Cours de transistor

Leçon 1 • Dopage et semiconducteurs extrinsèques

Présente le dopage de type n et de type p au moyen d'impuretés donneuses et accepteuses. Explique comment un dopage contrôlé établit les concentrations de porteurs majoritaires et minoritaires.

Leçon 2 • Structure atomique et bandes d'énergie

Couvre les liaisons atomiques, les électrons de valence et la théorie des bandes d'énergie dans les solides. Établit la base de la mécanique quantique nécessaire à la compréhension de la conductivité des semiconducteurs.

Leçon 3 • Mécanismes de transport des porteurs

Analyse la dérive et la diffusion comme les deux principaux processus de transport des porteurs. Établit un lien entre le champ électrique et les gradients de concentration et les équations de densité de courant.

Leçon 4 • Propriétés des semiconducteurs intrinsèques

Examine les matériaux semiconducteurs purs, la génération thermique de porteurs et la loi d'action de masse. Établit un lien entre la concentration intrinsèque de porteurs et la conductivité dépendante de la température.

Leçon 1 • Caractéristiques I-V de la diode

Analyse la relation exponentielle courant-tension et le courant de saturation. Présente les effets non idéaux, notamment la résistance série et le courant de recombinaison.

Leçon 2 • Conditions de polarisation directe et inverse

Explique comment la tension appliquée modifie la largeur de la zone de déplétion et la hauteur de la barrière. Établit un lien entre la polarité de polarisation et l'injection de porteurs majoritaires et la direction du courant.

Leçon 3 • Effets de la capacitance de jonction

Couvre la capacitance de déplétion et la capacitance de diffusion comme éléments limitant la fréquence. Prépare les étudiants et étudiantes à l'analyse des transistors en haute fréquence dans les chapitres ultérieurs.

Leçon 1 • Techniques de polarisation du BJT

Compare les circuits de polarisation fixe, par diviseur de tension et par stabilisation de l'émetteur. Évalue le facteur de stabilité pour sélectionner des réseaux de polarisation robustes aux variations du bêta.

Leçon 2 • Effet Early et résistance de sortie

Explique la modulation de la largeur de la base et son impact sur la conductance de sortie. Présente le paramètre de tension Early utilisé dans les modèles petits signaux et SPICE.

Leçon 3 • Gain en courant continu et équations aux bornes

Dérive les paramètres de gain en courant alpha et bêta à partir du transport physique des porteurs. Établit un lien entre les équations du modèle Ebers-Moll et les courants mesurables aux bornes.

Leçon 4 • Régions de fonctionnement et lignes de charge

Représente les régions active, de saturation et de blocage sur les caractéristiques de sortie du BJT. Utilise l'analyse par ligne de charge pour déterminer graphiquement le point de fonctionnement en courant continu.

Leçon 1 • Analyse de l'amplificateur en émetteur commun

Analyse le gain en tension, la résistance d'entrée et la résistance de sortie de l'étage CE. Identifie la configuration CE comme la topologie principale d'amplification de tension.

Leçon 2 • Étages en base commune et collecteur commun

Compare les caractéristiques du tampon de courant CB et du suiveur de tension CC à l'étage CE. Permet la sélection de la topologie en fonction des exigences d'adaptation d'impédance.

Leçon 3 • Modèle hybride-pi petits signaux

Dérive les paramètres du modèle hybride-pi à partir du point de fonctionnement en courant continu. Fournit l'outil analytique utilisé tout au long de l'analyse des amplificateurs BJT et de la réponse en fréquence.

Leçon 4 • Conception d'amplificateurs à plusieurs étages

Cascade les étages CE, CB et CC pour atteindre le gain et la largeur de bande cibles. Aborde le chargement inter-étages et le calcul du gain global à l'aide de méthodes à deux ports.

Leçon 1 • Types et réduction d'échelle des MOSFET

Examine les modes d'enrichissement et d'appauvrissement, la comparaison NMOS et PMOS, et les tendances de réduction d'échelle des canaux courts. Prépare les étudiants et étudiantes à l'analyse des circuits CMOS dans le chapitre suivant.

