M2 Transistor à effet de champ (MOSFET)

Topique

La tension de grille contrôle le fonctionnement de ce transistor à effet de champ en modifiant électriquement le canal reliant le drain à la source. Tant que la tension de grille reste inférieure à la tension de seuil, ce canal n'acquiert pas la charge nécessaire à la conduction, comme le prévoit ce modèle. Lorsque la tension de grille dépasse la tension de seuil, elle provoque une augmentation de la charge du canal, et une augmentation supplémentaire de la tension de grille au-delà de ce seuil accroît encore cette charge. Ainsi, la tension de seuil définit la condition à partir de laquelle la grille peut contrôler efficacement la conduction entre le drain et la source.

La charge du canal générée par cette tension de grille dépend également de la capacité d'oxyde par unité de surface, qui détermine l'amplitude du contrôle électrostatique exercé par la grille sur le canal. Une capacité d'oxyde par unité de surface plus élevée entraîne une charge de canal plus importante pour un même dépassement de la tension de grille par rapport à la tension de seuil, tandis qu'une capacité d'oxyde par unité de surface plus faible entraîne une charge de canal plus faible. Ainsi, la capacité d'oxyde par unité de surface détermine la variation de la charge du canal en fonction de la tension de grille.

Cette charge du canal, à son tour, contrôle le courant de drain circulant entre le drain et la source. Lorsque la charge du canal augmente, sa capacité à supporter le courant de drain augmente également, bien que cette réponse dépende du mode de fonctionnement du transistor. En mode triode, le canal est conducteur sur toute sa longueur et le courant de drain est sensible à la tension de grille et à la différence de potentiel entre le drain et la source. Lorsque cette différence devient suffisamment importante, le transistor entre en saturation, et le courant de drain ne suit plus la même évolution qu'en mode triode. Ainsi, la charge du canal générée par la grille et le mode de fonctionnement déterminent conjointement le courant de drain.

Ce contrôle du courant de drain par la tension de grille constitue la fonction du transistor à effet de champ décrite par ce modèle à canal long. La capacité d'oxyde par unité de surface détermine l'influence de la tension de grille sur la charge du canal, la tension de seuil détermine le début de ce contrôle effectif, et la charge du canal détermine la conductivité du transistor en régimes triode et saturé. Le modèle permet ainsi de représenter comment une action électrique sur la grille contrôle la conduction entre le drain et la source dans un transistor à effet de champ à canal long. Lorsque la longueur du canal devient insuffisante, des effets de canal court apparaissent, nécessitant une correction par un autre modèle, tandis que la sensibilité du courant de drain à la commande de grille peut être caractérisée par la transconductance.

ID:4502