²² .3 Etude dynamique du MOSFET:
Pour le modèle petits signaux du transistor MOS, on
utilise une linéarisation des équations du transistor autour de
son point de polarisation. Les éléments petits signaux peuvent
s'exprimer par : Id = gm .
Vg + gd .Vd
où gm et gd sont respectivement la transconductance et
conductance
du canal.
Le schéma électrique équivalent du
MOSFET en régime dynamique des petits signaux est
représenté sur la figure II-4. Il comporte outre, la
transconductance gm et la conductance gd, les capacités
parasites Cgs, Cgd et Cds, ainsi que les
résistances des zones de drain (Rd), de source (Rs) et de la
métallisation de grille (Rg).
Rg
Rd
Cgd
CgS
CdS
rdS
G
gm VgS
D
RS
S
Figure II-4: schéma équivalent du transistor
MOS.
CHAPTRE II Structure et principe de fonctionnement
du transistor MOS page :25
II .3.1 Calcul de la conductance et de la
transconductance:
dId
La conductance est définie par : g = . Dans la
région linéaire ( V d << V g - V T ) la
d
dV
d Vg
conductance est obtenue à partir de la relation (II
.15):
ì eff ox
g ( g T )
d = W. . C V V
- (II.18)
L
dI
g m = d
[
dV
g V .
d
Elle dépend linéairement de la tension grille. On
l'utilise sous la forme R ON = 1 gd :
résistance à l'état ON .
La transconductance est définie par :
En régime linéaire, elle est donnée par
:
W .ìeff.Cox
g m = .Vd (II .19)
L
En régime de saturation, elle est donnée par :
gm = W .ì
eff.Cox
(Vg - VT) (II .20)
L
gm
( A V)
0.0015
0.001
5 .10 4
0
|
|
|
Vg = 2 . 5 V
Vg = 2 V
|
|
|
|
|
Vg = 1 . 5 V
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 2 4 6 8 10
Vd ( V)
Figure II-5: variation de gm en fonction
de Vd
CHAPTRE ²² Structure et principe de
fonctionnement du transistor MOS page :26
On remarque que gm et gd
ont la même expression tant que QW peut être
considérée constante.
La relation (²² .14) est valable jusqu'au pincement et
le MOSFET idéal présente ensuite un courant
Id constant (une résistance drain-source8).
Expérimentalement les MOSFET présentent une pente
positive dans leurs caractéristiques I d (
Vd) au delà du pincement. Il existe donc une
résistance drain-source dans la région de
saturation exprimée par la relation
caractéristiques statiques.
dV d
r = obtenue en prenant la pente des
ds dI
g
d V
Cgs = 3
W·L· Cox
2 (II.21)
²² 3.2 Calcul des capacités:
Les capacités Cgs et
Cgd existent respectivement entre la grille et la source, et entre la
grille et le drain. La capacité totale sous la grille est fonction de la
capacité d'oxyde par unité de surface Cox et des
dimensions du transistor W et L ; elle est égale à
W.L.Cox. La capacité Cgs est une capacité
intrinsèque au fonctionnement du transistor dont la tension
vgs à ses bornes permet de moduler la conductance du canal.
En régime linéaire, les capacités Cgs
et Cgd sont équitablement réparties et sont donc
égales à 1/2 W.L.Cox. En régime saturé,
le canal se pince au voisinage du drain. La tension de drain influe alors
faiblement que ce soit sur la charge du canal ou de la grille. Par
conséquent, la partie intrinsèque de Cgd est quasiment
nulle en régime saturé. La capacité Cgd n'est
alors représentée que par la capacité parasite constante
due à la portion de grille chevauchant l'aire de drain. Cette
capacité est donc nettement inférieure à la
capacité Cgs en régime saturé.
La capacité Cgs en régime saturé
s'écrit :
| 
