2. Jonction NPN. Transistor bipolaire

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1 2. Jonction NPN. Transistor bipolaire
Cela correspond à la juxtaposition de 2 jonctions PN, inversées Ici, on va prendre la jonction BE polarisée en direct, et BC en inverse

2 Jonction BE polarisée en direct, et BC en inverse :
(base – collecteur)

3 La représentation schématique et électrique (2 types de transistors) :
Le courant à l’émetteur IE provient des électrons injectés dans la base. Le courant au collecteur IC provient des électrons qui ont traversé la base sans se faire recombiner. Ainsi, IC < IE puisque une partie est recombinée en passant dans la base. S’ajoute le courant venant de la base I S BC On peut alors écrire : Voir TD

4 3. Transistor unipolaire
Autrement appelé : transistor à effet de champ (FET) On a vu le transistor bipolaire. Il met en jeu 2 types de porteurs : les e- et h+. L’inconvénient : la recombinaison e-/h+. Il est de + en + remplacé par le transistor unipolaire, ou FET (Field Effect Transistor) (qui ne met en jeu qu’un seul type de porteur, n ou p. Il existe de nbx. Types de FET. Le + répandu est le MIS (Metal-insulator-Semicon). En techno Si : MOS (Metal – Oxide – Semicon) (déjà vu : gap SiO2 : vers 9 eV : très bon isolant) Cas du MOSFET à enrichissement : Schémas du MOS : 2 types de MOS : les nMOS : canal SC dopé n par inversion les pMOS : canal SC dopé p par inversion pMOS nMOS Dans les circuits utilisant la techno. MOS (par opposition à TTL), il y a combinaison de nMOS et pMOS Transistor-Transistor Logic Technologie C-MOS (C : complementary) S : source / G : grille / D : drain / B : base (substrat)

5 Cette techno. permet d’utiliser 1 même substrat (par ex
Cette techno. permet d’utiliser 1 même substrat (par ex. du Si dopé p, Si P) pour les 2 types de transistors, en les isolant les uns des autres par une jonction PN On utilise ici un substrat Si P (pMOS) VN VP On dope N (on diffuse un dopant N) sur une partie (qui constitue un caisson N dans un substrat P). On a partout une jonction PN qui, polarisée en inverse, sera isolante (on s’arrange pour avoir VN>VP  jonction bloquée On diffuse ensuite les S et D en P+ (+ car contact avec Al, dopant N …) On diffuse ensuite la grille (qui sera enterrée dans le SiO2) Ci-contre, 2 pMOS et nMOS côte-à-côte (vue de dessus)

6 Comment fonctionne un MOSFET ?
A partir du schéma énergétique : Notion de courbure de bande E vide E(m)f E c Sans polarisation, aucun phénomène particulier. Mais, si on applique une tension Va entre le métal et le semiconducteur, les bandes vont bouger. On maintient le métal à la masse. E f Isolant SiO2 E v Métal (Al) Si N E E vide eVa E(m)f On applique + Va E c Isolant SiO2 E f ion + Métal (Al) électron E v Si N E E vide Si on augmente la polarisation, Il se crée une inversion E(m)f eVa trou E c Isolant SiO2 Métal (Al) E f (trous dans la BV puisque Ef < EV) E v Si N Forme de dopage P dans du Si N

7 Si on reprend le schéma « physique » du MOSFET (ici pMOS à enrichissement)
(peut se noter pFET) VG = 0 VG < 0 VS < 0 VS < 0 VD à la masse VD à la masse Métal (Al) Métal (Al) Isolant SiO2 Isolant SiO2 p+ p+ p+ p+ Source Drain Source Drain Si N Si N La diode P+N source-substrat est polarisée en inverse  pas de courant Zone peuplée P par inversion Les trous circulent de drain vers source Etat OFF Etat ON