[PDF] Le transistor MOS à effet de champs - MOSFET





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Le transistor à effet de champ (TEC) Field Effect Transistor (FET)

Transistor à effet de champ se présente comme une résistance Schéma équivalent du TEC en alternatif dans la zone de saturation. ? Le transistor est ...



TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP

La dénomination « transistor à effet de champ » (TEC ou FET) regroupe deux champ existant dans les jonctions. ... On en déduit le schéma équivalent :.



Chapitre 1 : Les transistors à effet de champ

L'entrée est par la grille et la sortie est par le drain. Donc c'est le montage source commune comme le montre la figure ci-dessous. b. Schéma équivalent en 



Chapitre 1 : La diode à jonction

4- Le transistor à effet de champ en résistance commandée Figure 10 : Schéma équivalent à une diode Zener polarisée en inverse. Remarque:.



Les transistors à effet de champ

charge sera constituée par le transistor à effet de champ. 5 – Schéma équivalent en petits signaux. L'examen des caractéristiques d'un JFET polarisé dans la 



Table des matières

Chapitre I: Transistor à effet de champ. Electronique Fondamentale 2. 10. I.1.7. Schéma équivalent du JFET: a) Schéma équivalent:.



Microsoft PowerPoint _ JFET6_PPT

6ème leçon : Le transistor à effet de champ à jonction : le JFET. • I. Structure et symbole. • II. Comportement du JFET Schéma équivalent petits signaux ...



Le transistor MOS à effet de champs - MOSFET

MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 3 – Modèle équivalent petits signaux du MOS. Validité : - polarisation en régime saturé.



Le transistor bipolaire

Fonctionnement du transistor – Effet amplificateur de courant Jonction émetteur polarisée en directe pour créer un champ externe opposé au champ interne ...



TD délectronique analogique 1A : Diodes Ex 1 : Analyse statique

1) Etablir le schéma équivalent en continu et déterminer la composante continue du TD d'électronique analogique 1A : Transistors à effet de champ.



[PDF] Le transistor à effet de champ (TEC) Field Effect Transistor (FET)

Transistor à effet de champ se présente comme une résistance Schéma équivalent du TEC en alternatif dans la zone de saturation ? Le transistor est 



[PDF] Chapitre 1 : Les transistors à effet de champ - opsuniv-batna2dz

? Schéma equivalent général : Page 12 Chapitre 1 : Les transistors à effet de champ 12 ? Schéma équivalent simplifié : A Amplificateurs source commune : a 



[PDF] Les transistors à effet de champ

Le transistor à effet de champ à jonction est un premier exemple de transistor unipolaire Le schéma équivalent du montage est alors le même



[PDF] Cours Electronique 1 : Les Transistors à Effet de Champ

En suite en arrive au schéma équivalent de se transistor pour les petits signaux tout en expliquant l'avantage et l'inconvénient de chaque montage ; montage 



[PDF] Polycopié-Electronique-Fondamentale-2-bayadh-validépdf

Le canal N du transistor à effet de champ représente un chemin résistif Donc le schéma équivalent du transistor JFET est donné par la figure (Fig I 16)



[PDF] transistor bipolaire

Pour polariser correctement un transistor il faut que : la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct simplifier le schéma équivalent :



[PDF] Le transistor MOS à effet de champs - MOSFET

MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 3 – Modèle équivalent petits signaux du MOS Validité : - polarisation en régime saturé



Transistor à effet de champ - Wikipédia

Un transistor à effet de champ (en anglais Field-effect transistor ou FET) est un dispositif semi-conducteur de la famille des transistors

  • Comment fonctionne un transistor à effet de champ ?

    Un transistor à effet de champ est un transistor unipolaire : son fonctionnement est basé sur l'action d'un champ électrique sur un canal composé d'un seul type de porteurs de charges mobiles. Ce canal est un semi-conducteur avec un excédent d'électrons (dopage de type N), ou de trous (dopage de type P).

  • Quelle est la différence entre transistor bipolaire et effet de champ ?

    Ils fonctionnent de la même manière que les transistors bipolaires : comme ces derniers, ils peuvent servir d'interrupteurs ou d'amplificateurs. Cependant, les transistors à effet de champ sont un petit peu différents du transistor bipolaire, ce qui fait qu'ils sont vus dans des chapitres à part.

  • Comment calculer VGS ?

