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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).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 .- 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.
Le transistor à effet de champ (TEC)
Field Effect Transistor (FET)
1 2Présentation générale
•Transistor à effet de champse présente comme une résistance variable commandée par une tension extérieure •Comparaison avec le transistor bipolaire: - fonctionnement lié au déplacement d"un seul type de porteur (porteur majoritaire) - Très forte impédance d"entrée (MW) - Facteur de bruit inférieur au transistor bipolaireTransistor à canal N
Transistor PNP
Le sens de la flèche indique le sens du courant de grille GD SGD S 3 Présentation générale•Constitution du TEC à canal NSur un substrat de type P(
Grille
) fortement dopé (P+) sont déposées : Une zone N faiblement dopée qui constitue le canalDeux zones N fortement dopées (N
+) qui constitue des bornes d"entrée (Source
) et de sortie du canal ( Drain •Elément actifà3 accès :
Grille
(G) : électrode de commande,Source
(S) : électrode par laquelle les porteurs majoritaires entrent dans le canal, Drain (D) : électrode par laquelle les porteurs majoritaires quittent le canal. N+ P+ N+CanalSubstrat
Grille (G)
Drain (D)
P+NSource (S)
4 Fonctionnement du transistor à canal N•VGS= 0 V (grille et source reliées) - VDS= 0 V •VGS= 0 V (grille et source reliées) - VDS≥ 0 V faible N+ P+ N+ G D P+NS Zone de charge d"espaceLa mise en contact des zones P et N donne naissance à des zones de charges d"espace qui diminuent la largeur effective du canal La jonction grille drain est polarisée en inverse -Les zones de charge d"espace augmentent - Si VDSfaible, le canal se
comporte comme une résistance R DS le transistor à un comportement ohmique N+ P+ N+ G D P+NSZone de charge d"espace
5Fonctionnement du transistor à canal N•VGS= 0 V (grille et source reliées) - VDS≥ 0 V élevée
Si VDSla section conductrice du canal diminueRDSet le courant I Dentre le drain et la source commence à être limité - Lorsque les deux zones de charge d"espace se rejoignent le canal est pincé (VDS= Vp
N+ P+ N+ G D P+NSZone de charge d"espace
Zone ohmique
ID V DSVGS= 0IDSS
VPVDSmaxV
DSmax= tension de ruptureZone de saturation
Si VDS> VpIDconstant
zone de saturation du transistor 6 Fonctionnement du transistor à canal N•VGS< 0 V - VDS= 0 V Si |V GS| l"épaisseur du canal se rétrécit - le canal est totalement pincé lorsque VGS = -V p •VGS< 0 V - VDS> 0 V Si |V GS| < Vp le canal ne peut être complètement fermé le courant IDqui circule dépend de V DS et V GS Si V DS > VDScoude
= Vp - V GS le courant IDn"augmente plus
7Caractéristiques statiques du TEC à canal N
•La caractéristique de transfert est tracée lorsque le transistor est dans la zone de saturationVGS1VGS2
IDVDS > 0
VGS= 0
I DSSVPZone de saturation
VP+VGS2Zone ohmique
VGS < 0-V
P VGS1 Caractéristique de transfertCaractéristique de Kellog VGS2VP+VGS1
8 Paramètres statiques du TECParamètres obtenus en considérant le montage suivant :Paramètres d"entrée : I
Get V GSParamètres de sortie : I
Det V DSLa tension V
GS est toujours négative la jonction Grille-Source est polarisée en inverse donc IG»»»»0FTEC
IGVGS ID VDSTECGrille
Source
SourceDrain
9 Paramètres statiques du TEC•Loi de variation du courant IDZone ohmique : VDS < VDScoude= Vp+ VGS
avec Vp> 0 et VGS< 0Zone de saturation : VDS > VDScoude
1 avec V p> 0 et VGS< 0Dans ce cas I
Dest indépendant de V
DS •Résistance Grille-Source la jonction Grille-Source est polarisée en inverse doncIG»»»»0
»»»»10 MW W W W très grande 10 Paramètres statiques du TEC•Résistance Drain Source dépend de la zone d"utilisation du TEC •Pente de la caractéristique ID= f(VGS) dans la zone de saturation !avec 1Pour VGS= 0ID= IDSSgm= gm0(valeur maximale)
Pour -Vp< VGS< 0%
11 Polarisation du TEC à canal N en zone de saturationObjectif de la polarisation
: Fixer les valeurs des tensions VGS0, VDS0 et du courant ID0pour l"utilisation du transistor en alternatif
avec IGtrès faible (
IG»»»»0
RGélevée
R Det RSservent à limiter le continu
RDVDD> 0RS
RG IG IDIS GSDExemple : polarisation automatique en zone
de saturation 12 Polarisation du TEC à canal N - Droite de polarisation '()*+,-./01*/2-,+0/03-1*2,4*+,-. orIG»»»»0 et&
Equation de la droite
de polarisation ou droite d"attaque RDV DD> 0 RS RG IG ID ISSDExemple : polarisation automatique en zone de saturation VGS VDS IDSSVGS < 0-V
P VGS0 1 5 6 57ID0 13
Polarisation du TEC à canal N - Droite de charge statique Equation de la droite de charge statique
Car 8 9Equation de la droite de charge statique
RDV DD> 0 RS RG IG ID ISSDExemple : polarisation automatique en zone de saturation VGS VDSVGS0VGS2
ID VDSVGS= 0
I DSS VDS0 ID0quotesdbs_dbs10.pdfusesText_16[PDF] circulaire mission prof principal
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