Exercices de révision pour examen #1

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1 Exercces de révson pour examen #1 Queston 1. Questons théorques. a) Nommez les courants qu exstent quand une dode est en équlbre. Courants de dffuson et de drft. b) Dessnez la structure physque réelle d une dode PN. N P c) Qu est-ce qu un varacteur et comment utlse-t-on une dode pour cette foncton? Varacteur est un condensateur varable. On met la dode en mode nverse pour lmter le courant qu crcule. En mettant plus de tenson (en nverse), on augmente la zone chargeespace et donc, on dmnue la capacte. d) Explquez le phénomène de redressement. Dtes quelque chose qu fat alluson au fat qu on bloque le courant dans une drecton et pas dans l autre pour ne garder que la tenson postve. e) Explquez le phénomène de «clampng». Changement de nveau DC. f) Explquez le phénomène de lmteur. Bloque les tensons qu sont hors d une zone permse g) Une dode de slcum a un «bandgap» de 1.1eV. Que se passe-t-l s un électron dans la bande de valence s l se fasat frapper par un photon ayant 1eV d énerge? Ren ne se produt pusqu l faut l energe egale au bandgap (ou plus) pour amener l electron a la conducton. h) Décrvez les étapes qu se produsent ntalement lorsqu on connecte (théorquement) un morceau de P et un morceau de N ensemble pour former une dode. 1. Dffuson : Les trous du P vont vers le N et les electrons du N vont vers le P. 2. Creaton d une zone charge-espace : les trous qu partent lassent des ons negatfs. Les electrons qu partent lassent des ons postfs.

2 . Les ons forment un champ qu «s oppose» a la dffuson. Quand des pars electrontrou se forment dans la regon, ls sont pousses pour former le courant de drft. 4. A l equlbre, dffuson et drft sont egaux. ) Quelle est la dfférence physque entre une dode PN et une dode Schottky? Dode PN c est semconducteur P avec semconducteur N. Schottky c est metal-semconducteur. j) Dessnez le crcut suvant : connectez une source de 5v a la cathode d une dode. Connectez l anode au ground (le même que la source). C est juste pour m assurer que vous savez la dfference entre les bornes + - k) Quelle sont les dfférences entre le modèle pett-sgnal et le modèle segmenté-lnéare? Segmente lneare : on fat semblant que l exponentelle est modelsee par une seule pente. Pett sgnal : On approxme que l exponentelle est une pente AUTOUR d un pont donne. Donc, selon le I D, on aura une pente dfferente qu sera valde seulement qu V D et I D ne changent pas trop. l) Quelles sont les dfférences entre l effet Zener et l effet avalanche? Zener : champ arrache les charges Avalanche : On sat que le champ ACCELERE les charges qu se frappent souvent contre les atomes. Dans l effet avalanche, ces charges sont tellement rapdes qu ls delogent d autres charges qu eux auss delogent d autres charges. Queston 2. On dope une dode avec 1x1 18 atomes de type N et 1x1 16 atomes de type P dans leur cote respectf. V B n = kt ln n n p a) Trouvez V B. b) De comben aurat change le nveau de ferm du cote N? c) De comben aurat change le nveau de ferm du cote P?

3 n n n =1x1 18 n p =(1.5x1 1 ) 2 / 1x1 16 n p =225 On plug ca dans l equaton de V B : V B =.786v On utlse cette equaton pour soler EF-EI qu est le changement de nveau de ferm : = n e ( EF E )/ kt n kt ln = E n F E ln 1.5x1 1 p = n e ( E E )/ kt ln 1.5x1 1 F =.45 =. Queston. Enumérez les électrons dans le phosphore (15). A l orbte 1: N=1 L= Ml= MS : UP DOWN (2) (on est rendu a 2 electrons.. l faut en avor 15) A l orbte 2, on commence par consderer la forme spherque: N=2 L= Ml= MS : UP DOWN (2) A l orbte 2, on consderere mantenant les 2 lobes: N=2 L=1 Ml=-1 MS : UP DOWN (2) N=2 L=1 Ml= MS : UP DOWN (2) N=2 L=1 Ml=1 MS : UP DOWN (2) (on est rendu a 1 electrons.. l en reste 5) A l orbte, on commence par consderer la forme spherque: N= L= Ml= MS : UP DOWN (2) (on est rendu a 12 electrons.. l en reste. Il faut fare attenton c...) A l orbte, on consderere mantenant les 2 lobes:

4 N= L=1 Ml=-1 MS : UP N= L=1 Ml= MS : UP N= L=1 Ml=1 MS : UP Queston 4. Consdérez le crcut suvant. a) Quelles dodes condusent? On fat l hypothese que les 2 dodes condusent. La parte b) va nous confrmer ca (ou l nfrmer) b) Trouvez le courant dans chaque branche. S les dodes condusent, on sat que v =4. v1 sera une varable qu l faut trouver. 4. v1 v1 v1.7 = + 4. v1 v1 v1.7 = + 4. v 1 = v1 + v1.7 8 = v1 8 = v1 v1 =2.667 v =1.967 Courant de la source 5v : = 1.6mA Courant DE LA source v :

5 2.67 =.ma Courant dans branche restante : 1.6mA +.ma = 1. 96mA ou 1.967mA (s vous dvsez drectement v/) Queston 5. S l entrée est un snus d ampltude 5 (+5v a -5v), décrvez la tenson aux bornes de la dode en utlsant le modèle ON-OFF avec chute de.7v Queston 6. Consdérez le crcut suvant. Calculez la résstance pett-sgnal de la dode a K. Le courant I D est de 4./5K=.86mA kt a K est a peu pres 25mV. La resstance, d apres la formule, est de 29Ω. Queston 7. Consdérez le crcut suvant.

6 a) A l ade de la méthode graphque, trouvez la tenson aux bornes de la dode. b) Trouvez le courant qu crcule dans la branche. c) Trouvez I S Ce dagramme montre V D vs I D. Trouvons l equaton de la charge : S V D =, quel sera le courant? 2v/2Ω=1A S V D =2v, quel sera le courant? A On a 2 ponts, on trace la courbe. S on zoom assez, on verrat que le pont d ntersecton se fat avec v=.75 et I=.5. Avec MATLAB, j a plus de precson : v=.759v et I=.4988A. Plug ca dans l equaton du courant de la dode et on sole I S : I S.4988 = e (.759/.25) ( 1)

7 I S = 4x1 14 Queston 8. On a un démarreur de voture a dstance qu a beson d une source d almentaton de 4v. Quand l envoe la commande, l tre 5mA. Snon, l ne tre que 1mA. 1Ω + - 9v V Z =4v Demarreur Sachant que la résstance R Z de la dode en mode nverse est de 1Ω, trouvez les courants mnmal et maxmal dans la dode. Quelle est le changement de tenson a la sorte? 9 4 I = = 5mA 1 Quand ca demarre : I = 5 ma 5mA = 45mA Snon I = 5 ma 1mA = 49mA ( 49mA 45mA) mv I = 1 = 4