Rappels : Semi conducteurs

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1 Rappels : Semi conducteurs

2 T = 0°K

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

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

5 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

6 T > 0°K électrons trous

7 T > 0°K

8 T > 0°K

9 T > 0°K

10 T > 0°K

11 T > 0°K

12 T > 0°K recombinaison

13 Semi conducteur dopé « p »

14 Semi conducteur dopé « p »
Introduction d’atomes trivalents, environ 1 pour 10 millions d’atome de silicium Indium, bore…

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24 Conduction dans un semi conducteur dopé « p »

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43 Semi conducteur dopé « n »

44 Semi conducteur dopé « n »
Introduction d’atomes trivalents, environ 1 pour 10 millions d’atome de silicium Arsenic, antimoine, …

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52 Jonction pn

53 P N

54 P N

55 P N

56 P N

57 P N

58 P N

59 P N Zone chargée négativement

60 P N Zone chargée positivement

61 P N Zone chargée positivement

62 P N Zone chargée négativement

63 P N Zone dépeuplée de porteurs de charge mobiles

64 P N Zone de déplétion

65 Polarisation de la jonction pn
La diode

66 jonction pn polarisée avec le + sur l’anode

67 + P N

68 E<0,7 V + P N

69 E>0,7 V + P N

70 E>0,7 V + P N

71 E>0,7 V + P N

72 E>0,7 V + P N

73 E>0,7 V + P N

74 E>0,7 V + P N

75 E>0,7 V + P N

76 E>0,7 V + P N

77 E>0,7 V + P N

78 E>0,7 V + P N

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80 jonction pn polarisée en sens inverse - sur l’anode

81 + P N

82 + P N

83 + P N

84 + P N

85 + P N Élargissement de la zone de déplétion

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87 Transistors à effet de champ

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

89 Symbole DRAIN GRILLE SOURCE Canal N

90 Symbole DRAIN GRILLE SOURCE Canal P

91 Source Grille Drain P N P Grille

92 Source Grille Drain P canal N P Grille

93 Source Grille Drain SiO2 P canal N P Grille

94 Source Grille Drain P N P Grille

95 Source Grille Drain P N P Grille

96 + S G D P N P G

97 zone de déplétion + S G D P N N N P G

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

99 iDS proportionnel à VDS
VGS = 0 iDS proportionnel à VDS VDS faible + S G D P N N N P G

100 Transistor en régime résistif
VGS = 0 iDS proportionnel à VDS VDS faible + S G D P N N N P G Transistor en régime résistif

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

102 iDScte Transistor en régime de pincement VGS = 0 VDS important 5 V +

103 iDS mA VGS= 0 V vDS 8 régime de pincement régime résistif 6 4 2 10 30
40 20 - 2 vDS - 4

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

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

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

107 Principe des TEC

108 vDS iDS mA VGS= 0 V VGS= -2 V VGS= -4 V VGS= -5,5 V VGS= -6,7 V 8 6 4
10 30 40 20 vDS - 2 - 4

109 vGS vDS iDS mA iDS mA VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4
20 VGS= -6,7 V vDS - 2 - 4

110 vGS vDS iDS mA iDS mA VGS= 0 V 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4
20 VGS= -6,7 V vDS - 2 - 4

111 vGS vDS iDS mA iDS mA VGS= 0 V iDSS 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V
4 4 VGS= -3 V 2 2 vGS 10 20 VGS= -6,7 V vDS - 2 - 4

112 vGS vDS iDS mA iDS mA VGS= 0 V iDSS 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V
4 4 VGS= -3 V 2 2 vGS 10 20 VGS= -6,7 V vDS -6 V -4 V -2 V - 2 - 4

113 vGS vDS iDS mA iDS mA VGS= 0 V iDSS 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V
4 4 VGS= -3 V 2 2 vGS 10 20 VGS= -6,7 V vDS -6 V -4 V -2 V - 2 - 4

114 vGS vDS iDS mA iDS mA VGS= 0 V iDSS 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V
4 4 VGS= -3 V 2 2 vGS 10 20 VGS= -6,7 V vDS -6 V -4 V -2 V - 2 - 4

115 vGS vDS vGSoff iDS mA iDS mA VGS= 0 V iDSS 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6
4 4 VGS= -3 V 2 2 vGS 10 20 VGS= -6,7 V vGSoff vDS -6 V -4 V -2 V - 2 - 4

116 vGS vDS Caractéristique de transfert pour VDS = 15 V iDS mA VGS= 0 V
iDSS 10 10 8 8 VGS= -1 V 6 6 VGS= -2 V 4 4 VGS= -3 V 2 2 vGSoff vGS 10 20 VGS= -6,7 V vDS -6 V -4 V -2 V - 2 - 4

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

118 vDS iDS mA VGS= 0 V 10 VGS= -1 V 8 VGS= -2 V 6 4 VGS= -3 V 2 20 10 - 2
- 4

119 Transistors à effet de champ
2. transistor M.O.S. 2.1. M.O.S. à appauvrissement - enrichissement

120 Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal N

121 SiO2 Source Grille Drain film métallique N N+ N+ P substrat Canal N

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

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

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

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

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

127 Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal P

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

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

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

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

132 Transistors à effet de champ
2. transistor M.O.S. 2.2. M.O.S. à enrichissement

133 Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal N

134 Canal N SiO2 film métallique VGS=0  il n’y a pas de canal Source
Grille Drain film métallique N+ N+ P substrat Canal N

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

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

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

138 Symbole DRAIN GRILLE substrat SOURCE Canal P

139 Canal P SiO2 film métallique VGS=0  il n’y a pas de canal Source
Grille Drain film métallique P+ P+ N substrat Canal P

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

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

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

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

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

145 MOS P = interrupteur fermé
DRAIN GRILLE GRILLE substrat substrat SOURCE

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

147 MOS P = interrupteur ouvert
DRAIN GRILLE GRILLE substrat substrat SOURCE

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

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

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

151 MOS N = interrupteur fermé
DRAIN GRILLE GRILLE substrat substrat SOURCE

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

153 MOS N = interrupteur ouvert
DRAIN GRILLE GRILLE substrat substrat SOURCE

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

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

156 Applications des MOS Circuits logiques

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159 That’s all Folks