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Transistor Mosfet : fonctionnement pratique et explication (cours synthèse)

Comment fonctionne un transistor mosfet, cours d'électronique débutant pratique, quel modèle choisir, explication de fonctionnement tutoriel

Envie de découvrir comment fonctionne un mosfet, en pratique ? Et quel modèle choisir, en fonction de vos besoins ? Alors ce petit cours sur les Mosfets pourra certainement vous aider !

Car nous allons voir ici tous les différents modes de fonctionnement des transistors Mosfet, et les principales caractéristiques à connaître, à leur sujet. Ensuite, nous verrons comment les faire fonctionner, suivant le mode choisi. Et enfin, nous verrons comme choisir tel ou tel type ou modèle de Mosfet, afin de trouver celui qui nous conviendra vraiment.

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Mais avant de commencer, un petit mot sur qui je suis : en fait, pour faire simple, je ne suis qu’un passionné d’électronique, et ce, depuis plus de 20 ans. Sur ce site web d’électronique, je vais partager avec vous un maximum de mes connaissances, en vue de vous aider à réaliser vos projets, en totale autonomie. Cela étant dit, il faut savoir que je ne suis ni enseignant, ni ingénieur, ni expert en la matière. C’est pourquoi, je compte sur vous pour me signaler toute erreur ou imprécision, qui m’aurait échappé, en m’en faisant part en commentaire. Car ainsi, je pourrais mettre à jour le présent article, et même, améliorer tous ceux à venir. Vous pouvez procéder de même si vous avez des questions à me poser : n’hésitez pas à les laisser en zone commentaire, en bas de cet article, afin que je puisse y répondre, dans la mesure du possible ! Dans tous les cas, merci par avance pour tous vos retours, sincèrement !

Explications rapides : le transistor mosfet en quelques mots !

Le terme « MOSFET » est en fait un acronyme signifiant « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ». Mais de manière plus parlante, je dirais tout simplement que les mosfet sont l’une des deux grandes familles de transistor qu’on retrouve de nos jours (l’autre grande famille étant les transistors bipolaires). Ici, nous nous intéresserons uniquement aux mosfet à enrichissement.

Ces transistors « à effet de champ » sont en fait très semblables aux transistors bipolaires, car :

  • Ils ont chacun deux polarités possible :
    • Les Mosfet sont soit à « canal N », soit à « canal P »
    • Alors que les transistors bipolaires eux, sont de type NPN, ou PNP
  • Ils ont tous les deux 3 broches :
    • Drain, Grille, Source, pour les Mosfet
    • Base, Emetteur, Collecteur, pour les Bipolaires
  • Chacun d’eux dispose d’une grandeur d’entrée déterminante (de pilotage) :
    • Vgs pour les mosfets, qui est la tension appliquée à la grille, vis-à-vis de la source
    • Ib pour les bipolaires, qui est le courant traversant la base
  • Ils ont tous deux la même grandeur de sortie :
    • Id pour les mosfets (courant traversant le drain)
    • Ic pour les transistors bipolaires (courant traversant le collecteur)

Au final, on peut donc conclure que :

Le mosfet est un transistor qui se pilote en tension, alors que le bipolaire est un transistor qui se pilote en courant.

Donc si vous êtes déjà familier des transistors bipolaires, vous ne devriez pas être trop perdu ici. Par contre, si vous ne connaissez rien aux transistors, je vous recommande d’apprendre le fonctionnement des transistors bipolaire en premier, car la compréhension est, selon moi, moins difficile qu’ici (quoi que !).

Du reste, il y a deux choses essentielles supplémentaires à savoir au sujet des mosfets :

  • Le courant traversant la broche de pilotage (Grille) est nul. Donc il suffit d’appliquer une tension, et « le tour est joué » (en fait, nous verrons un peu plus loin que c’est un peu plus compliqué que cela, car les capacités d’entrées doivent être prises en compte, dans certaines circonstances)
  • Les mosfets sont souvent équipés d’une diode montée en inverse, entre le drain et la source

D’ailleurs, on représente les mosfet à canal N et canal P de la manière suivante, faisant bien apparaître la diode inverse :

Symbole mosfet canal N et canal P, avec diode inverse raccordée en drain et source, représentation graphique transistor électronique

Le saviez-vous ?
– contrairement aux transistors bipolaires, où la flèche représentait le sens de circulation du courant, ici sur les symboles de ces mosfets, la petite flèche du côté de la Grille indique le sens de circulation des électrons, et non du courant. Ainsi, dans un mosfet canal N ou P, le courant circule en sens opposé à la petite flèche représentée sur le symbole, côté grille. Je sais… pourquoi faire simple, quand on peut faire compliqué 😉
– bien qu’une broche ait été nommée « Source », elle ne signifie pas pour autant que le courant entre par là. C’est même d’ailleurs l’inverse, en fonctionnement « normal », car le courant entre par le drain, pour sortir vers la source. Ne vous laissez donc pas abuser par ce langage !
– par contre, le courant peut toutefois circuler dans les deux sens, la plupart du temps. Car dans un sens, il passe au travers du mosfet, et dans l’autre, il passe dans la diode inverse raccordée dessus. Mais ne vous vous inquiétez pas trop si vous ne comprenez pas ce dernier point tout de suite, car ces propos sont plutôt secondaires (mais pas à oublier pour autant, attention !).

Du reste, tout au long de cet article, je prendrais très souvent en exemple le mosfet BUZ11 (lien datasheet), afin de pouvoir illustrer un maximum de choses.

