Rappels :
Semi conducteurs
T = 0°K
apparition des porteurs de
charge « thermiques »
paires « électrons-trous »
Il y a environ 2 paires électrontrou pour 10 milliards d’atome à
température ordinaire (20°C)
Il y a environ dix mille milliards
22
de milliards d’atome (10 ) dans
un gramme de silicium, donc
deux mille milliards (2x1012)
d’électrons libres par gramme
de silicium
T > 0°K
trous
électrons
T > 0°K
T > 0°K
T > 0°K
T > 0°K
T > 0°K
T > 0°K
recombinaison
Semi conducteur dopé « p »
Semi conducteur dopé « p »
• Introduction d’atomes trivalents, environ 1
pour 10 millions d’atome de silicium
• Indium, bore…
Conduction dans un semi conducteur
dopé « p »
Semi conducteur dopé « n »
Semi conducteur dopé « n »
• Introduction d’atomes trivalents, environ 1
pour 10 millions d’atome de silicium
• Arsenic, antimoine, …
Jonction pn
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
N
P
Zone chargée négativement
N
P
N
Zone chargée positivement
P
N
Zone chargée positivement
P
Zone chargée négativement
N
P
N
Zone dépeuplée de porteurs de charge mobiles
P
N
Zone de déplétion
Polarisation de la
jonction pn
La diode
jonction pn polarisée avec le
+ sur l’anode
+
P
N
+
P
E<0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
+
P
E>0,7 V
N
jonction pn polarisée
en sens inverse
- sur l’anode
+
P
N
+
P
N
+
P
N
+
P
N
+
P
N
Élargissement de la
zone de déplétion
Transistors à effet de
champ
Transistors à effet de
champ
1. TEC à jonction (jfet)
Symbole
DRAIN
GRILLE
SOURCE
Canal N
Symbole
DRAIN
GRILLE
SOURCE
Canal P
Source
P
N
P
Grille
Grille
Drain
Source
canal
P
N
P
Grille
Grille
Drain
Source
SiO2
canal
P
N
P
Grille
Grille
Drain
Source
P
N
P
Grille
Grille
Drain
Source
Grille
P
N
P
Grille
Drain
+
S
G
D
P
N
P
G
zone de déplétion
+
S
G
D
P
N
N
P
G
N
déplacement des électrons
VGS = 0
+
VDS faible
S
G
D
P
N
N
P
G
N
VGS = 0
iDS proportionnel à VDS
+
VDS faible
S
G
D
P
N
N
P
G
N
VGS = 0
iDS proportionnel à VDS
+
VDS faible
S
G
D
P
N
N
N
P
G
Transistor en régime résistif
VGS = 0
5V
+
VDS important
S
G
D
P
N
N
P
5V
0V
G
4V
1V
2V
3V
VGS = 0
5V
iDScte
+
VDS important
S
G
D
P
N
N
P
G
Transistor en régime de pincement
iDS mA
VGS= 0 V
8
régime de pincement
6
régime résistif
4
2
10
20
30
40
-2
-4
vDS
VGS < 0 faible
+
VDS > 0
+
S
G
D
P
N
N
N
P
G
Transistor en régime résistif
VGS < 0 moyenne
+
VDS > 0
+
S
G
D
P
N
N
N
P
G
Transistor en régime résistif
VGS < 0 importante
+
VDS > 0
+
S
G
D
P
N
N
N
P
G
Transistor en régime résistif
Principe des TEC
iDS mA
VGS= 0 V
8
VGS= -2 V
6
VGS= -4 V
4
VGS= -5,5 V
2
10
20
30
40
VGS= -6,7 V
vDS
-2
-4
iDS mA iDS mA
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2
-4
iDS mA iDS mA
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2
-4
iDS mA iDS mA
iDSS
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2
-4
iDS mA iDS mA
iDSS
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
-6 V
-4 V
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2 V
-2
-4
iDS mA iDS mA
iDSS
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
-6 V
-4 V
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2 V
-2
-4
iDS mA iDS mA
iDSS
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
-6 V
-4 V
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2 V
-2
-4
iDS mA iDS mA
iDSS
VGS= 0 V
10
10
8
8
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
2
vGS
-6 V
-4 V
10
vDS
-2 V
-2
vGSoff
20VGS= -6,7 V
-4
Caractéristique de transfert pour VDS = 15 V
iDS mA
iDSS
10
10
8
8
VGS= 0 V
VGS= -1 V
6
6
VGS= -2 V
4
4
VGS= -3 V
2
vGSoff
2
vGS
-6 V
-4 V
10
20VGS= -6,7 V
vDS
-2 V
-2
-4
Potentiomètre électronique : VDS commandé par VGS
RD
+
D
V
G
VDS
+
VDS
S
iDS mA
VGS= 0 V
10
VGS= -1 V
8
VGS= -2 V
6
4
VGS= -3 V
2
10
-2
-4
20
vDS
Transistors à effet de
champ
2. transistor M.O.S.