Leçon 2 • Structure du MOSFET et tension de seuil

Explique la physique du condensateur MOS, la formation de la couche d'inversion et la dérivation de la tension de seuil. Établit un lien entre l'épaisseur de l'oxyde et le dopage et la tension de seuil dans les MOSFET à enrichissement.

Leçon 3 • Structure du JFET et pincement

Décrit le canal du JFET, la déplétion commandée par la grille et la tension de pincement. Établit le concept de source de courant commandée en tension, central à tous les dispositifs FET.

Leçon 4 • Équations du courant de drain du MOSFET

Dérive les expressions du courant de drain en région triode et en région de saturation à partir du modèle de la couche de charge. Permet l'analyse quantitative en courant continu des circuits NMOS et PMOS.

Leçon 1 • Analyse des amplificateurs FET en haute fréquence

Applique l'approximation de Miller et les constantes de temps en circuit ouvert à la réponse en fréquence des FET. Détermine la fréquence de gain unitaire fT et la largeur de bande pour les étages CS et CG.

Leçon 2 • Inverseur CMOS et étages logiques

Analyse l'inverseur CMOS comme amplificateur complémentaire et interrupteur numérique. Établit un lien entre le comportement analogique petits signaux et les seuils de commutation numériques et les marges de bruit.

Leçon 3 • Circuit équivalent petits signaux FET

Dérive gm, rds, et Cgs/Cgd du point de fonctionnement du MOSFET. Fournit le modèle utilisé pour tous les calculs de réponse en fréquence et d'amplificateurs FET.

Leçon 4 • Amplificateur en source commune

Analyse le gain en tension, la résistance d'entrée et la résistance de sortie de l'étage CS. Compare le rendement du CS à celui de l'étage CE BJT pour la sélection de la topologie.

Leçon 1 • Circuits de commutation à transistors

Modélise le BJT et le MOSFET comme interrupteurs numériques en saturation et en blocage. Analyse les temps de commutation, le délai de stockage de charge et les exigences du circuit de commande.

Leçon 2 • Aperçu des classes d'amplificateurs de puissance

Définit l'angle de conduction et le rendement pour les classes A, B, AB et C. Établit le compromis rendement-linéarité qui guide la sélection de la topologie de l'amplificateur de puissance.

Leçon 3 • Gestion thermique et aire de fonctionnement sécuritaire

Calcule l'élévation de température de la jonction, la résistance thermique et les exigences du dissipateur thermique. Présente la limite de l'aire de fonctionnement sécuritaire pour prévenir la défaillance du transistor.

Leçon 4 • Classe D et étages de puissance à découpage

Présente la modulation de largeur d'impulsion et les avantages en rendement de la classe D par rapport aux étages linéaires. Couvre la commande du temps mort et la conception du filtre de sortie pour les amplificateurs à découpage.

Leçon 1 • Contre-réaction dans les amplificateurs à transistors

Appliquez quatre topologies de contre-réaction aux circuits à transistors pour contrôler le gain et l'impédance. Analysez la stabilité à l'aide des critères de gain de boucle et de marge de phase.

Leçon 2 • Analyse de la paire différentielle

Dérivez le gain en mode différentiel et en mode commun, le CMRR et les effets de la source de courant de queue. Établissez la paire différentielle comme l'étage d'entrée central des amplificateurs opérationnels.

Leçon 3 • Structure interne de l'amplificateur opérationnel

Tracez le chemin du signal à travers les étages d'entrée différentielle, de gain et de sortie d'un amplificateur opérationnel à deux étages. Établissez un lien entre la conception au niveau transistor et les spécifications de l'amplificateur opérationnel telles que la vitesse de balayage et le produit GBW.

Leçon 4 • Bruit dans les circuits à transistors

Identifiez les sources de bruit thermique, de bruit de grenaille et de bruit en 1/f dans les BJT et les MOSFET. Calculez le facteur de bruit et le bruit ramené à l'entrée pour la conception d'amplificateurs à faible bruit.

Leçon 5 • Miroirs de courant et circuits de polarisation

Analysez les miroirs de courant de base, cascode et Wilson pour la polarisation de précision des circuits intégrés. Évaluez la résistance de sortie et la précision du courant comme paramètres de conception.