Définition des principales valeurs caractéristiques (Vgs, Vgsth, Vds, Rdson, …)

Avant d’aller plus loin dans les explications sur le fonctionnement des mosfets, voici ses principales caractéristiques à connaître. Bien entendu, je me limite ici aux principales, sinon cet article serait beaucoup trop long. Mais bien évidemment, pour maîtriser les mosfets dans leur totalité, il faudra comprendre et prendre en considération toutes les caractéristiques « secondaires ».

La tension grille-source (Vgs)

La tension nommée Vgs correspond à la différence de potentiel entre la Grille et la Source. C’est l’une des principales caractéristiques des transistors Mosfet. Parce que c’est elle qui va conditionner l’état du transistor, à savoir : passant ou bloqué.

À noter que cette tension Vgs sera :

  • Positive dans le cas d’un mosfet à canal N
  • Et négative dans le cas d’un mosfet à canal P

Mais je vous rassure de suite : vous n’aurez pas besoin d’une alimentation fournissant une tension négative pour utiliser un mosfet de type P. Car le signe « – », dans le cas d’un P-mosfet, apparaît du fait qu’on branche le mosfet « en sens inverse » (le Drain à la place de la Source, et vice-versa, si vous voulez). Ainsi, on note une tension négative au même titre qu’on pourrait lire une tension négative en branchant un multimètre à l’envers (le + à la place du -, et le – à la place du +). Cela peut d’ailleurs paraître un peu compliqué au début, du fait de la présence de ces signes « – », mais on s’y habitude vite 😉

Une chose est sûre cependant, que votre transistor soit de type N ou de type P : si la tension Vgs est nulle (égale à 0 volt), alors le transistor sera bloqué !

Enfin, la tension Vgs minimale à appliquer pour que le mosfet soit débloqué (c’est-à-dire passant) correspond à Vgsth, comme indiqué dans la fiche technique de chaque transistor (son datasheet). Mais dans tous les cas, cette tension Vgs ne devra pas dépasser un maximum, comme toujours spécifié dans la section « Absolute Maximum Ratings » des datasheets, par les fabricants. Par exemple, pour le mosfet BUZ11, le constructeur indique Vgs = ± 20 volts. Cela signifie qu’il ne faudra jamais aller au-delà de cette tension Vgsmax, de 20V pour ce mosfet là en particulier.

La tension Vgsth (Vgs « threshold »), seuil de conduction des mosfets

Comme nous venons de le voir précédemment, la tension Vgs commande l’état du mosfet (bloqué ou passant). Et bien évidemment, il existe un seuil de basculement, pour passer d’un état à l’autre. Cette tension de basculement s’appelle tout simplement Vgsth, pour Vgs threshold (« threshold » voulant dire « seuil » en anglais). Bien entendu, cette valeur est toujours fournie par le fabricant, dans la doc constructeur. Mais contrairement à ce qu’on pourrait croire, il s’agit plus d’une « plage de tension », plutôt qu’un seuil de tension très précis. Du coup, pour être certain que son mosfet soit vraiment bloqué, ou vraiment passant, il faudra choisir une tension Vgs en dehors de cette « plage de doute transitoire » 😉

Pour être plus parlant, et revenir à des choses concrêtes, voici ce qu’il faut retenir :

  • Pour qu’un mosfet soit bloqué, il faut que Vgs < Vgsthmin (pour être sûr, mettre 0 volts, tout simplement !)
  • Pour qu’un mosfet soit passant, il faut que Vgs > Vgsthmax (valeur toujours fournie par le fabricant)

Toujours pas clair ? Alors je vais vous mettre un extrait de doc constructeur, afin que vous visualisiez tout ça ! Ici, j’ai pris un extrait de la documentation du n-mosfet BUZ11 :

Valeur Vgsth d'un transistor mosfet BUZ11 à canal N, extrait datasheet tension de grille minimum, typique, et maximal, électronique en pratique

Ce qu’on voit dans ce tableau, pour ce mosfet modèle BUZ11, c’est qu’il faudra une tension :

  • Vgs < 2,1 volts, pour que le transistor soit bloqué
  • Vgs > 4 volts, pour que le transistor soit passant

On évitera bien évidemment d’appliquer une tension Vgs située entre ces deux valeurs, car on ne pourrait dire avec certitude dans quel état serait le transistor ! Et ça, ça ne serait pas terrible 😉

Le courant de drain Id

Autre caractéristique importante pour un mosfet : la valeur Id, correspondant au courant circulant dans le drain.

Tout d’abord, il y a 2 choses à savoir au sujet de ce courant :

  • S’il est trop important (supérieur à Idmax), le mosfet va voir sa durée de vie amputée, jusqu’à sa mort !
  • Et suivant si le transistor est « saturé » ou pas, ce courant va être potentiellement limité en sortie

L’intensité max que peut admettre un mosfet est indiqué dans son datasheet, le plus souvent dans la partie « Absolute Maximum Ratings ». Par exemple, pour le mosfet type BUZ11, le fabricant donne Idmax = 30A, pour Tc=30°C. Il faudra donc toujours veiller à ce que le courant que vous souhaitez faire passer au travers soit toujours inférieur à cette valeur.

