MOS = Metal Oxyd Silicium 1°) LES TRANSISTORS E

MOS = Metal Oxyd Silicium
1°) LES TRANSISTORS E-MOS :
Il s'agit d'un transistor à effet de champ dont la grille est isolée du canal par un isolant .
A l'état repos : sans alimentation de l'électrode de commande , il est bloqué : le courant
principal ne circule pas = interrupteur ouvert.
Il ne peut fonctionner qu'en régime d'enrichissement , cela signifie qu'on peut le rendre
conducteur uniquement si on enrichit son canal en électrons.
Symbole du composant :
E MOS canal N
D : DRAIN
E MOS canal P
S : SOURCE
G : GRILLE
La grille étant l'électrode de commande du transistor
Le drain et la source : les électrodes de sortie .
Analogie avec le transistor bipolaire : Grille = Base , Source = Emetteur , Drain =
Collecteur .
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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Constitution :
E MOS canal N
E MOS canal P
2°)POLARISATION ET FONCTIONNEMENT DU E MOS CANAL N
Montage :
a)On applique entre la grille et la source une tension faiblement positive :
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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Il n'y a pas suffisamment de charges positives sur la grille pour repousser les charges
positives du substrat.
Le canal s'ouvre un peu mais les électrons ne peuvent pas circuler du drain vers la
source .
On a donc Id=Is=0 et Vds = Vdd
Du fait qu'il y ait un isolant entre la grille et le substrat , aucun courant ne peut circuler
dans la grille .
On peut commander ce transistor seulement en tension .
La résistance d'entrée de ce transistor est très grande , plusieurs mégohms .On peut
considérer qu'il n'y a pas de consommation au niveau de la grille .
La résistance entre drain et source est également très grande à l'état bloqué (Rds off ).
b)On applique entre la grille et la source une tension fortement positive :
Il y a suffisamment de charges positives sur la grille pour repousser les charges positives
du substrat et permettre ainsi l'ouverture du canal .
Un courant circule du drain vers la source , Id différent de zéro et Vds < Vdd.
Si le canal est pleinement ouvert alors le transistor est saturé , Id = Id maxi et Vds = 0V (
Vds sat ).
Le transistor se comporte comme un interrupteur fermé .
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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La résistance entre drain et source à l'état saturé ( Rdson ) est très faible (< 1 ohm).
Il faut appliquer une tension Grille-Source minimum si on veut rendre le transistor
passant
Cette tension s'appelle : Vgsth
( th = threshold = seuil )
Si Vgs < Vgsth alors transistor bloqué
Si Vgs > Vgsth alors transistor saturé
Les transistors E MOS sont généralement utilisés en COMMUTATION
c)On applique entre la grille et la source une tension négative:
Les charges négatives sur la grille attirent des charges positives du substrat .
Le canal a donc tendance à se fermer encore plus .
Aucun courant ne peut circuler entre le drain et la source .
On a donc Id = 0 et Vds = Vdd.
Le transistor est bloqué.
d)Caractéristique de grille : Id = f ( Vgs )
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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On obtient la caractéristique suivante :
Tant que Vgs < Vgsth , Id = 0
Cette courbe a une forme parabolique dont l'équation est : Id = K.(Vgs - Vgsth)2
K est une constante de proportionnalité qui dépend du MOS utilisé , les constructeurs
donnent généralement les coordonnées d'un point (Vgs1 , Id1 ).
Exemple : Un transistor E MOS a les caractéristiques suivantes : Id1 = 8 mA ; Vgs1 =
5V ; Vgsth = 3V
On obtient K = 0.002 , d' ou l'équation de la caractéristique de grille :
Id( mA ) = 0.002.(Vgs - 3)2
e)Caractéristique de sortie : Id = f( Vds ) avec Vgs = constante .
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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Plus Vgs est grand et plus Id est grand , la tension Grille- Source contrôle le courant
drain
Pour de faibles tensions Vds , Id est proportionnel à Vds , c'est la zone de
fonctionnement ohmique , le transistor se comporte comme une résistance dont on peut
faire varier sa valeur en réglant la tension Vgs.
Pour des valeurs supérieures de Vds , le courant Id ne croit plus , l'ouverture du canal
étant constante et fixée par la tension Vgs.
Remarque : En général on retrouve dans un boîtier , le transistor MOS et en parallèle
inverse entre drain et source une diode de protection. C'est pour cela qu'on applique la
polarité positive coté drain ( pour un E MOS canal N ).
3°) FONCTIONNEMENT DU E MOS CANAL P :
De la même manière que pour le E MOS canal N : si la tension Grille-Source Vgs est
inférieure à Vgsth , le transistor sera bloqué.
Pour ouvrir son canal et le rendre conducteur il faudra lui appliquer une tension GrilleSource négative suffisante .
Si Vgs < Vgsth alors transistor bloqué
Si Vgs > Vgsth alors transistor saturé
4°)APPLICATION AUX FONCTIONS LOGIQUES :
Pour les montages suivants , compléter la table de vérité en précisant l'état des
transistors ( bloqués ou passants ) ainsi que l' état de la sortie.
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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On prendra les notations suivantes :
B : transistor bloqué
S : transistor saturé
1 : +Vdd
0:0V
Vdd = 12 V et Vgs = 4V
Montage n° 1 :
Nom de la fonction logique réalisée :
Montage n° 2 :
Nom de la fonction logique réalisée :
Montage n° 3 :
M. ALLAMAND
LP. ALFRED DE MUSSET
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E1
E2
T1
T2
0
0
0
1
1
0
1
1
Nom de la fonction logique réalisée :
M. ALLAMAND
T3
LP. ALFRED DE MUSSET
T4
S
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