3. Principe de fonctionnement du transistor MOS
Le transistor MOS est généralement fait à base de silicium, matériau semi-conducteur (fig. 1). À l'état pur, le silicium, lorsqu'il se présente sous forme de cristal (état organisé), possède une faible conductibilité (c'est-à-dire une grande résistivité, proche de celle des isolants) qu'il est possible de contrôler par l'ajout d'impuretés. Elle peut ainsi varier de plusieurs ordres de grandeur si on y introduit, en très faibles quantités (à raison d'un atome pour 10 000), des atomes dits dopants, comme le bore ou l'arsenic. Ces derniers s'insèrent dans le cristal sans le déformer, en se substituant à des atomes de silicium. Ils en modifient le comportement électrique par création d'un surplus ou d'un manque d'électrons dans la structure.
Le silicium possède quatre électrons sur sa couche externe qui sont tous utilisés pour former le cristal. Les dopants présentent quant à eux, sur leur couche externe, soit cinq électrons (cas de l'arsenic), soit trois électrons (cas du bore). Le premier type d'atome dopant présente donc un électron excédentaire pour la structure du cristal. Cet électron supplémentaire, mobile, peut transporter un courant électrique ; le silicium est alors dit de type N (négatif) car les électrons constituent les porteurs majoritaires du courant (fig. 2a). En revanche, les dopants à trois électrons créent un manque d'électron dans la structure, donc un « trou ». Ce dernier se déplace en attirant les électrons des atomes voisins ; il peut donc aussi transporter un courant. Le silicium est alors dit de type P (positif) car les trous sont les porteurs majoritaires du courant (fig. 2b). Ainsi, le silicium dopé, qu'il soit de type N ou P, est conducteur puisqu'il possède des électrons ou des trous mobiles.
Une diode est constituée par une zone dopée N accolée à une zone dopée P (fig. 3). La zone de contact, la jonction PN, possède des caractéristiques remarquables : le courant électrique ne peut circuler que de la zone P vers la zone N, à condition que la tension appliquée so […]
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