Développement de modèles pour l'évaluation des performances ...

Chapitre I: Le transistor MOSFET: fonctionnement, miniaturisation et architectures.
La dernière inconnue est la valeur de la charge de déplétion au seuil. Celle-ci est évaluée avec son expression
classique, donnée dans la littérature [Sze 81] :
Eq. I-13
Avec √ Eq. I-14
Finalement, la tension de seuil est donnée par l’expression:
√
Eq. I-15
tel-00820068, version 1 - 3 May 2013
La tension de seuil de la capacité MOS est donc celle du transistor MOSFET si on néglige l’existence de la source et
du drain. Cela correspond au cas où la longueur de grille est suffisamment importante pour rendre l’impact de la
source et du drain sur le canal de conduction, et donc sur la tension de seuil, négligeable. L’équation I-15 donne
donc la tension de seuil V th pour un transistor NMOS à canal long. De manière plus adaptée au transistor MOSFET,
la tension de seuil est définie par la tension à appliquer sur la grille pour permettre aux porteurs minoritaires
(provenant des source-drains) de franchir la barrière de potentiel existant entre la source et le drain.
A ce stade, en considérant que le transistor MOSFET se comporte comme un interrupteur commandé en tension
parfait, avec un passage de l’état bloqué à l’état passant ayant lieu pour V g =V th , on obtient la caractéristique
courant-tension idéale de la Figure I-6. Dans le cas idéal, le courant drain-source I ds est nul lorsque V g V th .
Pour un transistor PMOS, la tension de seuil est négative du fait du changement de signe des charges dans le
silicium et l’équation I-15 donne la valeur absolue de la tension de seuil du transistor.
I ds
1
Etat
bloqué
Etat
passant
0
V th
Figure I-6 : Caractéristique courant-tension d’un transistor MOSFET idéal.
V g
I.B. Le transistor MOSFET réel
Le fonctionnement du transistor n’est cependant pas idéal :
A l’état bloqué (V g V th ) : le courant drain-source ne sature pas parfaitement. La description du
comportement du courant I ds dans cet état est donnée par le paragraphe I.B.2.
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