Grille, source et drain
Commande une charge par un champ électrique
MOSFET signifie Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor : transistor à effet de champ à grille isolée, dont le champ électrique contrôle un canal conducteur. Dans cet exemple à canal n, les électrons sont les porteurs négatifs ; la grille commande, la source est à 0 V et le drain rejoint la charge. Un milliwatt (mW) vaut un millième de watt.
TABLE D’EXPÉRIENCES
Modifie les réglages du circuit, prédis les mesures puis vérifie un défi. Ce sont des modèles pédagogiques ; chaque leçon explique leurs hypothèses.
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Pourquoi cela fonctionne
Interrupteur pédagogique : grille à partir de 3 V donne une résistance passante de 2 Ω ; sinon le chemin est ouvert. Courbes réelles, capacité de grille et diode interne omises ; le seuil réel ne garantit pas une conduction complète. G, D et S désignent grille, drain et source. VGS est la tension grille–source (ici Vg) ; VDS est la tension drain–source, égale ici à la tension du drain car la source est à 0 V.
Vg est la tension grille-source, Vs l’alimentation et RL la résistance de charge. Passant : I = Vs/(RL + 2 Ω), tension de drain = I × 2 Ω, perte = I² × 2 Ω. La grille commande, mais ne fournit pas l’énergie de la charge.
Difficulté
Construis · Construis le circuit
Alimente à 5 V, grille 0 V et charge 100 Ω. Garde la charge éteinte.
Besoin d’un indice ?
Vs = 5 V; Vg = 0 V; RL = 100 Ω → 0 mA
Explore · Change une grandeur
Garde alimentation 5 V et charge 100 Ω ; mets la grille à 5 V. Lis environ 49.02 mA.
Besoin d’un indice ?
Vs = 5 V; Vg = 5 V; RL = 100 Ω → 49.02 mA
Résous · Relève le défi
Avec alimentation 12 V et grille 5 V, obtiens 20–30 mA avec perte dans l’interrupteur au plus 2 mW.
Besoin d’un indice ?
Vs = 12 V; Vg = 5 V; RL = 400 Ω → 29.85 mA; 1.782 mW
Lectures complémentaires et fiches de circuits
Commande une charge par un champ électrique
Une règle utile
Une grille isolée idéale ne prend pas de courant permanent, mais commuter une grille réelle charge et décharge sa capacité.
Au-delà du modèle
La résistance passante dissipe I²R : doubler le courant quadruple l’échauffement dans le modèle à résistance fixe.
Un piège à éviter
La tension de seuil indique le début de conduction, pas une tension universelle assurant une conduction complète pour toute charge.
Le courant double et la résistance passante reste fixe. La perte…
- est divisée par deux
- double
- quadruple
Pour aller plus loin
La perte vaut I²R : deux au carré donne quatre.