Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau maths spé
Partager :

Semi-conducteurs et jonction PN

Posté par
poneyrose
27-10-09 à 14:41

Bonjour à tous,

J'ai un DM à faire sur de l'électromag' et non pas que je n'aime pas mais j'avoue ne pas être très doué.

Le voici :

On considère un matériau conducteur dans lequel les électrons libres sont uniformément répartis dans le volume du matériau. On note ne le nombre par unité de volume de ces électrons. Les interactions entre électrons seront négligées et celles entre les électrons et le réseau cristallin sont modélisées par une force de type frottement visqueux subie par chaque électron de masse m selon la relation \vec{f} = - \frac{m}{\tau} \vec{v}\tau est une constante propre au matériau et \vec{v} la vitesse d'un électron dans le référentiel lié au matériau conducteur. Un champ électrique \vec{E} est appliqué dans le matériau. On négligera le poids de l'électron devant les forces subies.

On demande d'abord l'unité de \tau, çà c'est OK.

On demande ensuite d'appliquer le principe fondamental de la dynamique à un électron dans le référentiel lié au matériau galiléen et de montrer que la vitesse d'un électron tend, en régime permanent, vers une constante que l'on précisera en fonction de \vec{E}, m \tau et e (charge élémentaire positive).

On a donc la force citée dans l'énoncé et la force du champ \vec{E}. L'expression de la force du champ \vec{E} est-elle : E = \frac{Q}{4 \pi \varepsilon_0 r^2} ? Car on obtient pas de e dans cette expression.

Merci de m'orienter, j'ai du mal avec l'électromag'.

Merci encore

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 15:20

Salut,

fait d'abord un bilan des forces agissant sur l'électron.

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 15:47

Salut,

Merci d'avoir répondu.

Je pense que c'est la force f citée dans l'énoncé et également \vec{F} = q \vec{E} avec q = -e car il s'agit d'un électron. Confirmes-tu ?

Merci encore

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 15:56

Oui car on peut négliger le poids de l'électrons par rapport à ces deux autres forces.

Applique maintenant le PFD

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 16:13

Re,

OK, je trouve \vec{v} = - (m\vec{a} + e\vec{E}) \frac{\tau}{m}

Sauf que j'ai du \vec{a} et je ne devrais pas en avoir :S

Comment peut-on trouver l'accélération ? Elle n'est pas nulle, si ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 16:15

On se place à l'équilibre dynamique càd le moment ou v atteint une valeur limite donc a = dv/dt = 0

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 16:48

Merci beaucoup.

J'ai dû calculer le vecteur densité volumique de courant et la conductivité électrique, ça a été.

Dans le cas du cuivren chaque atome libère un seul électron qui participera à la conduction électrique.
La densité du cuivre par rapport à l'eau est d = 8,9, la masse molaire du cuivre est MCu et \rhoeau = 103 kg.m-3
On me demande de donner l'expression littérale du nb d'électrons de conduction par unité de volume ne en fonction de d, MCu et du nombre d'Avogadro.

Je trouve ne = d *\rhoeau * NA * 1/MCu

Pourrais-tu confirmer si tu as le temps ? Merci encore.

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 17:01

TB !

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 17:02

Ce n'est pas un DM sur l'effet Hall ou sur le modèle de Drude par hasard ?

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 17:04

Sur le modèle de Drude oui.

J'essaie de me débrouiller comme je peux. Si toutefois tu considères que j'abuse trop de ton aide, fais-le moi savoir, je ne voudrais pas exagérer.

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 17:06

Tu fais l'exercice et je te corrige. Il n'y a aucun pb, tant que je suis là. Au pire je te corrige le soir ou demain.

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 27-10-09 à 17:35

Hum, on me parle de densité électronique alors que je ne l'ai même jamais vu. :S

Montrer que la densité électronique ne suit une loi de Boltzmann : ne = ne0 exp( -Es / kBT) en utilisant la formule établie pour le vecteur densité volumique de courant et la conductivité électrique du matériau.

Là, je t'avouerais que j'aurais besoin que tu m'indiques le chemin à suivre car la densité électronique c'est du chinois pour moi (j'ai même du mal à me représenter ce que c'est physiquement)

Merci

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 29-10-09 à 08:20

Salut,

Je pense avoir trouvé grâce aux questions précédentes.

Je verrai si j'y arrive.

Posté par
gbm Webmaster
re : Semi-conducteurs et jonction PN 29-10-09 à 09:20

En effet,

si je regarde ce sujet : il faut s'aider de A.3

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 29-10-09 à 09:36

Salut,

Oui de A.3 et A.6 aussi il me semble.

Là, j'fais mon DM de Maths, je retourne sur la physique plus tard

Merci

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 29-10-09 à 13:50

C'est bon, j'ai réussi à obtenir le résultat souhaité.

Pourrais-tu m'orienter brièvement pour la question A.12 ? Ces histoires de trous etc.. ne me sont pas familières.

Merci

Posté par
zaki007
re : Semi-conducteurs et jonction PN 29-10-09 à 14:05

bonjoour poneyrose.
consernant ta question tu n'as qu appliqué le pfd sur l'electron les forces applique c'est f=-mv/t,et F=-eE et puis en regime permanat (independant du temps la dirivé par rapport au temps de v sera nul et donc tu as l'expression demandé.just guise d'information ce modele s'appele le modéle de drude. j'espere que mnt c'est clair pour toi

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 29-10-09 à 14:14

Bonjour zaki007,

Ton explication et celle de gbm m'ont permis de comprendre, je te remercie.



PS : Je vois que tu es en école d'ingénieurs, veinard !

Posté par
zaki007
re : Semi-conducteurs et jonction PN 30-10-09 à 02:34

salut juste si tu veux avancer encore plus tu peux reffléchir aux questions suivantes:
1)Déterminer la conductance en régime permanent  
2)par un procédé analogue déterminer en régime variable sinusoidal d'impulsion , (pour cela tu peux utiliser le passage aux notations complexe) sera aussi complexe, tu  peux même trouver qu'en hautes fréquences sera même imaginaire pur, ce qui s'interprète de la manière suivante:y'a pas de dissipation par effet joule, en effet la valeur moyenne de la puissance volumique dissipée par effet joule dans le matériau=1/2Réelle(E*)=0 car E et seront en quadrature de phase avec E* conjugué de E  
au niveau microscopique l'excitation du champs E engendre un mouvement d'amplitude inférieur à la distance entre deux électrons

Posté par
poneyrose
re : Semi-conducteurs et jonction PN 30-10-09 à 17:33

Salut,

Non pas que je n'ai pas envie d'y répondre mais je préfère finir mon DM avant de faire des questions en plus

En revanche, là je suis à la A.12 et si tu as une idée, je suis preneur

A++



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !