11. Le transistor à effet de champ.

Première Année
Programme de Formation des Techniciens Spécialisés en
Électronique
DIRECTION DE LA RECHERCHE ET INGENIERIE DE LA FORMATION
Septembre 1995
Cours 11
Le Transistor à Effet de
Champ

TABLE DES MATIÈRES
11. LE TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP. 11-1
11.1 Principe de fonctionnement 11-1
11.2 Caractéristiques d'un JFET 11-2
11.3 Courbes id(uds) et id(ugs) 11-2
11.4 Polarisation d'un JFET 11-4
11.4.1 Polarisation simple 11-4
11.4.2 Polarisation automatique 11-5

Le Transistor à Effet de Champ page 11-1
11. Le transistor à effet de champ.
11.1 Principe de fonctionnement
La principale différence entre un transistor bipolaire et un transistor à effet de champ, est
que le premier est contrôlé par un courant et que le deuxième est contrôlé par une tension.
La construction d'un transistor à effet de champ de type N consiste en un barreau de semi-
conducteur de type N étranglé par un beignet de type P. Un transistor à effet de champ de
type P a un barreau de type P et un beignet de type N. La partie inférieure est appelée la
source, la partie supérieure est appelée le drain et entre les deux on retrouve la grille.
C'est par un espace étroit (Figure 11-1) que les électrons doivent passer pour se déplacer
de la source au drain. La largeur de ce canal est importante parce que c'est elle qui
détermine le courant traversant le JFET (de l'anglais "Junction field effect transistor").
Source
Drain
Grille
N
P
Barreau de typeN
Beignet de type P
P
D
G
S
N
D
S
G
Figure 11-1
La grille et le barreau forment une jonction PN. La zone d'appauvrissement autour de
cette jonction étant isolante, l'épaisseur de celle-ci contrôlera la dimension du canal au
centre du beignet. Dans le cas d'un JFET de type N, la grille sera polarisée par une tension
négative par rapport au barreau. Le but est d'obtenir une zone d'appauvrissement dont
l'épaisseur est ajustée par la tension UGS. Plus cette tension sera grande, plus le canal sera
petit et moins de courant pourra alors traverser la structure du JFET. La Figure 11-2
montre les polarités normales d'utilisation d'un JFET de type N et de type P.

Le Transistor à Effet de Champ page 11-2
D
S
G
Ugg
Udd
ID
+
_
+
_
D
S
G
Ugg
Udd
ID
+
_
+
_
Type N
Type P
Figure 11-2
Un transistor à effet de champ ne demande à toute fin pratique aucun courant de grille
pour fonctionner. Ceci a comme qualité de produire une impédance d'entrée d'un valeur
extrêmement élevée. Les entrées d'un amplificateur opérationnel de type TL071, par
exemple, ont une impédance de 1 T!
11.2 Caractéristiques d'un JFET
Tout comme dans le cas des transistors bipolaires, il est nécessaire de polariser de
polariser un JFET. Il faut donc déterminer la tension UGS qui produira le courant de drain
(ID) désiré.
11.3 Courbes id(Uds) et id(Ugs)
La Figure 11-3 montre la relation entre le courant de drain ID et la tension UDS pour des
valeurs de UGS données. Remarquez la similitude entre ces courbes et celles d'un
transistor bipolaire IC(UCE). Les différences sont la tension de saturation qui est plus
élevée et qui change selon de UGS et le faite que les courbes ne sont pas espacées
régulièrement.
ID
UDS
UGS = 0V
UGS = -1V
UGS = -2V
UGS = -3V
UGSoff = -4V
IDSS
10mA
5mA
2,5mA
1,25mA
Up = | UGSoff |
BUgds
Zone d'utilisation
Figure 11-3
Les valeurs inscrites à la Figure 11-3 sont à titre d'exemple. Voici ce qu'elles signifient.
 IDSS est le courant de drain lorsque UGS = 0V
 UGSoff est la tension entre grille et source nécessaire pour bloquér le JFET.
 Up (tension de pincement) est la tension de saturation du transistor @ IDSS.
 BUgds ("break down voltage") est la tension de rupture du JFET.

Le Transistor à Effet de Champ page 11-3
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
UGS
ID
Figure 11-4 : Courbe de transconductance
À la Figure 11-4, on retrouve la relation mathématique normalisée entre ID et UGS. Cette
relation est vrai en autant que le JFET soit utilisé dans la zone d'opération (Figure 11-3).
Cette relation est quadratique et ceci explique l'espacement irrégulier entre les courbes.
Cette courbe est un outil de travail important. On l'appelle aussi la courbe de
transconductance.
La courbe de la Figure 11-4 correspond à l'équation mathématique suivante.
ID = IDSS x (1 - UGS / UGSoff)2
ou encore
UGS = -UGSoff x (û(ID / IDSS) -1)