Transistor MOS | C'est le principe de fonctionnement et les utilisations importantes | Caractéristiques IV

Sujet de discussion: Transistor MOS

Qu'est-ce que le transistor MOS?

Un métal-oxyde-semi-conducteur ou 'Transistor MOS est reconnu pour son fonctionnement comme une opération de commutation idéale. Une puce de transistor MOS fonctionne comme un courant et un condensateur fiables des transistors et de ses fils.

une structure MOS en région Inversion, Saturation et Depletion, Crédit image - Olivier Deleage et Peter Scott, Fonctionnement du MOSFETCC BY-SA 3.0

Dans la figure ci-dessous, nous pouvons voir quelques schémas réguliers de transistors MOS qui sont couramment utilisés

Transistors MOS
schémas réguliers des transistors MOS

Nous utilisons généralement les différents symboles terminaux, c'est-à-dire, la figure quand le corps avec le substrat ou la connexion de puits doit être montré.

Principe de fonctionnement du transistor MOS:

Pour être un dispositif porteur majoritaire, un transistor MOS transporte le courant entre sa source et son drain. Ce transistor est régulé avec une tension régulière appliquée à la grille du MOS respectif. Dans un transistor n-MOS, les électrons agissent comme un porteur majoritaire tandis que dans un type p-MOS, Holes agit comme un porteur majoritaire. Un transistor MOS est examiné avec une structure MOS isolée avec une grille et un corps inclus pour connaître ses propriétés ou la figure de comportement ci-dessous donne une structure simple de MOS. La couche la plus haute de la structure MOS est constituée d'un conducteur.

C'est très bon pour transporter des courants pour n'importe quelle charge; qui est reconnue comme la porte. Les transistors fabriqués au tout début utilisaient des grilles métalliques; avec l'augmentation de la période de temps, les grilles de transistor ont été changées et du polysilicium est utilisé. La couche intermédiaire intermédiaire d'un MOS est constituée d'un mince film isolant d'oxyde de silicium qui est généralement identifié comme l'oxyde de grille. La couche au niveau inférieur est dopée avec du silicone.

Si nous appliquons une tension négative dans la grille, une charge négative sur la grille est produite. Au-delà de la porte, les trous sont attirés vers la région car les porteurs de mobilité sont chargés d'énergie positive. C'est ce qu'on appelle le mode d'accumulation.

Sur la figure (b), une tension très minimale est fournie à la grille, que nous obtenons à partir d'une charge positive sur la grille. Pour former une région d'appauvrissement, les trous du corps qui sont générés par la répulsion, s'accumulent sous la porte.

Sur la figure (c), la tension de seuil Vt est fournie et peu d'électrons sont attachés à cette zone.

Couche d'inversion:

La couche conductrice des électrons dans le corps de type p est considérée comme une «couche d'inversion».

Ici, la tension de seuil dépend de deux paramètres, ils sont - 1. Les dopants du MOS 2. L'épaisseur de la couche d'oxyde. C'est régulièrement positif mais ils peuvent aussi être transformés en négatifs. Le transistor nMOS comporte des piles de MOS entre les deux régions de type n appelées source et drain.

À ce stade, la tension porte-source Vgs <la tension de seuil (Vt). La source et le drain n'ont pas d'électrons libres des deux côtés. Lorsque la source ne fonctionne pas, c'est-à-dire à l'état fondamental, les jonctions sont dites polarisées en inverse, donc aucun courant ne circule. Lorsque le transistor est dit OFF, ce mode de fonctionnement est appelé coupure.

le courant est 0 si nous le comparons avec un transistor ON. La tension de grille est supérieure à la tension de seuil. Maintenant, si une région d'inversion d'électrons qui sont le canal, fait un pont entre la source et le drain et crée un chemin conducteur et active le transistor. L'augmentation du nombre de porteurs totaux et les augmentations de conductivité sont proportionnelles l'une à l'autre par rapport à la tension de grille appliquée.

La tension de drain - La tension de source est donnée par:

 VDS = Vgs - Vgd . Quand, VDS = 0 (c'est-à-dire, Vgs = Vgd),

il n'existe pas de tel champ électrique pour produire du courant du drain à la source.

 Canal d'inversion et obtention de la tension de seuil (IV), Crédit d'image - Saumitra R Mehrotra & Gerhard Klimeck, modifié par ZéphyrisFormation de seuil maintenant, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Quand, la tension (Vds ) est appliqué au drain, et le courant Ids conduit par le canal de drain à la source. Si Vds devient plus grand que Vgd <Vt, le canal ne semble pas avoir de changement près du drain et il est donc à l'état désactivé. Même après cela, la conduction se poursuit à l'aide de l'électron dérivé qui est généré par la tension + ve.

 Lorsque les électrons atteignent la terminaison du canal, la région d'appauvrissement adjacente au drain est accélérée en direction de celui-ci. Les électrons injectés accélèrent ce processus.

Mode de saturation:

Dans ce mode, le courant Ids est contrôlé par la tension de grille et se termine par le drain uniquement lorsqu'il atteint au-delà de la tension de drain.

VI Caractéristiques du transistor MOS

Les caractéristiques VI du transistor MOS ont trois régions de fonctionnement:

  • au jugement, Région de coupure ou sous-seuil.
  • La région linéaire.
  • La région de saturation.

La longueur du canal dans un transistor n-MOS est plus longue et le champ électrique entre la source à drainer est comparativement faible. Le canal est généralement identifié comme le `` canal long '', idéal, 1st ordre, ou modèle Shockley tout en étant caractérisé comme une figure.

Le modèle à canal long représente un courant qui traverse un transistor OFF. Il est très bas ou 0. La porte attire les porteurs pour construire un canal dans son état OFF (Vgs> Vt). Dans la région source-drain, les électrons continuent de circuler à une vitesse uniforme.

La charge de la plaque de condensateur est donnée par - Q = CV.

Ainsi, la charge dans le canal Qchaine is

                                    Qchaine = Cg(Vgc - Vt)

Le graphique ci-dessus montre les caractéristiques IV du transistor.

 Dans le graphique particulier, le courant qui circule est '0' pour les tensions de grille inférieures à Vt. Le courant augmente lorsque la tension de grille augmente en conséquence linéairement avec Vds pour petit Vds. Comme Vds s'approche du point de saturation Vdsat = VGT, décline actuellement et finit par devenir indépendante.

 Les transistors pMOS se comportent de manière inversée par rapport au transistor n-MOS donc toutes les tensions et tous les courants sont ici négatifs, ici le courant circule de source en drain et la fluidité des trous dans un silicium est généralement inférieure à celle des électrons.

 Ainsi, un transistor p-MOS produit moins de courant qu'un transistor n-MOS de même taille et caractéristiques. Ici µn et µp = mobilité des électrons et des trous dans les transistors n-MOS et p-MOS, respectivement. Le rapport de mobilité µn / µp se situe entre 2 et 3. Les transistors p-MOS ont la même géométrie qu'un nMOS.

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À propos de Soumali Bhattacharya

Je suis actuellement investi dans le domaine de l'électronique et de la communication.
Mes articles se concentrent sur les principaux domaines de l'électronique de base dans une approche très simple mais informative.
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