PLAN DE COURS Hiver 2012

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1 PLAN DE COURS Hiver 2012 GEL Physique des composants électroniques Informations générales Crédits : 3 Temps consacré : Mode d'enseignement : Présentiel Site Web : Intranet Pixel : Enseignant(s) : Duguay, Michel A. michel.duguay@gel.ulaval.ca Responsable : à déterminer Date d'abandon sans échec : 19 Mars 2012 à 23h59 Description sommaire Structure et propriétés de base des semi-conducteurs. Densité et déplacement des porteurs de charge dans les semi-conducteurs. Jonction PN: polarisation directe et inverse, capacité, régime transitoire, claquage. Jonction métal-semi-conducteur. Diodes à jonction. Transistors bipolaires: effet transistor, fabrication, caractéristiques, polarisation, amplification, commutation, effets thermiques. Transistors à effet de champ: à jonction (JFET) et à grille isolée (MOSFET). Composants optoélectroniques: photodiode, phototransistor, cellule photovoltaïque, diode électroluminescente (LED), diode laser. Composants à transfert de charge (CCD). Circuits intégrés: structure, fabrication, modélisation. Liens avec le(s) programme(s) Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants : posséder les bases conceptuelles et physiques de la discipline du génie électrique. connaître et exploiter la technologie électronique, en étant en mesure d'apprécier ses fondements physiques; Objectifs À la fin de ce cours, l'étudiant devra être en mesure de : Obtenir un modèle physique permettant la compréhension des caractéristiques V-I et des spécifications des manufacturiers des grandes familles de dispositifs électroniques comprenant 1/5

2 diodes, transistors à effet de champ, transistors bipolaires, éléments optoélectroniques tels que les lasers semi-conducteurs, les photodiodes; et les piles solaires; Établir comment ces caractéristiques V-I et les spécifications changent en fonction des paramètres d'utilisation tels que tension, courant, fréquence et température; Le cours contribuera à familiariser l'étudiant(e) avec le fonctionnement des dispositifs électroniques et optoélectroniques de façon à ce qu'il/elle puisse comprendre leur utilisation dans la conception des systèmes. Contenu Structure et propriétés de base des semi-conducteurs (3h) : Interactions et bandes d'énergie dans les solides. Concepts de base essentiels. Porteurs de charges (3h) : Densité et déplacement des porteurs de charge dans les semi-conducteurs (électrons et trous). Concentration et dérive des porteurs dans un champ électrique et magnétique. Jonctions PN (3h) : Fabrication. Conditions d'équilibre. Polarisation avant et arrière en régime permanent. Claquage. Transitoires et effet capacitif. Limites du modèle simple. Jonction métal et semi-conducteur. Diodes à jonction (6h) : Jonction abrupte. Diodes Schottky. Diodes, laser, photodiodes et piles solaires; Transistors bipolaires (6h) : Amplification et commutation. Principes d'opération du transistor bipolaire. Fabrication. Distribution des porteurs minoritaires et courants thermiques. Polarisation. Commutation. Effets secondaires. Limitations en fréquence du transistor bipolaire. Transistors à effet de champ (6h) : Transistor à effet de champ à jonction (JFET). Transistor à effet de champ à grille isolée (MOSFET). Composants optoélectroniques (6h) : Interaction rayonnement semi-conducteur. Photodétecteurs : photodiode, phototransistor, cellule photovoltaïque. Émetteurs à semi-conducteurs : diode électroluminescente (LED), diodes laser. Composants à transfert de charge (CCD). Circuits intégrés (6h) : Structure et fabrication des circuits monolithiques avantages, types d'intégration. Modélisation Modalités sur les laboratoires Règlement sur la sécurité dans les laboratoires du Département de génie électrique et de génie informatique et formation sur les dangers de l'électricité Le Département de génie électrique et de génie informatique a adopté un règlement sur la sécurité dans ses laboratoires. 2/5

