La structure métal-isolant-semiconducteur est l'une des plus importantes puisqu'elle a conduit en particulier aux transistors dits MOSFET (pour metal oxide semiconductor field effect transistor). En première approximation il est voisin du FET à jonction puisqu'il s'agit ici encore d'un canal dont la conductance est pilotée par une grille, mais la différence essentielle vient du fait que l'électrode de commande est isolée du canal par un diélectrique et que la commande sera donc de type capacitif.

• Principe et fonctionnement

Fig. Principe d'un MOSFET à canal N : les zones hachurées sont de type N

La figure ci-dessus illustre parfaitement le principe d'un transistor MOS à canal N. Ceux-ci n'ayant qu'un rôle mineur en acquisition de données nous ne nous apesantirons pas exagérément sur leur fonctionnement. La source et le drain sont de type N+ (hachures obliques) et la grille est isolée du semiconducteur par une couche d'oxyde (ou de Si₃N₄, ou d'un empilement des deux). Lorsque la grille est polarisée positivement elle crée à l'interface diélectrique semiconducteur une couche dite d'inversion (hachures verticales) comportant un grand nombre d'électrons (porteurs minoritaires de la zone P), dès que V_G est supérieure à une valeur de seuil V_T cette couche est suffisamment importante pour créer un canal conducteur entre les deux zones N+. Mais ceci suppose que le potentiel en D soit très inférieur à ce seuil. La relation liant I_D à V_D est linéaire et le canal se comporte comme une simple résistance (on exploitera ce mode de fonctionnement très fréquemment dans les dispositifs logiques ausi bien qu'analogiques)

Si V_D croit, alors on obtient un effet de pincement analogue à celui constaté dans le JFET, illustré ci-dessous, car la capacité du fait du potentiel positif appliqué sur le drain est moins polarisée de ce côté. Ce qui en d'autres termes revient à dire que la couche d'inversion présente une épaisseur non uniforme et décroissante de la source vers le drain. Pour une valeur de V_D = V_Dsat on atteint la limite du pincement.

Fig. pincement du canal en fonction de V

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• Types de transistors MOS

On distingue 4 types de transistors MOS en jouant, d'une part, sur les 2 types de substrat et, d'autre part, sur le fait que le canal est réalisé par construction (diffusion) ou, comme dans l'exemple ci-dessus, résulte du champ appliqué : dans le premier cas on parle de MOS à appauvrissement et, dans le second, de MOS à enrichissement. La figure ci-dessous donne un résumé des caractéristiques des 4 types.

Fig. caractéristiques des différents types de transistors MOS

Notons que les MOS à enrichissement sont les plus faciles à fabriquer (il n'y a qu'à diffuser la source et le drain). Cependant ces transistors présentent un inconvénient majeur par rapport aux JFET, c'est leur sensibilité aux charges statiques liée à leur très grande impédance d'entrée (>1000M). En effet, si V_GS est trop important, en raison de la très faible épaisseur du diélectrique (< 0.1µm) ils claquent.

D'où les précautions d'emploi et de manipulation, et même de stockage, indispensables.

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