Séance 2 Transistor bipolaire (suite) Transistors à effet de champ

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1 Séance 2 Transistor bipolaire (suite) Transistors à effet de champ
montages de base Transistors à effet de champ Principe Caractéristiques modèle petits signaux Montage source commune

2 Montage Emetteur - Commun
VCC i1 iC =b iB R1 i1 iB RC vs IB ve R1 ||R2 RC R1 ||R2 ve h11 RC R2 vs vs ve circuit équivalent en dynamique circuit équivalent simplifié VT à 20 °C G = vS / ve =- RC b/ h11 Gain en tension G inconvénient : Gain dépend de IC :effet EARLY solution : ajouter une résistance émetteur suffisamment importante par rapport aux fluctuations induites par l'effet EARLY(DVBE @10-4 DVCE ) ze= R1 || R2 ||h11 impédance d'entrée ze= ve/i1 impédance de sortie zs= vs/iC zs= RC

3 Montage Emetteur-Commun avec résistance émetteur
IB vs vs IB vs C ve RC R2 R2 R1 ||R2 ve RE ve RE RE RE >>bh11 1/ 2pCfinf << h11 circuit équivalent en dynamique G = vs/ve = -bRC /(h11 +(b+1)RE) Avantage : meilleure insensibilité par rapport à la Température Inconvénient : Gain en tension plus faible

4 Capacité de couplage & fréquence de coupure
VCC C RC iB vs vs h11 R1 vs ve R1 ||R2 RC ve ve RE RC IE1 RE R1 ||R2 R2 RE circuit équivalent en dynamique modèle équivalent en dynamique Pour un bon couplage il faut que winf >> wC winf : pulsation minimale des petits signaux wC : pulsation de coupure du dipôle d'entrée ve Re =R1 ||R2 ||(h11+(b+1)RE) dipole d'entrée: filtre passe - haut |ZC| <<Re wc = C Re pulsation de coupure

5 Montage à collecteur commun
VCC iB ve vs ve IB h11 rsource RE vs RE vs Rcharge RE v1 G = vs/ve = (b+1)RE /((b+1)RE +h11) Impédance d'entrée zE = ve / iB = (b+1)RE +h11 Impédance de sortie zS =(( rsource+h11/ (b+1) )|| RE) 1 Impédance d'entrée grande impédance de sortie faible Adaptateur d'impédance en tension

6 Montage à base commune circuit équivalent en dynamique G = bRC /h11
VCC R1 RC RC iB Cd ve vs RE RC iE ve vs vs RE ve R2 RE circuit équivalent en dynamique G = bRC /h11 Peu d'intérêt en basse fréquence car impédance d'entrée faible et impédance de sortie élevée Par contre très utile en haute fréquence où les effets des capacités internes du transistor sont prépondérants.

7 Transistor à Effet de Champ
3 ports : grille source drain Source de courant commandée par une tension Encombrement réduit par rapport au bipolaire => Densité d'intégration importante permet de réaliser facilement : - résistances - condensateurs => Systèmes complets construits uniquement à base de transistor à effet de champs

8 Transistor MOS

9 Fonctionnement VGS VGS < VT (tension de seuil): - pas de canal d'inversion=> IDS =0 IDS drain source VDS VGS >= VT et VGS -VT > VDS - établissement d'un canal d'inversion uniforme : transistor <=> résistance - résistance diminue si VGS augmente - IDS=K(W/L)(VGS - VT) VDS Région ohmique VGS >= VT et VGS -VT < VDS - pincement du canal - courant IDS indépendant de VDS - IDS =K(W/L)(VGS - VT)2 Région de saturation

10 Caractéristiques

11 Effet Early tension d'EARLY Effet :
Le courant drain-source n'est pas rigoureusement cnstant dans la zone saturée IDS =K(W/L)(VGS - VT)2 (1 + l VDS ) VA =1/l Cause : modulation de la longueur du canal avec un accroissement de la tension drain-source prise en compte de l'effet Early

12 Applications du transistor MOS
CMOS portes de transmission Grands signaux : fonctionnement en interrupteur portes de transmission circuits logiques Petits signaux amplificateurs sources & miroirs de courant

13 Transistor MOS en amplificateur
IDS= K(W/L)(VGS - VT)2 Fonctionnement petits signaux: transistor saturé dIDS= 2K(W/L)(VGS - VT)dVGS iDS= dIDS vDS= dVDS gm = 2K(W/L)(VGS - VT)=2 IDS /(VGS - VT) vGS= dVGS r0 = VA /IDS VA :tension de Early transistor FET saturé : source de courant à transconductane gm

14 modèle petits signaux du transistor MOS
gain en tension AV0 = -gm (RC ||r0 ) RC -gm RC (r0 >> RC)

15 Montage source commune
modèle équivalent petits signaux RE = Ra||Rb impédance d'entrée AV = -gm (RC ||r0 ||R1)= AV0 R1 /(Rs + R1) RS = RC||r0 impédance de sortie

16 modèle petits signaux montage différentiel MOS
vid = DvGS =vGS1-vGS2 DiDS= gm DvGS AV = DvS / vid = (r0|| RC ) gm