2.1. M.O.S. à appauvrissement - enrichissement
Symbole
DRAIN
GRILLE
substrat
SOURCE
Canal N
SiO2
Source
N+
Grille
N
P
substrat
film métallique
Canal N
Drain
N+
VGS=0 
Source
N+
un canal existe
Grille
Drain
N
N+
P
substrat
+
Canal N
appauvrissement fort
+
Source
Grille
Drain
N+
N
N+
P
Zone dépeuplée d’électrons libres
substrat
+
Canal N
VGS faible
+
appauvrissement faible
Source
N+
Grille
Drain
N+
N
P
substrat
+
Canal N
VGS OFF
+
Source
Grille
Drain
N+
N
P
substrat
+
Canal N
N+
enrichissement
+
Source
N+
Grille
Drain
N+
N
P
substrat
+
Canal N
Symbole
DRAIN
GRILLE
substrat
SOURCE
Canal P
VGS=0 
Source
P+
il y a un canal
Grille
Drain
P
P+
N
substrat
+
Canal P
VGS élevée appauvrissement fort
+
Source
P+
Grille
Drain
P+
P
N
Zone dépeuplée de trous
substrat
+
Canal P
VGS faible
+
Source
P+
Grille
appauvrissement faible
Drain
P+
P
N
substrat
+
Canal P
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P+
P
P+
N
substrat
+
Canal P
Transistors à effet de
champ
2. transistor M.O.S.
2.2. M.O.S. à enrichissement
Symbole
DRAIN
GRILLE
substrat
SOURCE
Canal N
VGS=0 
il n’y a pas de canal
SiO2
Source
N+
Grille
P
substrat
film métallique
Canal N
Drain
N+
enrichissement
+
Source
N+
Grille
Drain
N
N+
P
substrat
+
Canal N
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
N+
N
N+
P
substrat
+
Canal N
enrichissement
+
Source
N+
Grille
Drain
N+
N
P
substrat
+
Canal N
Symbole
DRAIN
GRILLE
substrat
SOURCE
Canal P
VGS=0 
il n’y a pas de canal
SiO2
Source
P+
Grille
N
substrat
film métallique
Canal P
Drain
P+
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P
P+
P+
N
substrat
+
Canal P
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P+
P
P+
N
substrat
+
Canal P
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P+
P
P+
N
substrat
+
Canal P
Comment savoir si un MOS conduit ou non
DRAIN
GRILLE
substrat
SOURCE
MOS P  canal (substrat) formé de trou pour une
conduction drain - source
DRAIN
GRILLE
GRILLE
substrat
SOURCE
substrat
MOS P = interrupteur fermé
DRAIN
GRILLE
GRILLE
substrat
SOURCE
substrat
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P+
P
P+
N
substrat
+
Canal P
MOS P = interrupteur ouvert
DRAIN
GRILLE
GRILLE
substrat
SOURCE
substrat
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P+
P+
N
substrat
+
Canal P
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
P+
P+
N
substrat
+
Canal P
MOS N  canal (substrat) formé d’électrons pour une
conduction drain - source
DRAIN
GRILLE
GRILLE
substrat
SOURCE
substrat
MOS N = interrupteur fermé
DRAIN
GRILLE
GRILLE
substrat
SOURCE
substrat
enrichissement
+
Source
N+
Grille
Drain
N+
N
P
substrat
+
Canal N
MOS N = interrupteur ouvert
DRAIN
GRILLE
GRILLE
substrat
SOURCE
substrat
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
N+
N+
P
substrat
+
Canal N
enrichissement
+
Source
Grille
Drain
N+
N+
P
substrat
+
Canal N
Applications des MOS
Circuits logiques
+VDD
S
e1
e2
e3
e4
+VDD
e1
e2
e3
e4
S