Rappels Semi conducteurs T 0K apparition des porteurs

Rappels : Semi conducteurs

T = 0°K

apparition des porteurs de charge « thermiques » paires « électrons-trous »

Il y a environ 2 paires électrontrou pour 10 milliards d’atome à température ordinaire (20°C)

Il y a environ dix mille milliards 22 de milliards d’atome (10 ) dans un gramme de silicium, donc deux mille milliards (2 x 1012) d’électrons libres par gramme de silicium

T > 0°K trous électrons

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 Zone chargée négativement N

P N Zone chargée positivement

P N Zone chargée positivement

P Zone chargée négativement N

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 E<0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

+ P E>0, 7 V N

jonction pn polarisée en sens inverse - sur l’anode

+ P N

+ P N

+ P N

+ P N

+ P N Élargissement de la zone de déplétion

Transistors à effet de champ

Transistors à effet de champ 1. TEC à jonction (jfet)

Symbole DRAIN GRILLE SOURCE Canal N

Symbole DRAIN GRILLE SOURCE Canal P

Source P N P Grille Drain

Source canal P N P Grille Drain

Si. O 2 canal Source P N P Grille Drain

Source P N P Grille Drain

Source Grille P N P Grille Drain

+ S G D P N P G

zone de déplétion + S G D P N N P G N

VGS = 0 déplacement des électrons VDS faible + S G D P N N P G N

VGS = 0 i. DS proportionnel à VDS faible + S G D P N N P G N

VGS = 0 i. DS proportionnel à VDS faible + S G D P N N N P G Transistor en régime résistif

VGS = 0 5 V VDS important + S G D P N N P 5 V 0 V G 1 V 4 V 2 V 3 V

VGS = 0 5 V VDS important i. DS cte + S G D P N N P G Transistor en régime de pincement

i. DS m. A VGS= 0 V 8 régime de pincement 6 4 régime résistif 2 10 20 30 40 - 2 - 4 v. DS

VGS < 0 faible + VDS > 0 + S G D P N N N P G Transistor en régime résistif

VGS < 0 moyenne + VDS > 0 + S G D P N N N P G Transistor en régime résistif

VGS < 0 importante + VDS > 0 + S G D P N N N P G Transistor en régime résistif

Principe des TEC

i. DS m. A VGS= 0 V 8 VGS= -2 V 6 VGS= -4 V 4 VGS= -5, 5 V 2 10 20 30 40 VGS= -6, 7 V v. DS - 2 - 4

i. DS m. A VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS - 2 - 4

i. DS m. A VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS - 2 - 4

i. DS m. A i. DSS VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS - 2 - 4

i. DS m. A i. DSS VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS -6 V -4 V 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS -2 V - 2 - 4

i. DS m. A i. DSS VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS -6 V -4 V 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS -2 V - 2 - 4

i. DS m. A i. DSS VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS -6 V -4 V 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS -2 V - 2 - 4

i. DS m. A i. DSS VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GS -6 V -4 V 10 v. DS -2 V - 2 v. GSoff 20 VGS= -6, 7 V - 4

Caractéristique de transfert pour VDS = 15 V i. DS m. A i. DSS 10 10 8 8 VGS= 0 V VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 v. GSoff -6 V -4 V 10 20 VGS= -6, 7 V v. DS -2 V - 2 - 4

Potentiomètre électronique : VDS commandé par VGS RD + D V G VDS + VDS S

i. DS m. A VGS= 0 V 10 VGS= -1 V 8 VGS= -2 V 6 4 VGS= -3 V 2 10 - 2 - 4 20 v. DS

Transistors à effet de champ 2. transistor M. O. S. 2. 1. M. O. S. à appauvrissement - enrichissement

Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal N

Si. O 2 Source N+ Grille N P substrat film métallique Canal N Drain N+

VGS=0 un canal existe Source N+ Grille Drain N N+ P substrat + Canal N

appauvrissement fort + Source Grille Drain N+ N N+ P Zone dépeuplée d’électrons libres substrat + Canal N

VGS faible + appauvrissement faible Source N+ Grille Drain N+ N P substrat + Canal N

VGS OFF + Source Grille Drain N+ N P substrat + Canal N N+

enrichissement + Source N+ Grille Drain N+ N P substrat + Canal N

Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal P

VGS=0 il y a un canal Source P+ Grille Drain P P+ N substrat + Canal P

VGS élevée appauvrissement fort + Source P+ Grille Drain P+ P N Zone dépeuplée de trous substrat + Canal P

VGS faible + Source P+ Grille appauvrissement faible Drain P+ P N substrat + Canal P

enrichissement + Source Grille Drain P+ P P+ N substrat + Canal P

Transistors à effet de champ 2. transistor M. O. S. 2. 2. M. O. S. à enrichissement

Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal N

VGS=0 il n’y a pas de canal Si. O 2 Source N+ Grille P substrat film métallique Canal N Drain N+

enrichissement + Source N+ Grille Drain N N+ P substrat + Canal N

enrichissement + Source Grille Drain N+ N N+ P substrat + Canal N

enrichissement + Source N+ Grille Drain N+ N P substrat + Canal N

Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal P

VGS=0 il n’y a pas de canal Si. O 2 Source P+ Grille N substrat film métallique Canal P Drain P+

enrichissement + Source P+ Grille Drain P P+ N substrat + Canal P

enrichissement + Source Grille Drain P+ P P+ N substrat + Canal P

enrichissement + Source Grille Drain P+ P P+ N substrat + Canal P

Comment savoir si un MOS conduit ou non DRAIN GRILLE substrat SOURCE

MOS P canal (substrat) formé de trou pour une conduction drain - source DRAIN GRILLE substrat SOURCE substrat

MOS P = interrupteur fermé DRAIN GRILLE substrat SOURCE substrat

enrichissement + Source Grille Drain P+ P P+ N substrat + Canal P

MOS P = interrupteur ouvert DRAIN GRILLE substrat SOURCE substrat

enrichissement + Source Grille Drain P+ P+ N substrat + Canal P

enrichissement + Source Grille Drain P+ P+ N substrat + Canal P

MOS N canal (substrat) formé d’électrons pour une conduction drain - source DRAIN GRILLE substrat SOURCE substrat

MOS N = interrupteur fermé DRAIN GRILLE substrat SOURCE substrat

enrichissement + Source N+ Grille Drain N+ N P substrat + Canal N

MOS N = interrupteur ouvert DRAIN GRILLE substrat SOURCE substrat

enrichissement + Source Grille Drain N+ N+ P substrat + Canal N

enrichissement + Source Grille Drain N+ N+ P substrat + Canal N

Applications des MOS Circuits logiques

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