Transistors à effet de champ

Résumé du document

Nous avons vu au chapitre précédent que le transistor à jonction était une source de courant commandée par un courant. Cette caractéristique permet à ce type de composants d'amplifier des signaux alternatifs.
Du point de vue théorique, on peut imaginer d'autres dispositifs similaires, mais caractérisés par un mode d'attaque différent : par exemple, une source de courant commandée par une tension. Le principe reste le même (une source commandée), seule la nature du signal de commande change.
Cet objet théorique existe : la famille des transistors à effet de champ (Field Effect Transistor en anglais, FET) répond à la définition précédente : ce sont des sources de courant commandées en tension.
De ce point de vue, on conçoit aisément que l'étude des FET va être en tous points similaires à celle des transistors à jonction, et ce, malgré un fonctionnement microscopique complètement différent.
Il ne faudra donc surtout pas se polariser sur les différences de structure et de fonctionnement prises du point de vue cristallographique, mais voir au contraire toutes les similitudes existant avec le transistor à jonction : polarisation, conversion courant / tension, amplification en régime des petits signaux
Ces similitudes sont dues aussi en grande partie au fait qu'on utilise les mêmes outils de modélisation pour les deux composants.

Extraits

[...] La fonction résistance commandée est beaucoup utilisée. Il y a bien sûr des restrictions d'utilisation : la portion de caractéristique ohmique est linéaire pour des faibles variations de tension (guère plus de 100mV), ce qui nécessite des précautions de mise en œuvre . Mais, le JFET, de par la dispersion de ses caractéristiques d'un composant à l'autre reste difficile à maîtriser dans des montages à composants discrets. On a intérêt à les trier si on désire un résultat fiable et répétable. [...]

[...] On choisira le courant de drain (ou la résistance RD ) de manière à ce que la chute de tension dans cette résistance soit égale à la tension de polarisation VDSo , ceci pour assurer un maximum de dynamique au signal alternatif. On rajoute un condensateur de découplage CD sur RS pour que la source soit effectivement à la masse en alternatif. Sans ce condensateur, on aurait un effet de contre réaction qui affaiblirait beaucoup le gain en tension. Vu que la grille est au même potentiel que la masse (autant dire zéro le générateur d'entrée, s'il délivre uniquement un signal alternatif, peut être couplé directement à la grille, sans condensateur de liaison. [...]

[...] La tension de seuil atteint plusieurs volts à 3 typique). Ce seuil varie avec la température. B. LE MOSFET À CANAL INITIAL Description du principe de fonctionnement. Le MOSFET à canal initial a la même structure que le MOS à canal induit, avec en plus, un canal faiblement dopé N entre la source et le drain. Pour VGS nulle, Ce transistor fonctionne comme un JFET : un courant de drain pourra circuler ; quand VDS augmente, un phénomène de pincement se produit, qui obstrue le canal : le courant de drain devient constant. [...]

[...] Mais, pour une tension VDS supérieure à VGS , on annule la tension grille-drain, et donc l'effet condensateur : on a un phénomène de pincement du canal induit N comme pour le JFET. Le courant de drain tend alors vers une valeur constante, de la même manière que pour le JFET. Ce mode de fonctionnement est appelé à enrichissement , car une tension VGS positive enrichit le canal en porteurs minoritaires, permettant le passage du courant Caractéristiques. Fig Caractéristique de sortie du MOS canal N. La caractéristique de sortie est similaire à celle d'un JFET, sauf que le courant de drain pourra atteindre plusieurs ampères pour des composants de puissance. [...]

[...] Tension drain-source nulle. Pour simplifier le raisonnement, nous allons considérer dans un premier temps un montage (Fig. 2.) où le canal est court-circuité (VDS = et où la grille est à un potentiel négatif par rapport au canal (jonction polarisée en inverse). Nous avons vu dans le chapitre consacré à la diode que le fait de polariser la jonction en inverse créait une zone vide de porteurs, appelée zone de déplétion : les trous de la zone P se recombinent avec les électrons de la zone créant ainsi une zone neutre (il n'y a plus de porteurs pour assurer la conduction électrique) d'épaisseur w = k VGS . [...]