quel gap énergétique caractérise un isolant ?

Réponse

Quelques eV\mathrm{eV}.

9Question

Quel gap énergétique caractérise un conducteur ?

Réponse

Presque 0 eV0\ \mathrm{eV}.

10Question

Combien de liaisons covalentes chaque atome de silicium forme-t-il avec ses voisins ?

Réponse

Quatre liaisons covalentes.

11Question

Que peut créer la rupture d’une liaison covalente dans le silicium ?

Réponse

Une paire électron-trou.

12Question

Dans quelle bande se déplace l’électron libre du silicium ?

Réponse

Dans la bande de conduction.

13Question

Comment se déplace le trou dans la bande de valence du silicium ?

Réponse

De proche en proche.

14Question

Qu’est-ce que le gap énergétique d’un semi-conducteur ?

Réponse

L’énergie minimale nécessaire pour rompre une liaison.

15Question

Quels sont les deux types de porteurs de charge d’un semi-conducteur ?

Réponse

Les électrons négatifs et les trous positifs.

16Question

Quel est le but du dopage d’un semi-conducteur ?

Réponse

Contrôler la quantité de porteurs libres et donc la résistivité.

17Question

Quels atomes sont utilisés pour le dopage de type N ?

Réponse

Des atomes du groupe V, généralement le phosphore ou l’arsenic.

18Question

Que libèrent les atomes donneurs du dopage de type N ?

Réponse

Un électron.

19Question

Quels porteurs sont majoritaires dans un semi-conducteur de type N ?

Réponse

Les électrons.

20Question

À quelle concentration est approximativement égale la concentration d’électrons dans un semi-conducteur de type N ?

Réponse

À la concentration de dopage NDN_D.

21Question

Quels atomes sont utilisés pour le dopage de type P ?

Réponse

Des atomes du groupe III, généralement le bore ou le gallium.

22Question

Que créent les atomes accepteurs du dopage de type P ?

Réponse

Un trou.

23Question

Dans une jonction PN, dans quel sens diffusent les trous et les électrons ?

Réponse

Les trous diffusent de P vers N et les électrons de N vers P.

24Question

Dans une jonction PN, que créent les ions fixes laissés près de la jonction ?

Réponse

Ils créent la zone de charge d’espace et un champ électrique opposé à la diffusion.

25Question

Qu’est-ce que la zone de charge d’espace d’une jonction PN ?

Réponse

C’est la région proche de la jonction où se trouvent les ions fixes issus des recombinaisons.

26Question

Quels autres noms désignent la zone de charge d’espace ?

Réponse

La zone de déplétion ou la zone désertée.

27Question

Qu’est-ce que la barrière de potentiel d’une jonction PN ?

Réponse

C’est la différence de potentiel associée au champ électrique de la zone de charge d’espace.

28Question

Quelle est la barrière de potentiel d’une jonction PN au silicium ?

Réponse

0,7 V.

29Question

Quel courant compense le courant de diffusion à l’équilibre dans une jonction PN ?

Réponse

Le courant de saturation inverse des porteurs minoritaires.

30Question

En polarisation directe, que deviennent la barrière de potentiel et la zone de charge d’espace ?

Réponse

Elles diminuent.

31Question

Quand le courant traverse-t-il facilement une diode en polarisation directe ?

Réponse

Lorsque VPN>V0V_{PN}>V_0.

32Question

Quelle expression donne le courant direct d’une jonction PN ?

Réponse

IPN=Is[exp⁡(VPNVT)−1]I_{PN}=I_s\left[\exp\left(\frac{V_{PN}}{V_T}\right)-1\right].

33Question

En polarisation inverse, que deviennent la barrière de potentiel et la zone de charge d’espace ?

Réponse

Elles augmentent.

34Question

Quel est le courant d’une jonction PN en polarisation inverse hors claquage ?

Réponse

Il est approximativement nul.

35Question

Qu’est-ce que la tension de claquage ?

Réponse

La tension inverse limite au-delà de laquelle apparaît l’avalanche.

36Question

Comment les porteurs minoritaires déclenchent-ils une avalanche dans une diode ?

Réponse

Accélérés par la tension inverse, ils arrachent des électrons de valence lors de chocs.

37Question

Quelle conséquence électrique produit l’avalanche dans une diode ?

Réponse

Une réaction en chaîne provoque un courant inverse très important.

38Question

Quelles électrodes une diode à jonction PN possède-t-elle ?

Réponse

Une anode A et une cathode K.

39Question

Combien de protons possède un atome de silicium ?

Réponse

14 protons.

40Question

Combien d’électrons possède un atome de silicium ?

Réponse

14 électrons.

41Question

Quelle configuration électronique possède le silicium ?

Réponse

1s2 2s2 2p6 3s2 3p21s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^2

42Question

Combien d’électrons de valence possède le silicium ?

Réponse

4 électrons de valence.

43Question

Quel principe interdit à deux électrons d’occuper le même état quantique ?

Réponse

Le principe d’exclusion de Pauli.

44Question

À 300 K300\ \mathrm{K}, quel est le gap énergétique du silicium ?

Réponse

1,12 eV1{,}12\ \mathrm{eV}.

45Question

À 300 K300\ \mathrm{K}, quel est le gap énergétique du germanium ?

Réponse

0,66 eV0{,}66\ \mathrm{eV}.

46Question

Quelle est la structure cristalline de la maille du silicium ?

Réponse

Cubique à faces centrées.

47Question

Qu’est-ce que la durée de vie d’un porteur ?

Réponse

Le temps séparant sa génération de sa recombinaison.

48Question

Pourquoi un cristal dopé reste-t-il globalement électriquement neutre ?

Réponse

Les électrons libérés ou capturés sont compensés par des ions fixes.

49Question

Quelle formule donne la barrière de potentiel V0V_0 à l’équilibre d’une jonction PN ?

Réponse

V0=kTqln⁡(NANDni2)V_0=\frac{kT}{q}\ln\left(\frac{N_A N_D}{n_i^2}\right)

50Question

Quelle relation définit la résistance dynamique d’une jonction en direct ?

Réponse

r=dVdI=VTIPNr=\frac{dV}{dI}=\frac{V_T}{I_{PN}}.

51Question

Quel courant apparaît lors du blocage d’une jonction PN polarisée en direct ?

Réponse

Un courant inverse transitoire.

52Question

Que doit subir la charge excédentaire stockée avant le blocage d’une jonction en direct ?

Réponse

Elle doit être évacuée.

53Question

À quelle fréquence double le courant de saturation inverse du silicium avec la température ?

Réponse

Il double environ tous les 7 °C.

54Question

Pourquoi le courant de saturation inverse du silicium augmente-t-il avec la température ?

Réponse

La génération thermique des porteurs minoritaires augmente.

55Question

De combien diminue la barrière de potentiel du silicium par degré près de 300 K ?

Réponse

D’environ 2 mV par degré Celsius.

56Question

Quel symbole désigne la tension d’une diode à jonction PN ?

Réponse

VAKV_{AK}

57Question

Quel symbole désigne le courant d’une diode à jonction PN ?

Réponse

IAKI_{AK}

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 23 questions sur Semi-conducteurs et jonction PN.

1. Dans un cristal, des atomes identiques sont rapprochés à une distance de l’ordre de leur rayon atomique. Quelle évolution des niveaux d’énergie faut-il prévoir ?

2. Dans un cristal de silicium, quelle description correspond à la bande de valence ?

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