Course Syllabus 2015/2016
 
PDF Extract Anglais
Français
index
Module : PH108
Title :
Physics for electronics
Number of hours :
Lecture : 12.00 h
Tutorial classes : 13.33 h
Individual work : 15.00 h
ECTS credits :
1.50
Evaluation :
Teacher(s) :
VILLAIN-GUILLOT Simon (simon.villain-guillot@u-bordeaux.fr) - Responsible
DESHAYES Yannick
Shared by UV(s) :
Level :
first year module
Abstract :
This course is a simple presentation of the bases of microscopic physics necessary for a good understanding of the electronic properties of metals and semi-conductors. The theoretical aspects are illustrated by examples taken from the recent developments in quantum electronics.
Plan :
  1. Solid state matter at the microscopic scale
  2. The electron, a quantum particle
  3. The Sommerfeld model of the metals
  4. The electron in a cristal
  5. Metals, insulators and semi-conductors
  6. Conduction in semi-conductors

    Plan du cours

    1 La matière à l’échelle microscopique
  7. 1 L’atome
  8. 2 Les solides
  9. 3 Le modèle de Drude de la conductivité des métaux
  10. 3.1 Le modèle de Drude
  11. 3.2 Conductivité électrique dans le modèle de Drude
  12. 3.3 Conductivité thermique dans le modèle de Drude
  13. 3.4 Modèle de Drude et effet Hall
  14. 3.5 Limites du modèle de Drude

    2 L’électron, particule quantique
  15. 1 Les ondes de matière
  16. 2 L’état dynamique d’une ”particule quantique”
  17. 2.1 La fonction d’onde
  18. 2.2 Évolution des états au cours du temps
  19. 3 Description quantique d’une particule libre
  20. 3.1 Particule libre décrite par une onde plane
  21. 3.2 Particule libre décrite par un paquet d’onde
  22. 4 Classique ou quantique? De l’onde de matière à la particule
  23. 5 États stationnaires
  24. 6 Électron confiné dans une région finie d’espace
  25. 7 Diffusion d’une particule par une barrière de potentiel - Effet Tunnel
  26. 8 Annexe : le modèle de l’atome de Bohr (à un seul électron)

    3 Le modèle de Sommerfeld des métaux 23
  27. 1 Les électrons confinés
  28. 1.1 États quantiques d’une particule dans une boîte
  29. 1.2 Densité d’états
  30. 2 Le gaz des électrons de conduction
  31. 2.1 L’état quantique de spin
  32. 2.2 Principe d’exclusion de Pauli
  33. 2.3 L’état fondamental du gaz des électrons de conduction ; énergie de Fermi
  34. 2.4 Supplément : Hétéro-structures et ”puits quantiques”
  35. 3 L’effet de la température : Facteur de Fermi
  36. 3.1 Supplément : dépendance en température du Niveau de Fermi
  37. 3.2 Supplément : Propriétés thermodynamiques des métaux
  38. 4 Annexe : le modèle de l’atome (à plusieurs électrons)

    4 L’électron dans un cristal 35
  39. 1 Modélisation d’un cristal par un potentiel périodique - Conditions de continuité de la fonction d’onde
  40. 2 Potentiel périodique et spectre de bandes
  41. 2.1 Bandes permises et bandes interdites
  42. 2.2 Relation de dispersion et nombres quantiques
  43. 3 Fonctions de F. Bloch
  44. 3.1 Les fonctions d’onde
  45. 3.2 Théorème de Bloch
  46. 4 Mouvement de l’électron dans le potentiel périodique
  47. 4.1 Paquets d’ondes de Bloch
  48. 4.2 Modèle semi-classique du mouvement d’un électron dans un cristal : masse effective
  49. 4.3 Notion de trou
  50. 4.4 Cristaux réels à trois dimensions

    5 Métaux, isolants et semi-conducteurs 47
  51. 1 Métal et isolant
  52. 2 Les semi-conducteurs
  53. 2.1 L’effet de la température
  54. 2.2 Électrons et trou

    6 Transport dans les semi-conducteurs
  55. 1 Semi-conducteurs à l’équilibre
  56. 1.1 Semi-conducteurs intrinsèques
  57. 1.2 Semi-conducteurs extrinsèques
  58. 2 Semi conducteurs hors équilibres
  59. 2.1 Diode en polarisation inverse
  60. 2.2 Diode en polarisation directe
  61. 2.3 Transistors
Prerequisite :
Éléments de mécanique, d'électromagnétisme et de mathématiques niveau 1er cycle (IUT, DEUG, Prépa)
Document(s) :
Polycopiés de cours et d'exercices

Physique des matériaux conducteurs et semi-conducteurs, J.L. Teyssier et H. Brunet, (Dunod)

Physique de l'état solide, Charles Kittel (Dunod) Chapitres 6, 7 et 8

Mécanique Quantique (tome I), C.Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloë (Hermann) Chapitres I, III et IV, Complément F(XI)

Physique des solides, N.L. Ashcroft et N.D. Mermin EDP Sciences

Electrical Properties of Materials, Laszlo Solymar, Donald Walsh, and Richard R. A. Syms, Oxford University Press 2014

Keyword(s) :
physique des métaux et des semi-conducteurs