Cours de transistor

Leçon 1 • Dopage et semiconducteurs extrinsèques

Présente le dopage de type n et de type p par des impuretés donneuses et accepteuses. Explique comment le dopage contrôlé définit les concentrations de porteurs majoritaires et minoritaires.

Leçon 2 • Structure atomique et bandes d'énergie

Couvre la liaison atomique, les électrons de valence et la théorie des bandes d'énergie dans les solides. Établit les bases de la mécanique quantique nécessaires 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. Relie le champ électrique et les gradients de concentration aux 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. Relie la concentration intrinsèque de porteurs à la conductivité dépendante de la température.

Leçon 1 • Caractéristiques I-V de la diode

Analyse la relation courant-tension exponentielle et le courant de saturation. Présente les effets non idéaux incluant 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 déplétion et la hauteur de barrière. Relie la polarité de polarisation à l'injection de porteurs majoritaires et au sens du courant.

Leçon 3 • Effets de capacitance de jonction

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

Leçon 1 • Techniques de polarisation du TBJ

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

Leçon 2 • Effet Early et résistance de sortie

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

Leçon 3 • Gain en courant continu et équations de borne

Dérive les paramètres de gain en courant alpha et bêta à partir du transport physique des porteurs. Relie les équations du modèle Ebers-Moll aux courants de borne mesurables.

Leçon 4 • Régions de fonctionnement et droites de charge

Mappe les régions active, de saturation et de blocage sur les caractéristiques de sortie du TBJ. Utilise l'analyse de la droite 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 d'amplification de tension principale.

Leçon 2 • Étages en base commune et en collecteur commun

Compare les caractéristiques du tampon de courant en base commune et du suiveur de tension en collecteur commun à celles de l'étage CE. Permet la sélection de la topologie en fonction des besoins d'adaptation d'impédance.

Leçon 3 • Modèle hybride-pi petit signal

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 et de la réponse en fréquence des TBJ.

Leçon 4 • Conception d'amplificateurs multi-étages

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

Leçon 1 • Mise à l'échelle et types de dispositifs MOSFET

Passe en revue les modes d'enrichissement et d'appauvrissement, la comparaison NMOS et PMOS, et les tendances de mise à l'échelle des canaux courts. Prépare les étudiants 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. Relie l'épaisseur de l'oxyde et le dopage à la tension de seuil dans les MOSFET d'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 pour tous les dispositifs FET.

Leçon 4 • Équations du courant de drain du MOSFET

Dérive les expressions du courant de drain dans les régions triode et saturation à partir du modèle de couche de charge. Permet une analyse quantitative en courant continu des circuits NMOS et PMOS.

Leçon 1 • Analyse de l'amplificateur FET 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 bande passante pour les étages CS et CG.

Leçon 2 • Inverseur CMOS et étages logiques

Analyse l'inverseur CMOS comme un amplificateur complémentaire et un interrupteur numérique. Relie le comportement petit signal analogique aux seuils de commutation numériques et aux marges de bruit.

Leçon 3 • Circuit équivalent petit signal du FET

Dérive gm, rds, et Cgs/Cgd à partir du point de fonctionnement du MOSFET. Fournit le modèle utilisé pour tous les calculs de réponse en fréquence et d'amplificateurs à 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 les performances du CS à celles de l'étage CE du TBJ pour la sélection de la topologie.

Leçon 1 • Circuits de commutation à transistors

Modélise le TBJ et le MOSFET comme des interrupteurs numériques en saturation et en blocage. Analyse les temps de commutation, le retard dû au stockage de charge et les exigences du circuit de pilotage.

Leçon 2 • Aperçu des classes d'amplificateurs de puissance

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

Leçon 3 • Gestion thermique et aire de fonctionnement sûr

Calcule l'élévation de température de jonction, la résistance thermique et les besoins en dissipateur thermique. Présente la limite d'aire de fonctionnement sûr pour éviter la défaillance du transistor.

Leçon 4 • Classe D et étages de puissance de commutation

Présente la modulation de largeur d'impulsion et les avantages en efficacité de la classe D par rapport aux étages linéaires. Couvre le contrôle du temps mort et la conception du filtre de sortie pour les amplificateurs de commutation.

Leçon 1 • Rétroaction dans les amplificateurs à transistors

Applique les quatre topologies de rétroaction aux circuits à transistors pour contrôler le gain et l'impédance. Analyse la stabilité à l'aide des critères de gain de boucle et de marge de phase.

Leçon 2 • Analyse de la paire différentielle

Dérive le gain différentiel et de mode commun, le CMRR et les effets de la source de courant de queue. Établit la paire différentielle comme étage d'entrée principal des amplificateurs opérationnels.

Leçon 3 • Structure interne de l'amplificateur opérationnel

Trace le trajet du signal à travers les étages d'entrée différentiel, de gain et de sortie d'un amplificateur opérationnel à deux étages. Relie la conception au niveau transistor aux spécifications de l'amplificateur opérationnel telles que la vitesse de balayage et le produit GBW.

Leçon 4 • Bruit dans les circuits à transistors

Identifie les sources de bruit thermique, de grenaille et de scintillement dans les TBJ et les MOSFET. Calcule le facteur de bruit et le bruit ramené en entrée pour la conception d'amplificateurs faible bruit.

Leçon 5 • Miroirs de courant et circuits de polarisation

Analyse les miroirs de courant de base, cascode et Wilson pour la polarisation de précision des circuits intégrés. Évalue la résistance de sortie et la précision du courant comme mesures de conception.