3 Ce règlement est disponible à l'adresse : Tous les étudiants sont priés de respecter celui-ci scrupuleusement. Par ailleurs une formation sur les dangers de l'électricité est offerte aux étudiants à chaque début de session. Certains cours exigent que cette formation soit suivie avant le début des laboratoires. Les étudiants qui n'auront pas suivi cette formation se verront refuser l'accès aux laboratoires. Déroulement du cours Le cours est dispensé en suivant les notes de cours, en raison de trois heures de cours magistraux par semaine. Des problèmes présentés dans les notes sont donnés pour l'approfondissement de la matière. Les travaux pratiques incluant un mini-projet de design sur un sujet au choix libre réalisé par équipe de quatre. Détails sur les modalités d'évaluation L'évaluation est faite à partir de deux examens partiels qui vaudront 35 % + 35% des points. Le mini-projet de design aura 25 % des points et les exercices 5 %. Huit exercices obligatoires, dont trois seront corrigés, devront être remis par les étudiant(e)s. La note de passage est de 50 %. Cependant l'étudiant qui a moins de 50 % pour l'ensemble des examens individuels (i.e. les deux examens partiels) obtiendra un échec. Les révisions de notes seront faites conformément à la procédure officielle du Règlement du premier cycle et des règles de la Faculté seulement. La cote ne sera disponible qu'à la sortie du relevé de notes. Les révisions de notes seront faites conformément à la procédure officielle du Règlement du premier cycle et des règles de la Faculté seulement. La cote ne sera disponible qu'à la sortie du relevé de notes. Échelle des cotes Ce bloc obligatoire n'a pas été complété. Politiques sur les examens Les étudiants qui ont une lettre d'attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent être prévues et planifiés suffisamment à l'avance puis mises en place. Bibliographie Obligatoire : Notes de cours 3/5

4 Optionnel : "Introduction to Electronic Devices", MICHAEL SHUR, John Wiley & Sons, Inc.,1996. "Physique des semi-conducteurs et des composants électroniques", H. MATHIEU, 2e édition, Masson, Modalités d'évaluation Examen Date Heure Pondération de la note finale Document(s) autorisé(s) Examen 1 Mercredi 29 février h30 à 17h % Tout Examen 2 Mercredi 18 avril h20 à 17h % Tout Travail Équipes Date Heure Pondération de la note finale TP1 1 à 4 Lundi 30 janvier h % TP2 1 à 4 Mercredi 29 février h % TP3 1 à 4 Samedi 31 mars h % TP4 1 à 4 Lundi 30 avril h % Horaire et disponibilités Cours en classe : Lundi 11h30 à 12h20 PLT-2783 Mercredi 15h30 à 17h20 PLT-2783 Disponibilité de l'enseignant : Lundi 09h00 à 18h00 PLT-1119A Mardi 09h00 à 18h00 PLT-1119A Mercredi 09h00 à 18h00 PLT-1119A Jeudi 09h00 à 18h00 PLT-1119A Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit. 4/5

5 De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation. Pour l'année , les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S, HP 35S Texas Instrument TI-30Xa, TI-30XIIB, TI-30XIIS, TI-36X, BA35 Sharp EL-531*, EL-546*, EL-520* Casio FX-260, FX-300 MS, FX-300W Plus, FX-991MS, FX-991ES * Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE. Information spécifique aux étudiants de l'école d'actuariat Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles répondant aux normes de la Society of Actuaries et de la Casualty Actuarial Society pour leurs examens, soit les modèles Texas Instruments suivants : BA-35 (solaire ou à pile) BA II Plus BA II Plus Professional TI-30Xa TI-30X II (IIS ou IIB) TI-30X MultiView (XS ou XB) Politique sur le plagiat et la fraude académique Règles disciplinaires Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante: Plagiat Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de: i) copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source; ii) résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source; iii) traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance; iv) remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant); v) remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires. 5/5