rappels : semi conducteurs. t = 0°k apparition des porteurs de charge « thermiques » paires «...
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Rappels :Semi conducteurs
T = 0°K
apparition des porteurs de charge « thermiques »
paires « électrons-trous »
Il y a environ 2 paires électron-trou pour 10 milliards d’atome à
température ordinaire (20°C)
Il y a environ dix mille milliards de milliards d’atome (1022) dans
un gramme de silicium, donc deux mille milliards (2x1012)
d’électrons libres par gramme de silicium
T > 0°K électrons
trous
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 N
Zone chargée négativement
P N
Zone chargée positivement
P N
Zone chargée positivement
P N
Zone chargée négativement
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 N
E<0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
P N
E>0,7 V+
jonction pn polariséeen sens inverse
- sur l’anode
P N
+
P N
+
P N
+
P N
+
P N
+
Élargissement de lazone de déplétion
Transistors à effet de champ
Transistors à effet de champ
1. TEC à jonction (jfet)
Symbole
DRAIN
SOURCE
GRILLE
Canal N
Symbole
DRAIN
SOURCE
GRILLE
Canal P
P
Source Grille Drain
P
N
Grille
P
Source Grille Drain
P
N
Grille
canal
P
Source Grille Drain
P
N
Grille
canal
SiO2
P
Source Grille Drain
P
N
Grille
P
Source Grille Drain
P
N
Grille
S G D
N
G
+
P
P
S G D
N
G
+
P
P
zone de déplétion
NN
S G D
N
G
+
P
P
déplacement des électrons
NN
VGS = 0
VDS faible
S G D
N
G
+
P
P
NN
VGS = 0
VDS faible
iDS proportionnel à VDS
S G D
N
G
+
P
P
NN
VGS = 0
VDS faible
iDS proportionnel à VDS
Transistor en régime résistif
S G D
G
+
P
NN
VGS = 0
VDS important
P
5 V
5V
4V
0V
1V2V 3V
S G D
G
+
P
NN
VGS = 0
VDS important
P
5 V
Transistor en régime de pincement
iDScte
iDS mA
vDS
10 3020 40
- 2
2
4
6
8VGS= 0 V
- 4
régime de pincement
régime résistif
S G D
N
G
+
P
P
NN
+
VGS < 0 faible
VDS > 0
Transistor en régime résistif
S G D
N
G
+
P
P
NN
+
VGS < 0 moyenne
VDS > 0
Transistor en régime résistif
S G D
N
G
+
P
P
NN
+
VGS < 0 importante
VDS > 0
Transistor en régime résistif
Principe des TEC
iDS mA
vDS
10 3020 40
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -2 V
VGS= 0 V
VGS= -4 V
VGS= -5,5 V
VGS= -6,7 V
iDS mA
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mA
vGS
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mAiDS mA
vGS
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mAiDS mA
vGS
iDSS
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mAiDS mA
vGS
iDSS
-2 V-4 V-6 V
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mAiDS mA
vGS
iDSS
-2 V-4 V-6 V
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mAiDS mA
vGS
iDSS
-2 V-4 V-6 V
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mAiDS mA
vGS
iDSS
-2 V-4 V-6 V
vGSoff
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
VGS= -6,7 V
10
2
4
6
8
10
iDS mA
vGS
iDSS
-2 V-4 V-6 V
Caractéristique de transfert pour VDS = 15 V
vGSoff
V
+
+VDS
D
S
VDS
RD
G
Potentiomètre électronique : VDS commandé par VGS
vDS
10 20
- 2
2
4
6
8
- 4
VGS= -1 V
VGS= 0 V
VGS= -2 V
VGS= -3 V
10
iDS mA
Transistors à effet de champ
2. transistor M.O.S.
2.1. M.O.S. à appauvrissement - enrichissement
Symbole
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
Canal N
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
SiO2
film métallique
Canal N
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
VGS=0 un canal existe
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Zone dépeuplée d’électrons libres
Canal N
+appauvrissement fort
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+VGS faible
appauvrissement faible
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+VGS OFF
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+
enrichissement
Symbole
DRAIN
SOURCE
GRILLE substrat
Canal P
Source Grille Drain
substrat
N
PP+P+
+
Canal P
VGS=0 il y a un canal
Source Grille Drain
substrat
N
P P+P+
+
Zone dépeuplée de trous
Canal P
+appauvrissement fortVGS élevée
Source Grille Drain
substrat
N
P P+P+
+
Canal P
+VGS faible appauvrissement faible
Source Grille Drain
substrat
N
P P+P+
+
Canal P
+enrichissement
Transistors à effet de champ
2. transistor M.O.S.
2.2. M.O.S. à enrichissement
Symbole
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
Canal N
Source Grille Drain
substrat
PN+N+
SiO2
film métallique
Canal N
VGS=0 il n’y a pas de canal
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+
enrichissement
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+
enrichissement
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+
enrichissement
Symbole
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
Canal P
Source Grille Drain
substrat
NP+P+
SiO2
film métallique
Canal P
VGS=0 il n’y a pas de canal
Source Grille Drain
substrat
N
PP+P+
+
Canal P
+enrichissement
Source Grille Drain
substrat
N
P P+P+
+
Canal P
+enrichissement
Source Grille Drain
substrat
N
P P+P+
+
Canal P
+enrichissement
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
Comment savoir si un MOS conduit ou non
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
MOS P canal (substrat) formé de trou pour uneconduction drain - source
GRILLE substrat
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
MOS P = interrupteur fermé
GRILLEsubstrat
Source Grille Drain
substrat
N
P P+P+
+
Canal P
+enrichissement
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
MOS P = interrupteur ouvert
GRILLEsubstrat
Source Grille Drain
substrat
N
P+P+
+
Canal P
+enrichissement
Source Grille Drain
substrat
N
P+P+
+
Canal P
+enrichissement
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
MOS N canal (substrat) formé d’électrons pour uneconduction drain - source
GRILLE substrat
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
MOS N = interrupteur fermé
GRILLEsubstrat
Source Grille Drain
substrat
N
P
N+N+
+
Canal N
+
enrichissement
DRAIN
SOURCE
GRILLEsubstrat
MOS N = interrupteur ouvert
GRILLEsubstrat
Source Grille Drain
substrat
PN+N+
+
Canal N
+enrichissement
Source Grille Drain
substrat
PN+N+
+
Canal N
+enrichissement
Applications des MOS
Circuits logiques
e1
e2
e3
e4
+VDD
S
e1
e2
e3
e4
+VDD
S
That’s all Folks