Bien entendu, cette valeur Idmax n’est pas fixe, car dépendant de la température du mosfet en lui-même (c’est pourquoi cette valeur est donnée à une température donnée). D’ailleurs, voici un réseau de caractéristiques qui illustre bien ce courant maximale admissible, qui descend au fur et à mesure que le mosfet chauffe (extrait du datasheet du BUZ11) :

Variation de courant drain mosfet en fonction de la température de boitier, valeur maxi avec diminution lorsqu'il y a échauffement thermique

Du coup, gardez bien à l’esprit que le courant maxi indiqué par les fabricants n’est valable qu’à une température donnée. Et que si, par exemple, vous enfermez ce mosfet dans une jolie boite en plastique, sa température va inévitablement s’élever, et donc, abaisser la limite de courant maxi admissible. Faites bien attention à cela, sinon vous risquez de détruire votre mosfet, sans vraiment comprendre pourquoi 😉

La résistance Rdson

Autre valeur incontournable : Rdson. En fait, il s’agit de la résistance équivalente entre le Drain et la Source, lorsque qu’un mosfet est à l’état passant.

Cette valeur de référence est toujours indiquée en début de datasheet, par les fabricants. Et grâce à elle, on peut déterminer 2 autre valeurs, par simple calcul :

  • La tension Vds : celle-ci sera égale à Rdson x Id (loi d’ohm)
  • La puissance dissipée par le mosfet (échauffement), qui sera égale à Rdson x Id² (P = R * i²)

D’ailleurs, plus Rdson sera élevé, et plus le mosfet va chauffer. C’est pourquoi on privilégie très souvent les mosfets ayant le plus petit Rdson possible, lorsqu’on travaille en commutation, avec des courants importants. C’est pourquoi Rdson est si important à considérer, notamment pour savoir si le mosfet aura besoin d’un dissipateur thermique ou non, et si oui, de quelle « dimension ».

Une remarque au passage, concernant le potentiel de dissipation thermique des mosfets :
– En l’absence de dissipateur thermique, il faudra s’assurer que la puissance à dissiper soit inférieure à la « puissance maximale dissipable » par le mosfet. Cette valeur est indiquée par les constructeurs, dans les datasheet. Mais attention, car cette valeur est quasiment toujours donnée pour une température ambiante de 25 °C. Or, si la température est plus élevée (comme c’est le cas quand on met sa carte électronique dans un joli coffret plastique !), la puissance dissipable sera « moindre ».
Si cette puissance à dissiper dépasse les capacités du mosfet, il faudra impérativement prévoir un dissipateur thermique. Pour ce faire, il faudra calculer la résistance thermique à atteindre, et la comparer aux capacités propres du mosfet. Et pour faire ce calcul, il faudra prendre en compte la température de jonction du mosfet (notée Tj, et généralement égale à 150 ou 175 °C), la température ambiante de fonctionnement Ta (perso, je prends 55 °C, pour être réaliste), et tout ça, afin de pouvoir déterminer le dissipateur thermique à prévoir (exprimé en °C/W). Au passage, si cela vous intéresse, je vous montrerai un exemple de calcul en fin de tuto.

Il faudra donc équiper son mosfet d’un dissipateur thermique bien calibré, si nécessaire, sans quoi la valeur de Rdson va forcément s’élever (car plus le mosfet sera chaud, et plus Rdson sera élevé), sans parler du risque de destruction du mosfet, qui arrivera tôt ou tard.

La tension Drain-Source (Vds)

La tension Vds est la différence de potentiel entre le Drain et la Source.

Cette valeur est très importante, surtout lorsqu’on travaille en commutation. Car dans ce cas, on cherche à avoir un interrupteur le plus parfait possible, c’est-à-dire un mosfet ayant une chute de tension la plus faible qui soit à ses bornes. Or, cette tension Vds est fonction de deux paramètres importants :

  • Vgs, la tension de pilotage du mosfet
  • Et Id, le courant qu’on va faire passer entre le Drain et la Source

Et suivant la tension qu’on va appliquer sur la grille, et le courant qu’on va faire transiter par le mosfet, la tension Vds peut passer de quelques millivolts, à plusieurs volts ou plus ! D’où l’importance de bien prendre en compte toutes les caractéristiques du mosfet, dans sa globalité, pour arriver à obtenir le résultat espéré. En commutation tout ou rien (ouvert / fermé), cela se traduit par un Vds quasi égal à zéro lorsque le mosfet est passant. Cela évite au passage bien des déperditions de chaleur, qui font perdre parfois grandement en performance.

Cela étant dit, comment détermine-t-on la valeur Vds, si celle-ci est fonction de la tension Vgs qu’on applique, et du courant Id qu’on prévoir de faire passer au travers ? Eh bien, … c’est tout simple ! Car les constructeurs fournissent toujours un réseau de caractéristique avec Vds, Vgs, et Id, afin de pouvoir déterminer la valeur de l’un, quand on a les deux autres. Voici par exemple celui du BUZ11, un mosfet canal N bien connu :

Graphe courant Id en fonction de Vgs et Vds pour le mosfet BUZ11, montrant intensité suivant tension de commande, et chute de tension transistor

Si vous prenez le temps de bien lire ce diagramme, vous arriverez vite à la conclusion que, pour avoir un Vds le plus petit possible, il faut que :

  • Vgs soit le plus grand possible
  • Et Id soit le plus petit possible

Car ainsi, on se retrouvera sur la partie la plus en bas à gauche du diagramme, ce qui fera qu’on aura un Vds le plus petit possible !

Les capacités d’entrée et de sortie des mosfet (Ciss, Coss, et Crss)

Comme n’importe quel transistor, un mosfet n’est pas parfait. On peut même le modéliser en représentant 3 condensateurs reliés à chacune de ses broches, deux à deux (drain-source, source-grille, grille-drain). On obtient d’ailleurs un modèle équivalent, ressemblant à cela :

Capacité d'entrée mosfet, et capacités de sortie transistor, schéma équivalent pour calcul électronique de résistance d'entrée mosfet passant

Ces capacités, nommées Ciss, Coss, et Crss, sont données par le fabricant, dans sa documentation (datasheet).

