Transistor à effet de champUn transistor à effet de champ (en anglais, Field-effect transistor ou FET) est un dispositif semi-conducteur de la famille des transistors. Sa particularité est d'utiliser un champ électrique pour contrôler la forme et donc la conductivité d'un « canal » dans un matériau semiconducteur. Il concurrence le transistor bipolaire dans de nombreux domaines d'applications, tels que l'électronique numérique. Le premier brevet sur le transistor à effet de champ a été déposé en 1925 par Julius E. Lilienfeld.
Transistorvignette|Quelques modèles de transistors. Le transistor est un composant électronique à semi-conducteur permettant de contrôler ou d'amplifier des tensions et des courants électriques. C'est le composant actif le plus important des circuits électroniques aussi bien en basse qu'en haute tension : circuits logiques (il permet, assemblé avec d'autres, d'effectuer des opérations logiques pour des programmes informatiques), amplificateur, stabilisateur de tension, modulation de signal Les transistors revêtent une importance particulière dans les circuits intégrés, ce qui rend possible la microélectronique.
Porteur de chargeUn porteur de charge est, en sciences physiques, une particule ou une quasi-particule qui porte une charge électrique. En se déplaçant, les porteurs de charge créent un courant électrique, comme les ions dans les solutions liquides et les électrons dans les solides. En électronique cette notion est incontournable, les deux porteurs de charge considérés sont les électrons, portant une charge −e, les trous, peuvent se déplacer assez librement dans le réseau cristallin.
Transistor à effet de champ à grille métal-oxydethumb|right|235px|Photographie représentant deux MOSFET et une allumette Un transistor à effet de champ à grille isolée plus couramment nommé MOSFET (acronyme anglais de metal-oxide-semiconductor field-effect transistor — qui se traduit par transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur), est un type de transistor à effet de champ. Comme tous les transistors, le MOSFET module le courant qui le traverse à l'aide d'un signal appliqué sur son électrode nommée grille.
History of the transistorA transistor is a semiconductor device with at least three terminals for connection to an electric circuit. In the common case, the third terminal controls the flow of current between the other two terminals. This can be used for amplification, as in the case of a radio receiver, or for rapid switching, as in the case of digital circuits. The transistor replaced the vacuum-tube triode, also called a (thermionic) valve, which was much larger in size and used significantly more power to operate.
Transistor bipolairevignette|Vue interne d'un transistor bipolaire de puissance 2N3055 conçu dans les années 1970. vignette|Transistor bipolaire monté en surface. Un transistor bipolaire est un dispositif électronique à base de semi-conducteur de la famille des transistors. Son principe de fonctionnement est basé sur deux jonctions PN, l'une en direct et l'autre en inverse. La polarisation de la jonction PN inverse par un faible courant électrique (parfois appelé effet transistor) permet de « commander » un courant beaucoup plus important, suivant le principe de l'amplification de courant.
Champ électriquethumb|Champ électrique associé à son propagateur qu'est le photon. right|thumb|Michael Faraday introduisit la notion de champ électrique. En physique, le champ électrique est le champ vectoriel créé par des particules électriquement chargées. Plus précisément, des particules chargées modifient les propriétés locales de l'espace, ce que traduit justement la notion de champ. Si une autre charge se trouve dans ce champ, elle subira l'action de la force électrique exercée à distance par la particule : le champ électrique est en quelque sorte le "médiateur" de cette action à distance.
Threshold voltageThe threshold voltage, commonly abbreviated as Vth or VGS(th), of a field-effect transistor (FET) is the minimum gate-to-source voltage (VGS) that is needed to create a conducting path between the source and drain terminals. It is an important scaling factor to maintain power efficiency. When referring to a junction field-effect transistor (JFET), the threshold voltage is often called pinch-off voltage instead.
Théorie des bandesredresse=1.5|vignette|Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide. représente le niveau de Fermi. thumb|upright=1.5|Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique de l'état solide, la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci. De façon générale, ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles, lesquels sont séparés par des bandes d'énergie interdites (ou bandes interdites).
Saturation velocitySaturation velocity is the maximum velocity a charge carrier in a semiconductor, generally an electron, attains in the presence of very high electric fields. When this happens, the semiconductor is said to be in a state of velocity saturation. Charge carriers normally move at an average drift speed proportional to the electric field strength they experience temporally. The proportionality constant is known as mobility of the carrier, which is a material property.
