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 iDScte + 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