Transistor à effet de champ se présente comme une résistance variable commandée par Schéma équivalent du TEC en alternatif dans la zone de saturation
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[PDF] Le transistor à effet de champ (TEC) Field Effect Transistor (FET)
Transistor à effet de champ se présente comme une résistance variable commandée par Schéma équivalent du TEC en alternatif dans la zone de saturation
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La dénomination « transistor à effet de champ » (TEC ou FET) regroupe deux les JFET et les MOSFET, le schéma équivalent en régime dynamique est
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Le transistor à effet de champ J F E T Constitution, définition Principe de Schéma équivalent petits signaux B F Etude d'un montage amplificateur
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champ que ce soit la polarisation automatique ou bien par pont diviseur En suite en arrive au schéma équivalent de se transistor pour les petits signaux tout en
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de fabrication mais le comportement est équivalent à celui d'un métal Il faut ajouter à cela L'effet de champ est le principe sur lequel repose le fonctionnement MOSFETs' Faculty of the Graduate School of The University of Texas at Austin
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11 mar 2009 · Un transistor à effet de champ à jonction, se nomme TEC en français et Vgs : c' est la tension entre la grille du transistor, équivalent à la base
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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 ID0 14Le TEC en régime dynamique•Schéma équivalent du TEC en alternatif dans la zone de saturation
Le transistor est considéré comme un quadripôle •Le quadripôle est décrit en utilisant les paramètres admittances ;"$< ;""Gpente de la caractéristique I
D= f(V
GS) A B=?@ A C> DLe TEC en régime dynamique
16 Schéma équivalent du TEC en alternatif BF•Schéma équivalent général H •Schéma équivalent simplifié I6 → ∞et I iG vGS iD vDS RGS gmvGSRDS GD S iG vGS iD vDS G g mvGS SD 17 Amplificateur à TEC à polarisation automatique• Montage source commune Les accès d"entrée et de sortie sont etLes capacités C
1, C 2et C s sont des capacités de découplage 1 2 RL 2C2 RDV DD> 0 RS RG SD Rg 1C1 v1(t) v2(t) C S e g(t) 18 Etude statique du montage (théorème de superposition)• Schéma équivalent en continu Le point de fonctionnement du transistor est imposé par leséléments du montage
ID0, VGS0et VDS0sont fixés
un signal alternatif vGS(t) peut être superposé au signal continu V GS0 RDV DD> 0 RS RG IG ID ISSDDétermination des droites d"attaque et statique de sortie (voir diapositives 12 et 13) VGS VDS 19 • Schéma électrique en régime sinusoïdal • Schéma équivalent (R GS et R DS sont négligées) Etude dynamique du montage (théorème de superposition) RL RD RG SD Rg v1(t) v2(t) e g(t) i1(t)i 2(t) iGvGS iD vDS G g mvGS SD RG Rg RL RD v1(t) e g(t) v2(t) i1(t)i2(t) 20 Etude dynamique du montage (théorème de superposition)• Droite de charge dynamique (d"après le schéma de la diapositive 19) La droite de charge dynamique DDDDest la droite passant par le point de fonctionnement de coordonnées (I D0 , V DS0 ) et de pente 8> D LMMD DL9D D LDéquation de la droite de charge
dynamiqueUne petite variation de la tension d"entrée v
GS(t) autour de V
GS0 entraine des variations de courant i DS(t) autour de I D0 et de tensions vDS(t) autour de V
DS0 N DLD D L9D O O IP I I PIQN 5 BR B 21tVGS0VGS2
IDVDS > 0
VGS= 0
I DSSVGS < 0-V
PVGS0VDS0
ID0 vGS(t)t iD(t) tDroite de charge dynamique
vDS(t) Analyse du circuit : application du théorème de superposition S % TQRU % VQR S % TQR 22Caractéristiques électriques de l"amplificateur en fonctionnement alternatifquotesdbs_dbs33.pdfusesText_39