NMOS – Semi-conducteur de type N : fonctionnement et applications

Aujourd’hui, on va explorer en détail le NMOS, un transistor à effet de champ utilisant un canal de type N. Ce composant est fondamental en électronique numérique et analogique, notamment dans les circuits intégrés modernes.

Qu’est-ce qu’un NMOS ?

Le NMOS (N-channel Metal-Oxide-Semiconductor) est un type de transistor MOSFET dans lequel le canal conducteur est formé par des électrons, porteurs majoritaires dans un semi-conducteur de type N. Sa structure permet de contrôler le passage du courant entre le drain et la source via la tension appliquée sur la grille isolée par une couche d’oxyde.

Structure et principe de fonctionnement

Le NMOS est constitué de plusieurs couches :

Substrat de type P (semi-conducteur dopé positivement)
Deux régions fortement dopées de type N (source et drain)
Grille métallique séparée du canal par une fine couche d’oxyde isolant

Lorsque la tension à la grille dépasse un certain seuil, elle attire les électrons sous la grille dans le substrat, formant un canal conducteur entre la source et le drain. Cela permet le passage du courant entre ces deux bornes.

Caractéristiques électriques principales

Paramètre	Description	Valeur typique
Tension seuil (V_th)	Tension minimale appliquée à la grille pour créer un canal	0,7 à 1,5 V
Courant de drain (I_D)	Courant circulant entre drain et source quand le canal est formé	Variable selon la taille du transistor et tension
Transconductance (g_m)	Variation du courant de drain en fonction de la tension de grille	10 à 100 mS

Applications courantes du NMOS

Le NMOS est largement utilisé dans :

Circuits logiques numériques : portes, bascules, microprocesseurs
Amplificateurs analogiques
Technologies CMOS, où NMOS est associé au PMOS pour optimiser consommation et performances
Composants de commutation haute vitesse et faible consommation

Pourquoi choisir un NMOS ?

Les NMOS ont une mobilité électronique supérieure à celle des trous du PMOS, ce qui signifie qu’ils peuvent commuter plus rapidement et conduire plus de courant pour une même taille. Cela en fait un choix privilégié dans la conception de circuits rapides et efficaces.

Exemple succinct de fonctionnement

En appliquant 2 V sur la grille d’un NMOS avec une tension drain-source de 5 V, on obtient un canal fortement conducteur, permettant au courant de circuler facilement entre drain et source. Si la tension de grille tombe sous le seuil, le canal disparaît et le courant cesse.

Pour comprendre l’autre face de la technologie MOS, nous verrons prochainement le PMOS, son complément essentiel.

NMOS – Semi-conducteur de type N : fonctionnement et applications