Qu'est-ce qu'un transistor MOS?
Le transistor MOS (Metal Oxide Semiconductor) est la pierre angulaire de la plupart des mémoires numériques, processeurs et puces logiques modernes. C'est également un élément commun à de nombreux circuits intégrés analogiques et à signaux mixtes. Ces transistors se retrouvent dans un grand nombre de dispositifs électroniques, des téléphones portables aux ordinateurs, en passant par les réfrigérateurs à commande numérique et les équipements médicaux électroniques. Le transistor MOS est assez polyvalent et peut fonctionner comme un commutateur, un amplificateur ou une résistance. Il est également connu en tant que type particulier de transistor à effet de champ (FET) appelé grille isolée (IGFET) ou MOS (MOSFET). L'effet de champ fait référence au champ électrique de la charge à la grille du transistor.
Le transistor MOS est fabriqué sur un substrat cristallin semi-conducteur, généralement en silicium. Le substrat est surmonté d'une fine couche isolante, souvent constituée de dioxyde de silicium. Au-dessus de cette couche se trouve la grille, généralement constituée de silicium métallique ou polycristallin. La région cristalline d’un côté de la porte est appelée la source, l’autre le drain. La source et le drain sont généralement "dopés" avec le même type de silicium; le canal sous la porte est "dopé" avec le type opposé. Cela forme une structure similaire à un transistor NPN ou PNP standard.
Un transistor MOS est généralement fabriqué sous forme de transistor PMOS ou NMOS. Un transistor PMOS a une source et un drain en silicium de type p; le canal sous la porte est de type n. Lorsqu'une tension négative est appliquée à la grille, le transistor s'allume. Cela permet à un courant de circuler entre la source et le drain. Lorsqu'une tension positive est appliquée à la porte, celle-ci s'éteint.
Un transistor NMOS est l’inverse: un canal de type p avec une source et un drain de type n. Lorsqu'une tension négative est appliquée à la grille d'un transistor NMOS, celui-ci s'éteint; une tension positive l'allume. L'un des avantages de NMOS par rapport à PMOS est la vitesse de commutation: NMOS est généralement plus rapide.
De nombreux circuits intégrés utilisent des portes logiques complémentaires MOS (CMOS). Une porte CMOS est composée de deux types de transistors câblés ensemble: un NMOS et un PMOS. Ces portes sont souvent privilégiées lorsque la consommation d'énergie est critique. Ils n'utilisent généralement aucune puissance tant que les transistors ne sont pas passés d'un état à l'autre.
Le MOSFET à mode de déplétion est un type spécial de transistor MOS pouvant être utilisé en tant que résistance. Sa zone de grille est fabriquée avec une couche supplémentaire entre l'isolant en dioxyde de silicium et le substrat. La couche est "dopée" avec le même type de silicium que les régions de drain et de source. Lorsqu'il n'y a pas de charge à la porte, cette couche conduit le courant. La résistance est déterminée par la taille du transistor lors de sa création. La présence d'une charge de grille désactive ce type de transistor MOS.
Comme la plupart des autres transistors, un transistor MOS peut amplifier un signal. La quantité de courant circulant entre la source et le drain varie avec le signal de porte. Certains transistors MOS sont construits et emballés individuellement pour supporter des courants importants. Ceux-ci peuvent être utilisés dans les alimentations à découpage, les amplificateurs haute puissance, les drivers de bobines et autres applications analogiques ou à signaux mixtes. La plupart des transistors MOS sont utilisés dans des circuits numériques à faible puissance et faible courant. Ceux-ci sont généralement inclus dans les puces avec d'autres pièces, plutôt que de rester seul.