Un groupe de transistors à effet de champ
Un transistor à effet de champ ou FET est un transistor, où le courant de sortie est contrôlé par un champ électrique. Le FET est parfois appelé transistor unipolaire car il implique un fonctionnement de type à porteuse unique. Les types de base de transistors FET sont complètement différents de BJT bases des transistors . Les FET sont des dispositifs semi-conducteurs à trois bornes, avec des bornes de source, de drain et de grille.
Les porteurs de charge sont des électrons ou des trous, qui s'écoulent de la source au drain à travers un canal actif. Ce flux d'électrons de la source au drain est contrôlé par la tension appliquée aux bornes de la grille et de la source.
Types de transistor FET
Les FET sont de deux types: les JFET ou les MOSFET.
Jonction FET
Un FET de jonction
Le transistor FET à jonction est un type de transistor à effet de champ qui peut être utilisé comme interrupteur à commande électrique. Le énergie électrique traverse un canal actif entre les sources et les bornes de drain. En appliquant un reverse tension de polarisation à la borne de grille , le canal est contraint de sorte que le courant électrique est complètement coupé.
Le transistor FET à jonction est disponible en deux polarités qui sont
JFET à canal N
Canal N JFET
Le canal N JFET est constitué d'une barre de type n sur les côtés de laquelle deux couches de type p sont dopées. Le canal des électrons constitue le canal N de l'appareil. Deux contacts ohmiques sont établis aux deux extrémités du dispositif à canal N, qui sont connectés ensemble pour former la borne de grille.
Les bornes de source et de drain sont prises des deux autres côtés de la barre. La différence de potentiel entre les bornes de source et de drain est appelée Vdd et la différence de potentiel entre la borne de source et de grille est appelée Vgs. Le flux de charge est dû au flux d'électrons de la source au drain.
Chaque fois qu’une tension positive est appliquée aux bornes de drain et de source, les électrons circulent de la source «S» vers la borne de drain «D», tandis que le courant de drain conventionnel Id traverse le drain vers la source. Lorsque le courant circule dans l'appareil, il est dans un seul état.
Lorsqu'une tension de polarité négative est appliquée à la borne de grille, une région d'appauvrissement est créée dans le canal. La largeur du canal est réduite, augmentant ainsi la résistance du canal entre la source et le drain. Étant donné que la jonction grille-source est polarisée en inverse et qu'aucun courant ne circule dans le dispositif, elle est en état d'arrêt.
Donc, fondamentalement, si la tension appliquée à la borne de grille est augmentée, moins de courant circulera de la source au drain.
Le JFET à canal N a une conductivité plus élevée que le JFET à canal P. Le JFET à canal N est donc un conducteur plus efficace que le JFET à canal P.
JFET à canal P
Le canal P JFET est constitué d'une barre de type P, sur les deux côtés de laquelle des couches de type n sont dopées. La borne de grille est formée en joignant les contacts ohmiques des deux côtés. Comme dans un JFET à canal N, les bornes de source et de drain sont prises des deux autres côtés de la barre. Un canal de type P, constitué de trous servant de porteurs de charge, est formé entre la borne de source et de drain.
Barre JFET canal P
Une tension négative appliquée aux bornes de drain et de source assure la circulation du courant de la source à la borne de drain et le dispositif fonctionne dans la région ohmique. Une tension positive appliquée à la borne de grille assure la réduction de la largeur du canal, augmentant ainsi la résistance du canal. Plus positive est la tension de grille, moins le courant circulant dans l'appareil.
Caractéristiques du transistor FET à jonction à canal p
Ci-dessous, la courbe caractéristique du transistor à effet de champ de jonction à canal p et les différents modes de fonctionnement du transistor.
Caractéristiques du transistor FET à jonction canal P
Région limite : Lorsque la tension appliquée à la borne de grille est suffisamment positive pour le canal la largeur doit être minimale , aucun courant ne circule. Cela provoque le périphérique à être dans la région coupée.
Région ohmique : Le courant traversant l'appareil est linéairement proportionnel à la tension appliquée jusqu'à ce qu'une tension de claquage soit atteinte. Dans cette région, le transistor présente une certaine résistance à la circulation du courant.
Région de saturation : Lorsque la tension drain-source atteint une valeur telle que le courant traversant l'appareil est constant avec la tension drain-source et ne varie qu'avec la tension grille-source, on dit que l'appareil est dans la région de saturation.
Décomposer la région : Lorsque la tension drain-source atteint une valeur qui provoque la rupture de la région d'appauvrissement, provoquant une augmentation brutale du courant de drain, le dispositif est dit être dans la région de claquage. Cette région de claquage est atteinte plus tôt pour une valeur inférieure de tension drain-source lorsque la tension grille-source est plus positive.