    Comme le courant grille est nul, le potentiel de grille est nul. Le courant drain produit dans la résistance de source une chute de tension égale à RS.ID . La tension grille-source vaut donc : VGS = VGM – VSM = – RS.ID .
  • Il consiste à modéliser le transistor par une source de courant placée entre le collecteur et l'émetteur. Cette source de courant comporte deux composantes, commandées respectivement par la jonction BE et la jonction BC. Le comportement des deux jonctions est simulé par des diodes.
Le transistor MOS à effet de champs - MOSFET

CoursElectronique analogiqueLe transistor MOS à effet de champs -MOSFETISMIN 1A 2021-22J.-M. Dutertre, B. Dhalluin, C. Dupatyhttps://www.emse.fr/~dutertre/enseignement.html

2substrat pn+n+zone du canalWLSource ( S )Grille ( G )Drain ( D )Le MOSFETI -Introduction.1 -Structure, vue 3D du MOS à canal N (NMOS):MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect TransistorGDSiDvDSvGSWlargeurducanal[µm]Llongueurducanal[µm]lengthwidth

3substrat de type p ( body / bulk )n+n+p+Metal ( Poly Si)Oxide ( SiO2)SemiconductorSource ( S )Grille ( G )Drain ( D )Body ( B )Métal"canal"LGDSiDvDSvGSGDSBGDSBpour vSB= 0pour vSB¹0I -Introduction

4I -IntroductionComposantsdiscrets:électroniquedepuissancecommutation,amplificationTechnologiecaractériséeparLmindegrilleMOS :peufréquent3 pattesElectroniqueintégrée:composant"roi"delamicro-électroniqueAppleA14Bionic:5nm(TSMC),11,8milliardsdetransistors4 pattes, choix W et Loutilsdeconceptioninformatisés:CAO2020

5GDSiDvDSvGSI -Introduction2 -Caractéristiques courant -tension du NMOS (pour vSB= 0).Latensionappliquéeentrelagrilleetlasource,vGS,permetdecontrôlerlecourantcirculantentreledrainetlasource,iD.i.e.sourcedecourantcommandéeparunetensionLesaspectsthéoriquesdel'établissementdelacaractéristiqueiD-vDSenfonctiondesdifférentsrégimesdepolarisationdutransistorappartiennentàlaphysiquedesS.-C.,ilssonttraitéstrèssuccinctementdanscecours.Vcontrôle

contrôlecommandé

VGI×=

G= transconductance [A/V]iG=0Lecourantdegrilleseraconsidérénul:iG»0

6I -Introductiona. Caractéristique iD-vDSiD(mA)vDS(V)vGS£Vtn00,511,51234PourvGS£0:Transistorbloqué

0= D i

PourvGS£Vtn:Inversionfaible

0» D i

7I -IntroductionFonctionnement à vG= 0n+n+p+VS= 0VG= 0Drain ( D )VB= 0pLesubstrat(body)esttoujoursconnectéaupotentielleplusélectronégatif(lamasse).Onconsidèrelecasoulasourceestégalementàlamasse.QuelquesoitlepotentieldevDaucuncourantnepeutcirculerentreledrainetlasource(jonctionsPNtête-bêche).∀vDpourvG=0iDestnul

8I -IntroductionCréation du canaln+n+p+VS= 0VG> 0VB= 0pVD= 0ZCEcanal type NvG>0repousselestrouslibresdelazonedecanalverslesubstrat.vG>0attirefinalementlese-librescontenusdansladrainetlasource(n+)danslazoneducanal.Quandilssontennombresuffisant(au-delàd'uncertainseuilpourvG=vGS>Vtn,VtnestlatensiondeseuilduNMOS)onconsidèrequ'unerégionNaétécréée.Désormaissiunetensionestappliquéeentreledrainetlasourceuncourantd'e-vacirculerdanslecanalN(d'oùletermecanaletlenomdutransistor).

9I -IntroductionCourant traversant le transistor pour vDSpetit.n+n+p+VG> 0VB= 0pVD= VDS> 0VS= 0iDUncourantiDcirculeentreledrainetlasource.Sonamplitudedépenddelaquantitéd'e-danslecanaletdoncdevGSiDestproportionnel:•àvGS-Vtn•etàvDS

DStnGSnD

vVv L W ki-= cf. ci-après pour plus de détailsL

10I -IntroductionCourant traversant le transistor pour un accroissement de vDS.n+n+p+VG> 0VB= 0pVD= VDS> 0VS= 0iDL'épaisseurducanaldépenddeladifférencedepotentielentrelagrilleetlesubstrat:•auniveaudelasource:vGS,•auniveaududrain:vGS-vDS;dufaitdupotentielappliquéentredrainetsource,lachutedetensionvDSétantrépartiesurtoutelalongueurducanal.vGSvGS-vDSlecanalauneformepenchée,sarésistanceaugmenteavecvDS