Mais pourquoi est-ce aussi important de prendre ces condensateurs en considération ?

Parce que dans certains cas, comme en commutation rapide (pilotage en PWM par exemple), ces condensateurs pourtant « insignifiants » à la base, deviennent prépondérants. Ainsi, on ne peut pas les mettre de côté, car ils vont influencer le comportement du mosfet, d’une manière ou d’une autre. D’ailleurs, cela explique parfois les phénomènes « bizarres » qu’on peut observer au niveau d’un mosfet, lorsqu’on monte en fréquence. Et pourtant, cela s’explique tout simplement, de par la présence de ces capacités.

C’est pourquoi on peut voir apparaître des résistances d’entrée sur la grille des mosfets, alors que ceux-ci sont « censés » avoir un courant de grille nul. Cela peut d’ailleurs sembler contradictoire, mais en fait, tout s’explique de par la présence de ces condensateurs. Du coup, si on prend en compte la capacité d’entrée des mosfets, il faut impérativement mettre en place une résistance avant la grille, afin de limiter les courants de commutation !

En pratique, la résistance d’entrée à mettre avant la grille n’est donc vraiment nécessaire que lorsqu’on travaille en commutation rapide, ou si ce qui fournit le courant à la grille (par exemple un microcontrôleur), ne peut fournir le courant nécessaire. Au passage, la valeur de cette résistance est souvent petite, et se détermine assez facilement par calcul (en se disant par exemple qu’au bout d’un temps égal à 3 x Rg x Cg on aurait une tension de grille avoisinant les 95% de Vcc, où Rg serait la résistance qu’on mettrait à la grille, Vcc la tension de pilotage de la grille avant résistance, et Cg, la capacité de la grille du mosfet).

Les deux modes de fonctionnement : en zone ohmique, ou, en régime de saturation

Les 2 modes de fonctionnement d’un mosfet sont :

  • Le mode ohmique (aussi appelé « mode linéaire »)
  • Le mode régime de saturation

Et ces deux modes s’excluent l’un l’autre, bien évidemment !

Le mosfet en zone ohmique (zone linéaire)

On dit qu’un mosfet est en zone ohmique, ou en zone linéaire, lorsque sa caractéristique de sortie Id est quasi proportionnelle à sa tension Vds. Cela se repère très facilement sur un diagramme Vds en fonction de Vgs et Id, tel que celui-ci (zone bleutée) :

Zone ohmique mosfet, zone linéaire transistor en fonctionnement, avec intensité drain Id tracé selon valeurs de tension grille Vgs et tension Vds

Dans ce mode de fonctionnement, on notera que :

  • Vds est plutôt petit
  • Id peut, quant à lui, adopter une large gamme de valeurs (de 0 à beaucoup d’ampères)

D’ailleurs, du fait que la tension Vds soit petite, la « zone ohmique » correspond au mode de fonctionnement privilégié, pour transformer son mosfet en interrupteur tout ou rien. Car la chute de tension à ses bornes sera minimale, et par conséquent, l’échauffement sera lui aussi limité. Ainsi, on sera proche d’un « interrupteur parfait ».

Le mosfet en régime de saturation

On dit qu’un mosfet est en régime de saturation, lorsque son courant Id est fixe, ou quasi invariant, et ce, quelle que soit la tension Vds. C’est d’ailleurs ce qu’illustre le graphe suivant, qui montre Id en fonction de Vgs et Vds (zone colorée en bleu) :

Zone régime de saturation mosfet, tracé caractéristique source de courant entrée drain Id en fonction des tensions Vds et Vgs, électronique

Ici, on remarque que pour un Vgs donné, le courant Id sera toujours le même. Et ce, quelles que soient les valeurs prises par Vds (dans la zone bleue, j’entends). Ainsi, dans ce mode, le mosfet se comporte tout simplement comme une source de courant.

Bien sûr, cette source de courant n’est pas parfaite, car l’intensité Id augmentera très légèrement si Vds augmente. Cela étant dit, cette augmentation est relativement faible. D’ailleurs, sur le graphique ci-dessus, on ne distingue même pas cette variation, car on a l’impression que les droites Vgs sont quasi horizontales.

Pour résumer :

En régime de saturation, un mosfet est équivalent à une source de courant pilotée en tension, avec un courant Id fonction de Vgs.

Par exemple, d’après le graphe du dessus, on aura :

  • Id = 5A, si Vgs = 3 volts
  • Id = 10A, si Vgs = 4 volts
  • Id = 15A, si Vgs = 6 volts
  • Ainsi de suite !

Par contre, du fait que Vds peut prendre des valeurs assez élevées, la puissance à dissiper par le mosfet risque d’être vraiment élevée elle-aussi, ce qui peut nécessiter un important dispositif de dissipation thermique, dans certains cas. Pensez donc à bien prendre cela en considération, si vous faites fonctionner votre mosfet dans ce mode.

Comment transformer un mosfet en interrupteur tout ou rien ?

Pour transformer un mosfet en interrupteur « parfait », il faudra que sa tension Vds soit la plus faible possible. Et pour cela, il faudra être le plus « en bas à gauche » du réseau de caractéristiques suivant :

Réseau de caractéristique transistor mosfet dessinant Id en fonction de Vds, pour plusieurs valeurs de Vgs, montrant état bloqué et passant

En regardant attentivement ce graphe, on remarque que pour obtenir une tension Vds la plus faible possible, il faut :

  • Avoir un Vgs le plus grand possible (dans la limite de Vgsmax, bien entendu)
  • Et avoir un courant traversant le mosfet (Id) le plus faible possible également

Question (exercice) : d’après le graphique ci-dessus, quel tension Vgs faut-il prendre, pour avoir une chute de tension Vds inférieure à 1 volts, tout en faisant passer un courant de 10 A dans le drain ?

