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MOSFET

Apprenez la structure du MOSFET, la tension de seuil, la capacité de grille et la raison de la faible consommation du CMOS avec des QCM et leurs explications.

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Courbes I-V du MOSFET →

Consommation CMOS →

MOSFET : points clés

Un MOSFET est un transistor qui utilise la tension de grille pour créer une couche d'inversion (canal) à la surface du semi-conducteur et commander le courant entre source et drain. Comme la grille est séparée par un isolant mince, il ne circule presque aucun courant de grille en régime permanent.

La tension de seuil, les régimes linéaire et de saturation, les effets de canal court et les circuits CMOS associant nMOS et pMOS sont des thèmes essentiels pour comprendre les circuits intégrés.

Toutes les questions sur MOSFET (50)
  1. Quelle est la condition de mise en conduction d’un MOSFET à canal n à enrichissement ? (VGS : tension grille-source, Vth : tension de seuil)
  2. Si l’on amincit uniquement l’isolant de grille sans changer son matériau ni sa surface, comment évolue la capacité de grille par unité de surface ?
  3. Pourquoi la consommation statique (en régime établi) d’un inverseur CMOS est-elle faible ?
  4. Lorsqu’un MOSFET à canal long fonctionne en régime de saturation, à quoi le courant de drain ID est-il approximativement proportionnel ? (VGS : tension grille-source, Vth : tension de seuil)
  5. À dimensions égales, un nMOS fournit généralement plus de courant qu’un pMOS. Quelle en est la raison principale ?
  6. Dans un MOSFET à canal n, si l’on applique au substrat (body) une tension négative par rapport à la source (polarisation de substrat), comment évolue la tension de seuil ?
  7. Quelle est la caractéristique d’un MOSFET à appauvrissement ?
  8. Quelle valeur est la plus proche de la limite inférieure théorique, à température ambiante, de la pente sous le seuil d’un MOSFET (tension de grille nécessaire pour faire varier le courant de drain d’une décade sous le seuil) ?
  9. Quel est le comportement d’un MOSFET en régime linéaire, lorsque la tension drain-source VDS est suffisamment faible ?
  10. Quel est le but de la structure LDD (Lightly Doped Drain) d’un MOSFET ?
  11. Comment s’appelle le phénomène par lequel, dans un MOSFET en saturation, l’augmentation de la tension de drain raccourcit la longueur effective du canal et augmente légèrement le courant de drain ?
  12. Quelle est la définition de la transconductance gm d’un MOSFET ?
  13. Dans une structure MOS sur substrat de type p, quel est l’état de la surface du semi-conducteur lorsqu’une tension négative est appliquée à la grille ?
  14. Quelle conception permet de placer la tension de seuil logique d’un inverseur CMOS à environ la moitié de la tension d’alimentation ?
  15. Quel est l’avantage d’une porte de transmission, constituée d’un nMOS et d’un pMOS montés en parallèle ?
  16. Quelle destruction peut survenir si l’on applique entre grille et source d’un MOSFET une tension dépassant largement la valeur nominale ?
  17. Pour quelle raison principale la mobilité dans le canal d’un MOSFET est-elle inférieure à la mobilité dans le volume du cristal de silicium ?
  18. Dans un MOSFET à canal court, quelle est la cause principale pour laquelle le courant de drain devient inférieur à la loi quadratique en (VGS − Vth) et présente une dépendance proche d’une loi linéaire ?
  19. Quelle expression représente approximativement le temps de propagation d’une porte logique CMOS ? (C : capacité de charge, V : tension d’alimentation, I : courant de commande)
  20. Quel est le signe de la tension de seuil (référencée à la source) d’un MOSFET à canal p à enrichissement ?
  21. Comment s’appelle l’effet par lequel la capacité grille-drain paraît multipliée par (1 + gain) vue de l’entrée d’un amplificateur ?
  22. Avec une grille en polysilicium, quel problème entraîne la déplétion du polysilicium côté électrode de grille ?
  23. Quel est l’effet général d’un abaissement de la tension de seuil d’un MOSFET ?
  24. Quel est le montage correct des transistors d’une porte NAND CMOS à deux entrées ?
  25. Quel phénomène augmente le courant de fuite à l’état bloqué par un courant tunnel bande à bande dû au fort champ électrique dans la zone de recouvrement grille-drain ?
  26. Quel avantage de circuit découle du fait que la grille d’un MOSFET n’est pratiquement parcourue par aucun courant ?
  27. Quelle est la caractéristique d’un montage suiveur de source (drain commun) à MOSFET ?
  28. Comment évolue en général la valeur absolue de la tension de seuil d’un MOSFET lorsque la température augmente ?
  29. Comment modifier les dimensions d’un MOSFET pour augmenter son courant de drain ?
  30. Quelle combinaison regroupe les principales composantes du courant de fuite d’un MOSFET à l’état bloqué ?
  31. Quelle structure désigne le « MOS » de MOSFET ?
  32. Outre la grille, la source et le drain, quelle autre électrode possède un MOSFET ?
  33. Quels porteurs transportent le courant dans le canal d’un MOSFET à canal n ?
  34. Que signifie le « C (Complementary : complémentaire) » de CMOS ?
  35. Quelle description de la « résistance à l’état passant » d’un MOSFET utilisé comme interrupteur est correcte ?
  36. Dans un MOSFET de circuit intégré classique, quelle est la relation entre la source et le drain ?
  37. Quelle est la condition pour qu’un nMOSFET à canal long fonctionne en régime de saturation ? (on suppose VGS > Vth)
  38. Comment évolue la tension de seuil si l’on augmente la concentration de dopants de la région de canal (substrat p) d’un nMOSFET ?
  39. Si l’on épaissit l’isolant de grille sans changer les autres conditions, comment évolue en général l’amplitude de la tension de seuil d’un nMOSFET ?
  40. Quelle est la relation générale entre la longueur de grille d’un MOSFET (longueur de l’électrode de grille sur le masque ou après usinage) et la longueur effective du canal ?
  41. Quelle description du perçage (punch-through) d’un MOSFET est correcte ?
  42. Avec un transistor de passage (interrupteur) constitué d’un seul nMOSFET, grille à la tension d’alimentation VDD, jusqu’où monte approximativement la tension de sortie lorsqu’on transmet VDD de l’entrée vers la sortie ?
  43. Dans un inverseur CMOS, comment s’appelle le courant qui circule de l’alimentation vers la masse pendant la transition de l’entrée ?
  44. Quelle explication relative à la dépendance en température de la résistance à l’état passant justifie la facilité de mise en parallèle des MOSFET de puissance ?
  45. Dans la loi de réduction d’échelle de Dennard (à champ constant), quelle description est correcte lorsque les dimensions et la tension sont chacune divisées par k ?
  46. Quelle description de la tension de bandes plates d’une structure MOS est correcte ?
  47. Dans la caractéristique C-V haute fréquence d’une capacité MOS sur substrat p, quelle est la capacité lorsqu’une forte tension positive appliquée à la grille provoque une forte inversion ?
  48. Dans un MOSFET à isolant de grille très mince, quel est l’effet du fait que le pic de distribution des électrons de la couche d’inversion se situe légèrement en retrait de l’interface ?
  49. Quelle expression donne correctement la résistance de sortie petit signal ro d’un MOSFET en saturation, en fonction du coefficient de modulation de longueur de canal λ et du courant de drain ID ?
  50. Quelle est la condition généralement retenue de « forte inversion » pour définir la tension de seuil d’un MOSFET ? (φF : potentiel de Fermi)

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