11iD(mA)vDS(V)vDS= vGS-VtnvGS£VtnvGS=Vtn+ 0,5vGS=Vtn+ 2vGS=Vtn+ 1,5vGS=Vtn+ 1vGS=Vtn+ 0,7triode00,511,51234I -Introductiona. Caractéristique iD-vDSPourvGS≥VtnetvDS£vGS-Vtn:Régimetriode

i D =k n W L v GS -V tn .v DS v DS 2 2

12iD(mA)vDS(mV)vGS=Vtn+ 0,5vGS=Vtn+ 2vGS=Vtn+ 1,5vGS=Vtn+ 1vGS=Vtn+ 0,702000,3I -Introductiona. Caractéristique iD-vDSpourvDS2(vGS-Vtn)

DStnGSnD

vVv L W ki-=

Zonelinéairedurégimetriode<<

tnGSn D DS DS Vv L W k i v r-== 1

13I -IntroductionPincement du canal.n+n+p+VG> 0VB= 0pVD= VDS> 0VS= 0iDPlusprécisémentlalargeurducanaldépenddelatensionappliquéesurlagrilleenexcèsparrapportàlatensiondeseuilVtn.L'augmentationdevDSapoureffetdediminuercettetensionenexcèsauvoisinagedudrain,jusqu'aupointoùpourvDS=vGS-Vtnelles'annule.Lecanalaalorsuneépaisseurnulle,onditqu'ilestpincé.Letransistorestsaturé,lecourantiDresteconstantmalgrétouteaugmentationultérieuredevDS.

14iD(mA)vDS(V)vDS= vGS-VtnvGS£VtnvGS=Vtn+ 0,5vGS=Vtn+ 2vGS=Vtn+ 1,5vGS=Vtn+ 1vGS=Vtn+ 0,7triodesaturé00,511,51234I -Introductiona. Caractéristique iD-vDSPourvGS≥VtnetvDS≥vGS-Vtn:Régimesaturé

2' 2 1 tnGSnD Vv L W ki-= ro = ∞

15iD(mA)vGS(V)00,511,5123VtnvDS = ctevDS ≥ vGS-VtnI -Introductionb. Caractéristique iD-vGSPourvGS≥VtnetvDS≥vGS-Vtn:Régimesaturé

2' 2 1 tnGSnD Vv L W ki-= 2' 2 1 OVnD v L W ki= 16

Body (p)

n n

Source ( S )Grille ( G )Drain ( D )

L

Body (p)

n n

Source ( S )Grille ( G )Drain ( D )

L

Body (p)

n n

Source ( S )Grille ( G )

L

L -DLDL

Drain ( D )

17iD(mA)vDS(V)vDS= vGS-VtnvGS£VtnvGS=Vtn+ 0,5vGS=Vtn+ 2vGS=Vtn+ 1,5vGS=Vtn+ 1vGS=Vtn+ 0,7triodesaturé000,511,51234I -Introduction3 -Modulation de la longueur du canal.ro finie = 1 / pentero = DvDS/DiD

18 i D (mA) v DS (V) v GS =V tn + 0,5 v GS =V tn + 2 v GS =V tn + 1,5 v GS =V tn + 1 v GS =V tn + 0,7

0-VA= -1/l

DStnGSnD

vVv L W kil+-=1. 2 1 2'

I -Introduction3 -Modulation de la longueur du canal.modélisationdel'effetdemodulationdeLl=1/VAcoefficientdemodulationdelalongueurdecanal[V-1]VAtensiond'Early(analogie)[V]proportionnelleàLRésistance de sortie : ro

D A D ctev D DS o I V Ii v r GS l 1 19 substrat de type p ( body / bulk) n n p

SGDB (gnd)

NMOS p p DGS PMOS n

B (Vdd)

n -well(puits) I -Introduction4 -Transistor MOS à canal P.GSDiDvSDvSGGDSB

20I -Introduction4 -Transistor MOS à canal P.GSDiDvSDvSGCaractéristiques iD-vSD et iD-vSGReprendrelesconditionsetéquationsduNMOSenremplaçantvGSparvSG,vDSparvSD,Vtnpar-Vtp,etk'npark'pLecourantiDestprissortantparledrainduPMOS(entrantpourleNMOS).k'pfacteurdegainduPMOS[µA/V2]µp@µn/2~3!VtptensiondeseuilduPMOS(Vtp<0)[V]

21tox(nm)Cox(fF/µm2)µ.Cox(µA/V2)Vt0(V)VDD(V)NMOS1750,463,3PMOS58-0,60,35 µm7,5...NMOS2670,432,5PMOS93-0,620,25 µm65,8NMOS3870,481,8PMOS86-0,450,18 µm48,6NMOS...0,421,2 ~0,8PMOS...-0,3665 nm1,2...I -IntroductionExemples de technologies.AECheveu=50-100µm

22I -Introduction5 -Effet de substrat.Lesubstratpestgénéralementconnectéaupotentielleplusélectronégatif(gnd).

body p n n p V S V G V D B gnd V t =V t0 +g.2f f +v SB -2f f ae

23I -Introduction6 -Effets de la température.Vt-2mV/°CÞiDaugmenteavecT°k'dk'/dT<0ÞiDdiminueavecT°effetprépondérantiDdiminueavecT°7 -Qualité de la modélisation.Equationsprécédentes=modélisationau1erordre,c.-à-d.plutôtinexacteAdaptéàuncalculmanuelpourunrésultatapprochéà10-20%près,ensuiterecoursauxlogicielsdesimulationélectrique(spice).Horscadredececours:-conductioneninversionfaible(subthreshold),-effetsliésauxlongueursdecanalsubmicroniques.