Réponse : pour déterminer cela, il faut préalablement tracer 2 droites sur ce graphique : une horizontale, pour Id = 10A, et une verticale, pour Vds = 1V. Une fois tracées, le point d’intersection de ces droites nous montre les valeurs de Vgs qui seront idéales pour cela. Ici, dans ces exemples, ce sera Vgs = 15 volts qui permettra d’avoir une tension Vds inférieure à 1 volt, sous 10 ampères (voir représentation graphique ci-dessous).

Exemple tracé graphique mosfet pour tension Vds donnée, et courant transistor Id, cours pour apprendre l'électronique même débutant avec tuto

Bien entendu, pour avoir un interrupteur quasi parfait, il faudrait que Vds soit plus proche de 0 volts encore. Et dans ce cas, il faudrait passer sur un mosfet plus performant que celui-là, car sous 10 ampères, on n’obtiendra rien de mieux ici. Mais ne vous inquiétez pas, car il existe de très nombreux modèles de mosfets, et pour un peu toutes les situations ! Il s’agira donc de sélectionner LE mosfet le plus adapté à ses besoins, et ne pas se contenter d’un « mosfet connu ».

Surtout, ne prenez pas à la légère cette tension Vds, car plus elle sera grande, et plus d’échauffements il y aura. Et même avec une tension de 1V seulement entre le drain et la source, on peut parfaitement claquer un mosfet s’il n’y a pas de dissipateur de chaleur adéquat.

Question : comment calculer Rdson, la principale caractéristique des mosfets, afin de trouver rapidement un modèle qui n’aura qu’une chute de tension Vds de 0,2 volt sous 10A ?

Réponse : c’est assez simple en fait ! Car il suffit d’appliquer la loi d’ohm. Ainsi, si Vds vaut 0,2V et Id vaut 10A, alors Rdson vaudra 0,2v / 10a, soit 0,02 ohm (d’après la loi d’ohm R = U / i). Du coup, il ne vous restera plus qu’à chercher un mosfet ayant un Rdson inférieur ou égal à 0,02 ohms, parmi tous les mosfets en vente chez votre revendeur, et le tour est joué !

Comment utiliser un mosfet en limiteur de courant ?

L’autre mode de fonctionnement d’un mosfet, moins connu du « grand public », est le fonctionnement en source de courant. Dans ce mode, le courant traversant le mosfet (Id) est plafonné à une certaine valeur, et ne peut la dépasser. On appelle ce mode le « régime de saturation » du mosfet. C’est d’ailleurs ce qu’on peut observer dans le réseau de caractéristique ci-dessous, coloré en bleu :

Graphe mosfet en limitation de courant, en régime de saturation, tutoriel et cours d'électronique pour bien débuter et apprendre les transistor pratique

Ici, si vous regardez bien, vous constaterez que les courbes Id sont quasiment plates, pour un Vgs donné. Cela signifie que quelle que soit la tension Vds ou Vgs, l’intensité passant du drain à la source sera limité à une certaine valeur.

Par exemple, d’après le graphe ci-dessus : si Vgs = 4 volts, alors le courant Id sera limité à 10 ampères, et ne pourra pas aller au-delà. Car en pratique, la tension Vds augmentera d’autant plus que le courant essayera d’augmenter, ce qui aura pour conséquence de faire plafonner le courant Id à une certaine valeur fixe (quasi constante, ou en tout cas, s’élèvera que très finement).

À retenir : en régime de saturation, un mosfet se comporte comme une source de courant, commandée en tension (Vgs).

Bien évidemment, c’est un mode de fonctionnement tout à fait particulier, et pour ma part, je ne l’ai jamais mis en pratique (car je me sers toujours des mosfets en commutation, c’est-à-dire comme des interrupteurs commandés en tension !). Bien entendu, à chaque montage ses usages, et il est bon de les connaître !

Comment choisir un transistor mosfet ?

S’il y a bien une chose difficile à faire, lorsqu’on est débutant ou simple bricoleur, c’est d’arriver à trouver le mosfet qui correspond exactement à ses besoins. Car il y a tellement d’offres sur le marché, que c’est comme chercher une aiguille dans une botte de foin ! Toutefois, il y a des astuces à connaître, pour faciliter ses recherches.

Tout d’abord, il y a les revendeurs de composants électroniques en ligne. Et là, c’est assez facile, même si ça reste fastidieux. Car il suffit de filtrer toute la base de données de mosfet, afin de ne retenir que ceux répondant vraiment aux spécifications recherchées. Au passage, les valeurs à considérer en priorité sont : le format du boîtier (CMS ou traversant), Rdson, Vdsmax, Idmax. Ensuite viennent toutes les caractéristiques secondaires, permettant d’affiner votre choix. Et encore une fois, secondaire ne veut pas dire qu’il faut les faire passer à la trappe !

