3E200 : Techniques et dispositifs pour l`électronique analogique et
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3E200 : Techniques et dispositifs pour l`électronique analogique et
3E200 : Techniques et dispositifs pour l'électronique analogique et numérique Cours : 24h; TD : 24h; TP : 12h (6 séances de 2h) 6 crédits L3 second semestre 1. Objectifs de l'Unité d'Enseignement Les semi-conducteurs sont l'essence même de la micro-électronique et de la photonique. Cette UE a pour objectif d'étudier le principe de fonctionnement des composants à semi-conducteur. On commencera par la compréhension des propriétés électriques des matériaux intrinsèques ou dopés. Puis, en fonction des différentes structures possibles, on montrera comment sont réalisés les composants élémentaires de la micro-électronique et de la photonique et leurs utilisations pour développer des fonctions analogiques et numériques. Au final, les étudiants auront aussi la capacité de comprendre les données fournies dans la documentation technique d'un composant actif de type AOP. Afin de développer un esprit d’analyse, de critique et d’initiative des étudiants, le cours s'accompagne de travaux dirigés, ainsi que de travaux pratiques. 2. Contenu de l’Unité d’Enseignement • Semi-conducteurs 8h – Matière, conduction électrique, liaison covalente Semi-conducteur intrinsèque, Dopage et Semi-conducteur extrinsèque, Influence de la température extérieure – Résistance dans les CI – Jonction PN, structure physique, caractéristique I(V), résistance différentielle, capacité de jonction, diode • Transistor MOS 4h – Structure, fonctionnement régime ohmique et saturé, caractéristiques ID(VGS), ID(VDS) – Effets capacitifs – Schéma équivalent en courant alternatif – Consommation – Autres transistors, JFET, BJT • Circuits analogiques à Transistors MOS 2h – Analyse en courant continu / courant alternatif – Amplification source commune (Gain, Impédances d'entrée et de sortie), Montage drain-commun • Circuits numériques à transistors MOS 2h – Inverseur, Portes logiques, Interrupteur NMOS PMOS CMOS, Bascule, notion de consommation • Composants photoniques 3h – Principe de photodétection – LEDs, Photodiode – Schéma équivalent, Consommation – Notion de rendement • Evolution des Composants passé-présent-futur. MOS canal court. Après le MOS ... 1h • Circuits intégrés 4h – AOP réel : gain différentiel fini, influence de la fréquence, tension de décalage, courants de polarisation, saturation, fonctionnement en mono-alimentation – Lecture de doc – Monoalimentation des montages à AOP – Montages élémentaires linéaires et non-linéaires 3. Pré-requis Mathématiques : intégrales, grandeurs différentielles, dérivées logarithmiques, fonctions de la variable complexe Physique élémentaire : atomes et liaisons Électronique : théorèmes généraux ; analyse temporelle / analyse fréquentielle de circuits électroniques élémentaires ; fonctions filtrage et amplification; simulation SPICE 4. Références bibliographiques S.M. Sze, Semiconductor Devices : Physics & Technology, 3rd Edition, J. Wiley & Sons (2012) A. Guinier & R. Jullien, La matière à l’état solide, Hachette-CNRS (1987) A.S. Sedra & K.C. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 6ème ed ( 2009) T.L. Floyd, Electronique: Composants & Systèmes d'Application, Reynald Goulet Inc., 5ème ed. (2004) 5. Contrôle des connaissances 3 écrits (25% chacun), un contrôle de TP (15%), une note de TP (10%) correspondant à la moyenne des notes des 6 TP. 6. Intervenants Responsable : Farouk Vallette Cours : 24h; Annick Degardin, Farouk Vallette TD : 24h par groupe; 12h par enseignant (1/2 groupe); David Brunel, Laurent Billot, Annick Degardin, Hakeim Talleb, Farouk Vallette, Olivier Dubrunfaut TP : 12h par groupe; 6 séances; David Brunel, Laurent Billot, Hakeim Talleb, Farouk Vallette, Olivier Dubrunfaut, Aurélie Gensbittel