8. Les nouveaux effets physiques « quantiques » apparaissant en nanoélectronique
• Le transistor à effet de champ :un composant à la physique « classique »
Le courant traversant un transistor à effet de champ est dû à un grand nombre d'électrons qui suivent des trajectoires aléatoires et moyennées. Plus précisément, les transistors produits au début de ce xxie siècle possèdent une grille de l'ordre de 0,13 μm de longueur et de 5 μm de largeur. Le nombre d'électrons assurant la conduction sous la grille est de l'ordre de 3 000. Soumis à un champ électrique dû à la tension entre électrodes de source et drain, chaque électron est accéléré. Il est cependant freiné par les chocs sur des espèces chimiques étrangères au cristal de silicium (les dopants) ou sur des atomes de silicium déplacés de leur position d'équilibre par l'agitation thermique. De ce fait, au lieu d'être uniformément accélérés, les électrons atteignent une vitesse limite. La distance entre les chocs est de l'ordre de quelques nanomètres à température ambiante, ce qui implique au moins 3 000 chocs durant le trajet source-drain. Le mouvement dû à ces chocs est aléatoire et ce n'est que la résultante du mouvement sur un grand nombre de chocs qui a lieu dans la direction de la force due au champ électrique, et à vitesse constante. Le courant passant à travers le transistor est donc la résultante du mouvement d'un grand nombre d'électrons effectuant chacun des trajectoires aléatoires, toutes différentes les unes des autres. Le transistor obéit donc à une physique classique : la nature corpusculaire des électrons est masquée par leur grand nombre et la phase de leur fonction d'onde varie lors de chaque choc.
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