Autre méthode : les forums spécialisés. Ici, il s’agit de chercher via son moteur de recherche préféré, des sites parlant de choses similaires à ce que vous souhaitez faire. Et bien souvent, on tombe sur des forums très intéressants, et riches en informations. Car les internautes échangent librement leurs idées et conseils, et on peut trouver des mosfets particuliers, adaptés à nos besoins spécifiques. Mais bien entendu, cette méthode reste plus ou moins aléatoire, et bien moins performante que le tri sur des sites de vente en ligne de composants électroniques 😉

Du coup, je vous conseille plutôt d’aller chez un vendeur de composants électroniques en ligne (comme FARNELL, par exemple), et de faire ses recherches dedans. Par exemple, avec Farnell, il suffit d’aller dans la catégorie « Mosfet de puissance » (https://fr.farnell.com/c/semiconducteurs-composants-discrets/mosfet-de-puissance) pour accéder à tous les mosfets de puissances disponibles à la vente. Ensuite, il suffit de sélectionner les valeurs qui nous intéressent dans la colonne de gauche, au travers desquelles on souhaite appliquer un filtre (par exemple, perso, je clique sur « canal N » lorsque je cherche un mosfet de type N, en virant tous ceux de canal P).

Pour rappel, au niveau des principales valeurs caractéristiques qui favorisent le choix d’un modèle de Mosfet plus qu’un autre, on retrouve :

  • La polarité du mosfet (canal N ou P)
  • Le courant de drain maxi (Idmax)
  • La tension Vdsmax supportable
  • La résistance Rdson maximale

Ce sont d’ailleurs les valeurs qu’on retrouve toujours en tête des datasheet, fournis par les fabricants. Pour « preuve », voici un extrait de la première page du mosfet BUZ11 :

Extrait datasheet mosfet BUZ11 à canal N, avec principales valeurs caractéristiques, telles que Rdson, Vds maxi, Idmax, et boitier électronique

Bien évidemment, il ne faut pas oublier les caractéristiques secondaires des mosfets, suivant les besoins qu’on a. Mais dans tous les cas, les valeurs précédentes constituent un bon point de démarrage, afin d’y voir plus clair dans cette jungle !

Exemple de calcul mosfet (régime de fonctionnement, dissipateur thermique à prévoir, …)

Maintenant que nous avons vu pas mal de choses théoriques, passons à la pratique. Ce sera bien plus fun 😉

Pour ce faire, nous allons étudier le montage suivant :

Schéma de branchement mosfet en interrupteur tout ou rien, cours fonctionnement ouvert ou fermé, exemple application transistor électronique

Il s’agit en fait d’un simple mosfet, avec une résistance branchée sur son Drain, et pilotée au niveau de la grille via un commutateur, permettant de faire passer la tension Vgs de 0 à 10V.

On retrouve donc principalement :

  • Une alimentation 0-10V
  • Un transistor mosfet, ici modèle BS170
  • Une résistance de charge faisant 47 ohms
  • Un interrupteur inverseur, permettant de faire passer Vgs de 0 à +10 volts

Au travers de cet exemple, nous allons essayer de trouver dans quel mode se trouve le transistor, lorsque Vgs=+10V (en zone ohmique ? en régime de saturation de courant ?). Ensuite, nous estimerons la tension Vds. Enfin, nous déterminerons si ce mosfet aura besoin d’un dissipateur thermique ou non, pour fonctionner en continu. Et si oui, de quelle taille.

Quel est le régime de fonctionnement de ce mosfet ?

Pour déterminer dans quel mode se trouve le mosfet quand Vgs = +10V, on va se servir du réseau de caractéristiques Id, fonction de Vds et Vgs. Voici le diagramme qu’on trouve dans le datasheet du mosfet BS170, fourni par le fabricant :

Graphique mosfet BUZ11 du courant dans drain Id suivant tension de pilotage Vgs, et chute de tension transistor Vds, avec différentes valeurs

Pour trouver le point de fonctionnement du mosfet (Vds/Vgs/Id), il va falloir tracer une droite de charge sur ce graphique, afin de trouver une intersection avec ces courbes. Or, on a déjà une info importante, dans l’énoncé de l’exercice, car on sait déjà quelle courbe prendre en compte ici, puisque Vgs fera 10 volts.

À présent, il s’agit de tracer cette fameuse « droite de charge », pour trouver une intersection entre celle-ci et la courbe Vgs=10V. Ici, on va placer 2 points sur ce graphe, afin de tracer cette ligne. Ces deux points seront calculés, suivant les hypothèses suivantes :

  • Hypothèse 1 : Vds=0 (tension « tout à gauche » du graphe ci-dessus, sur l’axe horizontal Vds). Dans ce cas, on peut calculer Id avec la loi d’ohm aux bornes de la résistance => Id = (Vcc – Vds) / R = (10v – 0v) / 47 ohms = 0.212 A (nous appellerons ceci le « Point 1 »)
  • Hypothèse 2 : Vds=5V (tension « tout à droite » du graphe ci-dessus, sur l’axe horizontal Vds). Dans ce cas, on peut calculer Id avec la loi d’ohm aux bornes de la résistance => Id = (Vcc – Vds) / R = (10v – 5v) / 47 ohms = 0.106 A (nous appellerons cela le « Point 2 »)

En plaçant ces deux points sur le graphe ci-dessus, et en traçant une droite qui passe par ces 2 points (c’est la fameuse « droite de charge »), on obtient le graphe ci-dessous :

Cours électronique mosfet avec droite de charge pour déterminer point de fonctionnement transistor, zone ohmique ou saturé, pour débuter

Et à l’intersection de cette droite de charge (en rouge sur le graphe) et la courbe « Vgs = 10V », on trouve un point de fonctionnement de notre montage. On s’aperçoit d’ailleurs clairement qu’on est en « zone ohmique ».

On peut d’ailleurs estimer graphiquement Vds, en redescendant à la verticale du point d’intersection : la valeur de Vds est d’environ 0,25 volts. Ensuite, on peut calculer le courant Id « réel », traversant le mosfet, en appliquant tout simplement la loi d’ohm, aux bornes de la résistance R. Car i = U / R = (Vcc – Vds) / R = (10v – 0.25v) / 47 = 0.207 A.

