Transistors à effet de champ (FET)

Transcription

1 Composants de l'électronique Transistors à effet de champ (FET) 1ère année IFIPS Département Electronique Cédric KOENIGUER Composants de l'électronique 1

2 Introduction à l'effet de champ Type de contrôle du canal Type de porteur Jonction PN FET capa MOS Jonction Shottky JFET MOSFET MESFET Canal N Canal P Canal N Canal P Canal N Canal P Dopage : existence du canal à l'équilibre : oui ou non canal ON Canal OFF Canal ON Canal OFF Non décrit... Composants de l'électronique 2

3 4 grands types de transistors MOS : Normally ON (à appauvrissement) NMOS, Normally ON Normally OFF (à enrichissement) NMOS, Normally OFF NMOS PMOS, Normally ON PMOS, Normally OFF PMOS Composants de l'électronique 3

4 Capacité MOS : l essentiel Il existe une tension de seuil V T telle que : V MOS < V T V MOS > V T Métal Oxyde Métal Oxyde V MOS V MOS P P La structure reste à l équilibre Couche de type N Composants de l'électronique 4

5 Structure d un transistor MOS (NMOS): Source N Grille Métal Oxyde Drain N P Substrat Composants de l'électronique 5

6 Transistor MOS en dessous du seuil : < V T Source <V T N Métal Oxyde N Drain Source Drain P <V T Substrat Deux zones N séparées par une large zone P : même avec une tension, la conduction entre la source et le drain est impossible Le transistor est bloqué (interrupteur ouvert) Composants de l'électronique 6

7 Transistor MOS au dessus du seuil : > V T Source N Canal (N) Métal Oxyde N Drain Source >V T Drain P >V T Substrat Le canal de type N autorise la conduction des électrons du drain vers la source sous la tension Le transistor est passant (interrupteur fermé résistif) Composants de l'électronique 7

8 Pincement du canal Côté source : Côté drain : V MOS = V MOS = - On peut donc avoir V MOS > V T côté source et V MOS < V T côté drain si est importante: Le canal est pincé (disparition locale du canal) pour >sat Pincement du canal Source N P Canal (N) V MOS N Drain Substrat Composants de l'électronique 8

9 Caractéristique = f( ), paramétrée par Zone de pincement : saturation du courant Pas de pincement du canal : zone ohmique (linéaire) >V T <V T Etat bloqué Composants de l'électronique 9

10 Caractéristique = f( ), paramétrée par indépendant de D D S R DSon = S K 1 ( V V ) GS T >V T <V T Source Drain Composants de l'électronique 10

11 Caractéristique réelle (2N7000) Composants de l'électronique 11

12 Caractéristique = f( ), dans la zone de pincement I DS I V 1 GS V = DSS T 2 V T Composants de l'électronique 12

13 NMOS, Normally OFF >V T <V T NMOS, Normally ON V T =0 <V T V T <0 PMOS, Normally OFF V T <0 >V T PMOS, Normally ON >V T =0 Composants de l'électronique 13 V T >0

14 Caractéristiques réelles : variations en fonction de la température R DSon (T) g m (T) Composants de l'électronique 14

15 Caractéristiques réelles : r DS dans la zone de pincement D S >V T <V T Composants de l'électronique 15

16 Aire de sécurité : Composants de l'électronique 16

17 Polarisation d'un transistor NMOS Normally OFF Droite de charge statique Droite d'attaque IDS0 0 =0 V V GS0 GS 0 Composants de l'électronique 17

18 Régime dynamique Droite de charge dynamique >V T V T Composants de l'électronique 18

19 Structure simplifiée d un JFET canal N Source Grille Drain N + P + N + N Substrat P ou isolant Canal (N) ZCE Composants de l'électronique 19

20 Caractéristiques d un JFET canal N Composants de l'électronique 20

21 Exemple de r DSON pour un JFET canal N Zone ohmique Composants de l'électronique 21