Particule dans réseau à une dimensionEn mécanique quantique, la particule dans réseau à une dimension est un problème apparaissant dans le modèle du réseau cristallin périodique. L'exemple-type de ce problème est le comportement des électrons dans un réseau cristallin périodique (métal, semi-conducteur ou isolant) qui subissent un potentiel régulier périodique provoqué par les ions formant la structure cristalline, et donc disposés de façon régulière. C'est une extension du modèle de l'électron libre, dans lequel on suppose que le potentiel est nul dans le réseau.
Courant de fuiteEn électronique, le courant de fuite est un courant qui s'écoule à travers un chemin non prévu, sauf un court-circuit. Les courants de fuite causent une perte progressive de la charge électrique d'un condensateur ou d'une pile électrique. Des dispositifs électroniques fixés à des condensateurs, tels que des transistors ou des diodes laissent passer une petite quantité de courant électrique, même quand ils sont en position fermée.
Junction Field Effect TransistorUn transistor de type JFET (Junction Field Effect Transistor) est un transistor à effet de champ dont la grille est directement en contact avec le canal. On distingue les JFET avec un canal de type N, et ceux avec un canal de type P. Le JFET est né le lorsque William Shockley dévoile que son équipe du laboratoire Bell a mis au point un tout nouveau transistor à jonction.
GraphèneLe graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
Potentiel électriqueLe potentiel électrique, exprimé en volts (symbole : V), est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de l'espace. Il correspond à l'énergie potentielle électrostatique que posséderait une charge électrique unitaire située en ce point, c'est-à-dire à l'énergie potentielle (mesurée en joules) d'une particule chargée en ce point divisée par la charge (mesurée en coulombs) de la particule.
Écrantage du champ électriqueL'écrantage du champ électrique consiste en l'atténuation du champ électrique en raison de la présence de porteurs de charge électrique mobiles au sein d'un matériau. Il s'agit d'un comportement essentiel des fluides porteurs de charge, comme les gaz ionisés (plasmas), les porteurs de charge électrique. L'écrantage électrique est un phénomène important parce qu'il diminue considérablement la pertinence de l'étude des champs électriques. Cependant, comme les fluides en jeu comportent des particules chargées, ils peuvent produire des champs magnétiques ou être affectés par eux.
Potential applications of graphenePotential graphene applications include lightweight, thin, and flexible electric/photonics circuits, solar cells, and various medical, chemical and industrial processes enhanced or enabled by the use of new graphene materials. In 2008, graphene produced by exfoliation was one of the most expensive materials on Earth, with a sample the area of a cross section of a human hair costing more than 1,000asofApril2008(about100,000,000/cm2). Since then, exfoliation procedures have been scaled up, and now companies sell graphene in large quantities. Graphene nanoribbonGraphene nanoribbons (GNRs, also called nano-graphene ribbons or nano-graphite ribbons) are strips of graphene with width less than 100 nm. Graphene ribbons were introduced as a theoretical model by Mitsutaka Fujita and coauthors to examine the edge and nanoscale size effect in graphene. Large quantities of width-controlled GNRs can be produced via graphite nanotomy, where applying a sharp diamond knife on graphite produces graphite nanoblocks, which can then be exfoliated to produce GNRs as shown by Vikas Berry.
Subthreshold conductionSubthreshold conduction or subthreshold leakage or subthreshold drain current is the current between the source and drain of a MOSFET when the transistor is in subthreshold region, or weak-inversion region, that is, for gate-to-source voltages below the threshold voltage. The amount of subthreshold conduction in a transistor is set by its threshold voltage, which is the minimum gate voltage required to switch the device between on and off states.
Vitesse de dérive (électricité)En électricité, la vitesse de dérive (aussi appelée « vitesse de drift », de l'anglais drift velocity), vd, est la vitesse moyenne d'une particule chargée, en général un électron, qu'elle atteint sous l'effet d'un champ électrique (E). Un métal ne possède qu'un seul type de porteur de charge (dans la majorité des cas des électrons, plus rarement des trous). En l'absence de champ électrique, ces porteurs de charge dans un conducteur électrique à température ambiante, de par l'agitation thermique, se déplacent de façon aléatoire à la vitesse de Fermi.