On peut même calculer la valeur de Rdson, dans ces conditions, grâce à la loi d’ohm et aux valeurs trouvées précédemment. Ainsi, Rdson vaudra : Vds / Id = 0.25v / 0.207a = 1.21 ohms (ce qui correspond d’ailleurs exactement à ce qu’indique le datasheet du BS170, qui donne un Rdson typique à 1,2 ohms).

Donc au final, on peut dire que :

  • Le mosfet fonctionne en Zone Ohmique
  • Vds vaudra 0,25 V
  • Id vaudra 0,207 A
  • Et Rdson vaudra 1,21 ohms

Y’a-t-il besoin d’ajouter un dissipateur thermique sur le mosfet, dans ce cas ?

Pour savoir si un mosfet a besoin d’un dissipateur thermique ou pas, il va falloir comparer deux choses :

  • La puissance que le mosfet aura à dissiper en utilisation continue (à calculer, avec les valeurs trouvées précédemment)
  • Et la puissance dissipable par le mosfet lui-même, à l’air libre, sans dissipateur (valeur indiquée par le fabricant dans son datasheet)

Tout d’abord, commençons par calculer la puissance dissipée par le mosfet ci-dessus. Pour rappel, on avait trouvé un Vds = 0.25 V, et un Id = 0.207 A. Du coup, avec la formule P = U x i, on trouve une puissance à dissiper égale à : P = 0.25 * 0.207 = 0.05 W (soit 50 mW).

D’autre part, si on jette un œil à la documentation constructeur, on retrouve la puissance maximum dissipable par ce mosfet :

Caractéristiques thermiques du mosfet BS170 avec dissipation de chaleur via boitier ou radiateur refroidisseur, puissance dissipable électronique

Dans ce tableau, on peut noter que le mosfet peut dissiper jusqu’à 830 mW à température ambiante, sans dissipateur. Or, comme nous aurons que 50 mW à dissiper, ce mosfet n’aura pas besoin de dissipateur thermique.

On peut d’ailleurs vérifier ces résultats en calculant la résistance thermique du mosfet en charge. Pour ce calcul, on va se servir de la formule suivante :

Rth = (Tj – Ta) / P

Où :

  • Rth sera la résistance thermique de l’ensemble (c’est-à-dire le mosfet avec ou sans dissipateur équipé). Ce résultat sera exprimé en °C/W.
  • Tj est la température de jonction maximale du mosfet (le fabricant nous indique que celle-ci est égale à « -55 to 150 °C », dont on va prendre 150 °C)
  • Ta est la température ambiante (on va prendre 55 °C d’air ambiant, pour être en situation réaliste)
  • P est la puissance à dissiper dans le mosfet (qui était de 0,05W calculée, pour rappel)

Ainsi, on obtient : Rth = (150 – 55) / 0.05 = 95 / 0.05 = 1900 °C/W.

Or ici, comme la résistance thermique du BS170 est de 150 °C/W, donc bien inférieure à ce dont on aurait besoin, il n’y a aucun besoin de dissipateur thermique. La boucle est bouclée 😉

Remarque : s’il avait fallu déterminer la valeur d’un dissipateur thermique pour ce mosfet, on aurait pris un dissipateur ayant une résistance égale à Rsa = Rth – Rjc – Rcs (où Rjc est la résistance thermique jonction/boitier, et Rcs la résistance thermique entre le boîtier et le radiateur). À noter que Rjc est normalement toujours donné par le constructeur (sauf ici peut-être, car le pouvoir dissipatif de ce mosfet est grand, comparé au courant qui passe dedans). Par ailleurs, faites très attention à ne pas confondre Rjc (qui correspond à la résistance thermique du mosfet, équipable de radiateur) et Rja (qui elle, correspond à la résistance thermique du mosfet, sans radiateur à équiper). Enfin, Rcs est souvent égal à environ 0,5 °C/W, et correspond à la « feuille » qu’on peut par exemple intercaler entre le mosfet et son radiateur.

Du reste, j’essayerai de vous faire des explications plus complètes prochainement, au sujet des dissipateurs thermiques. Car ce n’est pas forcément si facile à comprendre de prime abord, et on peut vite se perdre, ou se tromper dans ses calculs. Je vous dis alors à très bientôt, en espérant que cet article sur les mosfet aura pu vous aider à mieux les appréhender, pour vous en servir dans vos futurs projets !

Jérôme.

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(*) Mis à jour le 09/02/2022

28 commentaires sur “Transistor Mosfet : fonctionnement pratique et explication (cours synthèse)”

    1. Salut Jack !

      Hum… c’est compliqué pour moi de te répondre ici, tant il y aurait à dire sur le sujet. Car c’est comme si tu demandais sur quel critère on devrait se baser pour choisir entre une petite voiture citadine et une grande berline. En fait, la liste des avantages et inconvénients de chacun est vraiment longue, et leurs domaines d’application l’est tout autant.

      Du coup, je pense qu’il vaut mieux adopter le raisonnement inverse, à savoir : identifier tes besoins et contraintes, et ensuite voir quel type de transistor serait le mieux adapté dans ton cas, pour ton besoin précis et particulier.

      En tout cas, c’est mon point de vue 😉

      Bien à toi,
      Jérôme.

  1. Bonjour à tous,

    Je dois remplacer un Mosfet qui n’existe plus, afin de réparer deux amplis audio.

