Transistor a effet de champ

Un transistor à effet de champ (FET pour Field Effect Transistor) est un dispositif semiconducteur de la famille des transistors. Sa particularité est d'utiliser un champ électrique pour contrôler la forme et donc la conductivité d'un « canal » dans un matériau semiconducteur. Il concurrence le transistor bipolaire sur de nombreux domaines d'applications, tels que l'électronique numérique.

Sommaire 1 Historique 2 Présentation 3 Fonctionnement 4 Classification 4.1 JFET 4.2 MOSFET 4.3 MESFET 4.4 HEMT ou HFET 4.5 MODFET 4.6 CNFET 4.7 ChemFET 4.8 ISFET 4.9 EOSFET 4.10 ENFET 5 Applications 6 Voir aussi

Historique

Les transistors à effet de champ sont apparus dans les années 1960.

Présentation

					P
					N
JFET	MOSFET enr		MOSFET app	IGBT

Un transistor à effet de champ est un composant à trois broches : la Grille, le Drain et la Source.

On considère que la commande du transistor se fait par l'application d'une tension V_GS positive dans le cas d'un type N, négative dans le cas d'un type P.

Les caractéristiques de sortie sont liées au rapport tension/courant admissible entre le drain et la source, représenté par une résistance équivalente R_DSon lorsque le transistor est passant.

La pente (ou transconductance) du transistor est le rapport g = I_DS / U_GS . C'est l'inverse d'une résistance (donc une conductance). Plus elle est élevée, et plus le gain du transistor sera grand.

L'un des modèles les plus connus est le modèle 2N3819, toujours vendu de nos jours. Donnons ses caractéristiques :

– puissance maximale dissipée : 0,36 W

– tension drain-source maximale : 15 V

– pente : 2 à 6,5 mS

Comme les transistors MOS et MOSFET, les transistors à effet de champ sont plus fragiles que les transistors à jonction, notamment parce qu'ils peuvent claquer suite à une décharge d'électricité statique. C'est pourquoi on doit les protéger contre les surtensions d'origine statique ou dynamique afin d'éviter leur destruction.

– en court-circuitant les connexions externes pendant leur stockage, leur manipulation ou leur soudure.

– en les piquant dans des mousses conductrices.

Fonctionnement

Un transistor à effet de champ est un transistor unipolaire : son fonctionnement est basé sur l'action d'un champ électrique sur un canal composé d'un seul type de porteurs de charges mobiles. Ce canal est un semi-conducteur avec un excédent d'électrons (dopage de type N), ou de trous (dopage de type P). La présence d'un champ électrique peut autoriser la conduction électrique dans ce canal (transistor à enrichissement, ou enhancement) ou la réduire (transistor à appauvrissement, ou depletion).

Par rapport à un transistor à jonction ordinaire (NPN ou PNP), il présente l'intérêt d'avoir une grande impédance d'entrée (supérieure au mégohm), ce qui le rend intéressant dans certains montages (étage d'entrée d'un radiorécepteur, détecteur d'électricité statique...). Plus précisément, cette résistance d'entrée est la résistance de fuite de la jonction grille-source (GS) polarisée en inverse. La capacité d'entrée du transistor est faible (quelques picofarads). Cette résistance d'entrée élevée et cette faible capacité d'entrée donnent aux transistors à effet de champ des caractéristiques proches de celles des tubes à vide.

En réception radio, l'intérêt des transistors à effet de champ est :

– une meilleure sélectivité des circuits associés.

– un meilleur facteur de bruit (car la bande passante du circuit est réduite, du fait d'un amortissement moindre).

C'est pourquoi on les trouve souvent dans les schémas de préamplificateurs d'entrée, d'oscillateurs, de mélangeurs.

Classification

JFET

Un transistor de type JFET (Junction Field Effect Transistor ou transistor à effet de champ à jonction) présente une grille reliée au substrat. Dans le cas d'un canal dopé N, le substrat et la grille sont fortement dopés P+ et physiquement reliés au canal. Le drain et la source sont des îlots très fortement dopés N+ dans le canal, de part et d'autre de la grille. Dans le cas d'un canal dopé P, les dopages de chaque partie sont inversés, ainsi que les tensions de fonctionnement.

MOSFET

Un transistor de type MOSFET (Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor) présente une grille métallique électriquement isolée du substrat par un diélectrique de type SiO₂.

MESFET

HEMT ou HFET

C'est un transistror à haute mobilité d'électrons connu sous le nom aussi de transistor à effet de champ à hétérostructure.

MODFET

CNFET

ChemFET

ISFET

EOSFET

ENFET

Applications

Voir aussi

• Transistor
• Transistor à effet de champ à grille métal-oxyde
• Transistor bipolaire
• Transistor bipolaire à grille isolée
• Montages amplificateurs :
  • Pour transistor bipolaire :
    • Base commune
    • Collecteur commun
    • Émetteur commun
  • Pour transistor à effet de champ :
    • Drain commun
    • Grille commune
    • Source commune

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