24Le MOSFETII -Le transistor MOS en amplification.1 -Utilisation en amplification.RDVDDvGSiDvDa. Construction graphique.

i D (mA) v DS (V) v GS =V DD v GS V DD

Droite de

charge v GS £V tn

25iD(mA)vDS(V)0vD(V)vGS(V)VDDVDDtriodesaturéoffVDDvGS=VDDvGS£VtnII -Le transistor MOS en amplificationa. Construction graphique.vD= f(vGS)

26II -Le transistor MOS en amplificationa. Construction graphique.vD(V)vGS(V)VDDVDDtriodesaturéoffvD= f(vGS)

27II -Le transistor MOS en amplificationa. Construction graphique.vD(V)vGS(V)VDDVDDtriodesaturéofftvgs

28II -Le transistor MOS en amplificationa. Construction graphique.vD(V)vGS(V)VDDVDDtriodesaturéofftvdtvgs

29II -Le transistor MOS en amplificationa. Construction graphique.vD(V)vGS(V)VDDVDDtriodesaturéofftvdtvgsEn régime saturé vD= f(vGS) »droiteAmplification linéairegain = pente

30II -Le transistor MOS en amplificationb. Mise en équations.RDVDDvGSiDvDVGSvgsvGS= VGS+ vgscomposante continuecomposante variablet (s)vGSVGSvgsAmplification : polarisation en régime saturé (linéarité)

31II -Le transistor MOS en amplificationb. Mise en équations.•pour vgs2vOV

gstnGSntnGSnD vVV L W kVV L W ki-+-= '2' 2 1

IDcourant de polarisationidcomposante variable

dDDDDDD iRIRVv--=

VDvd(l=0)

2' 2 1 tnGSnD Vv L W ki-= vGS= VGS+ vgs 2' 2 1 gsn v L W k Facteur de non linéarité, négligeablepour vgstrès petit

32II -Le transistor MOS en amplificationb. Mise en équations.•pour vgs2VOV, en considérant le régime variable (petits signaux)

transconductance : ()()[]VAV L W kVV L W k gs v d i g ovntnGSnm

DnOVDm

ILWkVIg..2/2

dépend des grandeurs continues (DC)c.-à-d. de la polarisationgain en tension p.s.: []VVRgvvA

Dmgsdv

dDd iRv-=

VOV=VGS-Vtn

gmV L W k V V L W k V I ov ov ov OV D 2 2 2 2 1 ovD V L W kI=

Etgm=id/vgs

33II -Le transistor MOS en amplification2 -Séparation des régimes continu et variable (DC et AC).RDVDDiDvDVGSvgsvGSVGSvgsGDSiG= 0RDVDDiDidvD = VD+ vdID

34II -Le transistor MOS en amplificationPar application du théorème de superposition (condition d'application ?)VGSGDSIDIG= 0RDIDVDGDSidig= 0RDidvdvgsVDD+régime DCrégime AC

gs vg d i m 2' 2 1 tnGSnD VV L W kI-=()() gstnGSntnGSnD vVV L W kVV L W ki-+-= '2' 2 1 tnGSnm VV L W kg-=

35II -Le transistor MOS en amplification3 -Modèle équivalent petits signaux du MOS.Validité :-polarisationenrégimesaturé,-vgspetitdevant2Vov,-bassesfréquences.GvgsDSgm.vgsr0GvgsDSgm.vgsidig= 0ig= 0priseencomptedelamodulationdelongueurducanal

tnGSnm VV L W kg-=

DnOVDm

ILWkVIg..2/2

DAo IVr/=

36II -Le transistor MOS en amplification3 -Modèle équivalent petits signaux du MOS.Interprétation graphique de la notion de transconductance :iD(mA)vGS(V)00,511,5123Vtnpt de polarisation

ctev GS D m DS v i penteg ae

37II -Le transistor MOS en amplification3 -Modèle équivalent petits signaux du MOS.Interprétation graphique de la notion de transconductance :iD(mA)vGS(V)00,511,5123Vtnpt de polarisation

ctev GSquotesdbs_dbs33.pdfusesText_39
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