Transistor MOSFET
Transistor MOSFET
Le transistor MOSFET comme son nom l'indique est une barre semi-conductrice de type p (type n) (avec deux régions de type n fortement dopées diffusées en elle) avec une couche d'oxyde métallique déposée sur sa surface et des trous retirés de la couche pour former la source et bornes de vidange. Une couche métallique est déposée sur la couche d'oxyde pour former la borne de grille. L'une des applications de base des transistors à effet de champ est l'utilisation d'un MOSFET comme interrupteur.
Ce type de transistor FET a trois bornes, qui sont la source, le drain et la grille. La tension appliquée à la borne de grille contrôle le flux de courant de la source au drain. La présence d'une couche isolante d'oxyde métallique conduit le dispositif à une impédance d'entrée élevée.
Types de transistor MOSFET en fonction des modes de fonctionnement
Un transistor MOSFET est le type de transistor à effet de champ le plus couramment utilisé. Le fonctionnement du MOSFET est réalisé dans deux modes, sur la base desquels les transistors MOSFET sont classés. Le fonctionnement du MOSFET en mode amélioration consiste en une formation progressive d'un canal alors qu'en mode d'appauvrissement MOSFET, il consiste en un canal déjà diffusé. Une application avancée de MOSFET est CMOS .
Transistor MOSFET d'amélioration
Lorsqu'une tension négative est appliquée à la borne de grille du MOSFET, les porteurs ou trous porteurs de charge positive s'accumulent plus près de la couche d'oxyde. Un canal est formé de la source à la borne de drain.
Transistor MOSFET d'amélioration
Au fur et à mesure que la tension devient plus négative, la largeur du canal augmente et le courant circule de la source à la borne de drain. Ainsi, comme le flux de courant «augmente» avec la tension de grille appliquée, ce dispositif est appelé MOSFET de type Enhancement.
Transistor MOSFET à mode d'épuisement
Un MOSFET en mode d'appauvrissement consiste en un canal diffusé entre le drain et le terminal source. En l'absence de tension de grille, le courant circule de la source au drain à cause du canal.
Transistor MOSFET en mode de déplétion
Lorsque cette tension de grille est rendue négative, des charges positives s'accumulent dans le canal.
Cela provoque une région d'épuisement ou une région de charges immobiles dans le canal et gêne la circulation du courant. Ainsi, comme le flux de courant est affecté par la formation de la région d'appauvrissement, ce dispositif est appelé MOSFET en mode d'appauvrissement.
Applications impliquant MOSFET comme commutateur
Contrôle de la vitesse du moteur BLDC
Le MOSFET peut être utilisé comme interrupteur pour faire fonctionner un moteur à courant continu. Ici, un transistor est utilisé pour déclencher le MOSFET. Les signaux PWM d'un microcontrôleur sont utilisés pour activer ou désactiver le transistor.
Contrôle de la vitesse du moteur BLDC
Un signal logique bas provenant de la broche du microcontrôleur entraîne le fonctionnement du coupleur OPTO, générant un signal logique haut à sa sortie. Le transistor PNP est coupé et, en conséquence, le MOSFET est déclenché et mis en marche. Les bornes de drain et de source sont court-circuitées et le courant circule vers les enroulements du moteur de sorte qu'il commence à tourner. Les signaux PWM garantissent contrôle de la vitesse du moteur .
Pilotage d'un réseau de LED:
Pilotage d'un réseau de LED
Le fonctionnement du MOSFET en tant que commutateur implique l'application de contrôle de l'intensité d'un réseau de LED. Ici, un transistor, piloté par des signaux provenant de sources externes comme un microcontrôleur, est utilisé pour piloter le MOSFET. Lorsque le transistor est désactivé, le MOSFET reçoit l'alimentation et est mis en marche, fournissant ainsi une polarisation appropriée au réseau de LED.
Commutation de la lampe à l'aide du MOSFET:
Commutation de la lampe à l'aide du MOSFET
Le MOSFET peut être utilisé comme interrupteur pour contrôler la commutation des lampes. Ici aussi, le MOSFET est déclenché à l'aide d'un commutateur à transistor. Les signaux PWM provenant d'une source externe comme un microcontrôleur sont utilisés pour contrôler la conduction du transistor et en conséquence le MOSFET s'allume ou s'éteint, contrôlant ainsi la commutation de la lampe.
Nous espérons que nous avons réussi à fournir les meilleures connaissances aux lecteurs sur le sujet des transistors à effet de champ. Nous aimerions que les lecteurs répondent à une question simple: en quoi les FET sont-ils différents des BJT et pourquoi ils sont plus utilisés comparativement.
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Crédits photo
Un groupe de transistors à effet de champ par alibaba
Canal N JFET par Solarbotics
Barre JFET canal P par wikimedia
Courbe de caractéristiques JFET canal P par apprentissage de l'électronique
Transistor MOSFET par imimg
Transistor MOSFET d'amélioration par circuit aujourd'hui
