Exercice n°1

Rappelez les expressions de la densité d'électron n dans la bande de conduction et la densité de trous p dans la bande de valence.

En déduire l'expression de la densité intrinsèque ni et la position du niveau de Fermi intrinsèque EFi.

Le semi-conducteur considéré est du silicium de largeur de bande interdite (ou gap) Eg=1,1eV et pour lequel NC=2,7.1019cm-3 et NV=1,1.1019cm-3.

Calculez sa densité intrinsèque et la position du niveau de Fermi à 27°C, 127°C et 227°C. On rappel qu'à 300K, kT=0.026eV, on prendra comme référence énergétique, le haut de la bande de valence (EV=0eV).

Calculez à 27°C, la densité d'électrons du Si ainsi dopé. En déduire la densité de trous. Quel est le type de semi-conducteur ainsi obtenu ?

Calculez à 27°C la position du niveau de Fermi EF puis donnez une représentation du diagramme de bandes du silicium ainsi dopé.

Solution

L'énergie de Fermi peut être déduite de la densité d'électrons comme suit :

Figure Ex1 [zoom...]Info