NMOS à charge par appauvrissement (Depletion-load NMOS)

NMOS à charge par appauvrissement (Depletion-load NMOS)

Aujourd’hui, on va voir en détail le fonctionnement et les caractéristiques du NMOS à charge par appauvrissement, une configuration utilisée dans les circuits intégrés pour réaliser des charges actives sans alimentation externe. Ce type de transistor permet d’améliorer la densité et la performance des circuits numériques, notamment dans les technologies CMOS et NMOS classiques.

Principe de fonctionnement

Le transistor NMOS à charge par appauvrissement est un transistor à canal n dopé de manière à ce qu’il soit normalement conducteur, même lorsque la tension de grille est nulle ou négative par rapport à la source. Il est dit « à charge par appauvrissement » car il agit comme une résistance active variable, modulée par la tension appliquée sur sa grille.

• Canal normalement ouvert : Contrairement au transistor à enrichissement, le canal existe sans polarisation positive.
• Charge active : Il sert de charge résistive dans les circuits logiques NMOS, remplaçant la charge résistive classique, ce qui réduit la surface et la consommation.
• Caractéristique en régime linéaire : Le courant dépend de la tension grille-source et varie de manière contrôlée, offrant une meilleure performance que les résistances simples.

Utilisation dans les circuits logiques NMOS

Le NMOS à charge par appauvrissement est souvent utilisé dans les circuits logiques NMOS comme élément de charge active :

1. Remplacement des résistances : Les charges résistives classiques occupent beaucoup d’espace et dissipent plus de puissance.
2. Amélioration de la vitesse : La charge active réduit le temps de commutation en fournissant un courant plus élevé dans l’état de commutation.
3. Consommation réduite : La charge par appauvrissement limite la consommation statique, ce qui est un avantage par rapport aux résistances.

Caractéristiques électriques

Avantages et limitations

• Avantages :
  • Compact et intégré facilement dans les processus CMOS
  • Consommation statique réduite
  • Charge active qui améliore la vitesse des circuits logiques
• Limitations :
  • Conduction non nulle même à l’état « off », ce qui peut entraîner une consommation statique
  • Variabilité due aux paramètres de fabrication
  • Pas adapté à toutes les architectures, en particulier celles nécessitant un arrêt total du courant

Le NMOS à charge par appauvrissement est donc une solution technique clé pour optimiser les performances des circuits intégrés en fournissant une charge active efficace et compacte.

Pour approfondir, découvrez comment les transistors PMOS à charge par enrichissement optimisent aussi les circuits CMOS.