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Transistor MOSFET
Un transistor à effet de champ à grille isolée plus couramment nommé MOSFET (acronyme anglais de metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
Historique
Le MOSFET a été conçu de façon théorique en 1920 par Julius Edgar Lilienfeld qui le breveta comme étant un composant servant à contrôler le courant. Cependant, la technologie nécessaire à sa construction ne fut pas disponible avant 1950. En effet, les caractéristiques du MOSFET requièrent des techniques de fabrication non disponibles à cette époque. L'avènement des circuits intégrés permit sa réalisation. Ainsi, M.M Atalla et Dawon Khang des laboratoires Bell construisirent le premier MOSFET en 1960 qui fera son apparition dans les circuits intégrés en 1963. Peu après, l'élaboration de la technologie CMOS assura le futur commercial et technologique du MOSFET en électronique intégrée
Introduction
Acronyme de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor : C'est à dire Transistor à effet de champ à grille isolée. Les MOSFET offrent les mêmes capacités que les transistors bipolaires mais sont contrôlés par la tension à la borne de la grille plutôt que par le courant, ce qui leur permet d'utiliser beaucoup moins d'énergie pour s'allumer. De plus ils sont plus petit et simple à fabriquer.
Ce type de transistor se pilote en tension.
Un transistor fonctionne comme tuyau (canal) qui laisse ou pas passer le courant suivant le courant qui arrive au niveau de la grille. Si le courant est nul sur la base le transistor ne laisse pas passer le courant entre la source et le drain. Plus le courant augmente plus les électrons pourront circuler entre la source et le drain : le courant passe.
Ils se divisent également en deux catégories :
- les MOSFET à enrichissement. Ils sont les plus utilisés du fait de leur non conduction en l'absence de polarisation, de leur forte capacité d'intégration ainsi que pour leur fabrication plus aisée.
- les MOSFET à appauvrissement. Ceux-ci se caractérisent par un canal conducteur en l'absence de polarisation de grille ().canal conducteur en l'absence de polarisation de grille ().
On distingue deux types de transistors MOSFET : ceux à canal P (Flèche sortante) et ceux à canal N (Flèche rentrante).
Leurs comportements diffèrent ensuite suivant s'il sont dopé P ou N :
MOSFETs à enrichissement
La flèche indique le sens de parcours des électrons à l'intérieur du transistor (En opposition avec le courant $I_S$)
On peut tracer (ici pour un MOSFET N) tracer sa courbe caractéristique en fonction de $V_{GS}$ ($V_{GS} = V_G - V_S$)
Cette caractéristique fait apparaitre 2 zones :
- Une zone bloquée
- Une zone passante
Le point de "cassure" représente $V_{GS_{th}}$ qui est donnée par la datasheet du composant. Par exemple pour le transistor IRLML6344 (https://www.infineon.com/dgdl/irlml6344pbf.pdf?fileId=5546d462533600a4015356689c44262c) on a une tension $V_{GS_{th}} = 0.8V$: