MOS à enrichissement

Structure et fonctionnement

Dans un MOS à enrichissement, le substrat s'étend jusqu'à la couche du dioxyde de silicium, il y'a plus de canal entre le Drain et la Source.

Fonctionnement

Lorsque V_GS=0 la source V_DD tente de faire circuler les électrons de S vers D. Mais le substrat n'ayant que quelques porteurs minoritaires, le courant entre S et D est nul. C'est pour cette raison que le MOS à enrichissement est appelé MOS normalement bloqué.
Lorsque V_GS>0 la Grille et le substrat ressemble à deux plaques d'un condensateur séparé par un isolant. La Grille attire les électrons libres de S dans le point inférieur gauche de S dans le point inférieur gauche de la couche P.
Si la Grille est suffisamment positive assez d'électron sont attirés pour former une mince couche d'électron entre S et D. Ainsi un matériau du type N se forme près du S_iO₂. On appelle cette couche d'électron libre la couche d'inversion du type N. La tension minimale V_GS qui crée la couche d'inversion du type N est appelée tension de seuil et notée V_GS(th)
Si V_GS<V_GS(th) alors i_D=0.
Pour que la Grille commande mieux le courant Drain, la couche S_iO₂ doit être aussi mince que possible. Par ailleurs la tension V_GS ne doit pas dépasser une certaine valeur maximale appelée V_GSmax sous peine de destruction. Pour cette raison, on protège certains MOS intérieurement par des Zener.

Cependant le type de polarisation propre au MOS à enrichissement est la polarisation à réaction de Drain.

Quand le MOS conduit il y'a le courant Drain I_{D passant.
IG}=0 ; V_GS=V_DS>0
avec V_GS supérieur ou égale à V_GS(th).
Arbitrairement la fiche technique donne la valeur de I_D passant pour V_GS=V_GS passant. Pour un point de repos donné on choisit alors la valeur de R_D R_D=(V_DD-V_DS(passant))/I_D(passant)

Application de MOS à enrichissement

Echantillonneur bloqueur:

Le MOS se comporte comme un interrupteur pouvant être monté en parallèle ou en série avec la charge. Le MOS à enrichissement convient parfaitement aux circuits de commutation parce qu'il est normalement bloqué.
Un échantillonneur bloqueur est un dispositif permettant de prélever et conserver à intervalle régulier les valeurs d'un signal appliqué à son entrée.

Quand V_i passe au niveau haut, le MOS conduit, C se charge jusqu'à V_A avec une constante r_DS, C très petite. Quand V_i est au niveau bas le MOS s'ouvre, le condensateur se décharge sur R_L avec une constante de temps très grande R_LC par rapport à la période de V_i conséquence V₀ demeure à VA.

L'inverseur CMOS:

On le construit à l'aide des transistors PMOS ou CMOS.
Leur symbole est:

Leur caractéristique est:

Si V_i<V_DD/2 alors V_S=V_DD
Si V_i>V_DD/2 alors V_S=0
Il existe aussi des portes NAND CMOS donc le symbole est le suivant:

D'une manière générale on réalise les CMOS dans les circuits numériques en particulier pour leur faible consommation.