    Question : existe t’il un moyen ou une application, qui présente des références de transistors compatibles après y avoir introduits les caractéristiques de l’original :
    – La polarité du mosfet (canal N ou P)
    – Le courant de drain maxi (Idmax)
    – La tension Vdsmax supportable
    – La résistance Rdson maximale

    Je résoudrais ensuite les différences physiques pour installer le modèle choisi dans l’appareil (modification mécanique pour assurer le refroidissement)

    Merci pour votre aide, Pierre

    1. Salut Pierre !

      Perso, quand j’ai besoin de faire un truc comme ça, je vais sur le site de FARNELL, dans la rubrique « MOSFET de puissance » (accessible ici : https://fr.farnell.com/c/semiconducteurs-composants-discrets/mosfet-de-puissance).

      Lorsque tu ouvres cette page sur un « PC », tu retrouves sur la partie de gauche de l’écran une colonne avec plusieurs filtres, te permettant notamment de : choisir la polarité du mosfet, son courant de drain maxi, sa tension Vds max, et sa résistance Rdson max. En bref, tout ce dont tu as besoin, si j’ai bien compris !

      @+
      Jérôme.

  2. Très très bon document.
    J’ai toutefois une question concernant la résistance de grille qu’il serait « souhaitable » de rajouter dans le cas d’un fonctionnement à fréquence élevée… J’utilise un DMOS N FET ZVN4310 en commutation avec une tension VGS qui est soit 0V soit 10V et une tension VDS entre 12 et 18V, avec un courant IDS d’une trentaine de mA. Le tout fonctionnant à une fréquence de 25KHz générée par un multivibrateur astable NE555. Sachant que Le ZVN4310 a une input capacitance de 350pF, pensez vous qu’il soit utile d’ajouter une résistance en série sur le circuit de grille et si oui, de qu’elle valeur, 1K, 500 ohms ou encore moins ?

    1. Salut !

      Alors, voici comment je calcule ça, sachant que je ne suis absolument pas un expert en la matière !

      Si tu travailles à 25 kHz, alors la période de ton signal sera de 1/25000, soit 40µs (donc 20 µs à l’état haut, et 20 µs à l’état bas, dans l’hypothèse où le rapport cyclique serait de 50%). À présent, si l’on considère qu’un condensateur est « pleinement » chargé au bout d’un temps égal à 3 fois R*C (avec R la résistance qui l’alimente, et C sa capacité, c’est à dire celle d’entrée du mosfet), alors il faut que : 3*R*C = 20 µs (=0,00002 s), soit R=0,00002/(3*C).

      Dans ton cas, où la capacité de ton mosfet ZVN4310 est égale à 350 pF, alors, on peut calculer la valeur numérique de R : R = 0,00002 / (3 * 0,00000000035) = 19047 ohms. Et cette valeur de R est en fait la valeur maximale de résistance que tu devrais mettre sur la grille, afin d’être sûr que l’effet de ton condensateur d’entrée de mosfet soit bien « neutralisé ». Ainsi, toute valeur de résistance en dessous conviendrait.

      Enfin, maintenant qu’on a trouvé la limite « haute » pour cette résistance, la limite « basse » est fonction du courant que peut émettre au max ta partie commande (ici, un NE555). Étant donné que ce dernier peut fournir jusqu’à 200 mA sur sa sortie, on peut en déduire la résistance minimale à mettre en œuvre, pour ne pas dépasser ce courant. En effet, en appliquant la loi d’ohm (en considérant que le condo du mosfet est complètement déchargé, pour considérer le courant maximal), on a : U=R*I, d’où R = U/I. Et comme U=10V dans ton cas (tension d’alim du NE555), et que le courant max I=200mA (0,2 A donc), alors Rmin = 10 / 0,2 = 50 ohms.

      Au final, par le calcul, on trouve donc que la résistance de grille devrait avoir une valeur comprise entre 50 et 19047 ohms. Tu as donc le choix ! Du reste, en pratique, on évite de trop consommer de courant en électronique, tout en s’assurant d’en envoyer suffisamment. Donc perso, je partirais certainement sur une résistance de 10 kohms, et observerais à l’oscillo le fonctionnement du mosfet (en regardant sa tension de grille, ainsi que celle au niveau du drain/source). Et au besoin, j’abaisserais la valeur de cette résistance (car il y a peut-être des choses que je n’ai pas prises en compte ici, et qui vont influer sur le fonctionnement de tout cela !).

      Voilà 😉
      Jérôme.

  3. Salut,
    Je te remercie infiniment pour tes explications lumineuses. Je sais enfin pourquoi sur presque tous les schémas de MOS FET, et dans leurs datasheet, on trouve une résistance de grille de 10K, sans aucune autre explication.
    J’aime beaucoup tes explications qui font largement appel au simple bon sens plutôt qu’à des formules compliquées. Tu connais bien ton sujet et tu es bon pédagogue. Encore Merci et bravo. Je me suis inscrit à la newsletter.

  4. Bonjour,
    Voilà un superbe article très limpide qui m’a permis de remettre à jour mes connaissances oubliées!

    J’ai toutefois une question portant sur les graphiques des datasheets.
    Parfois ils sont sous forme logarithmique comme celui donnant la valeur Vds pour le IRF9530 (https://www.vishay.com/docs/91076/91076.pdf)
    Il n’y a pas de valeur directement compréhensible ni d’unité…
    Ma question est : Comment on est censé lire ça ?

    Merci.

    1. Bonsoir !

      Tout d’abord merci à toi, pour ce retour !

      Alors, concernant les datasheets, tels que celui dont tu parles :

      • l’unité d’un axe donné est celle portée par la valeur figurant dessus (si par exemple tu t’intéresse à Vds, alors l’unité sur l’axe où est écrit Vds sera forcément des volts ; si c’est Rds, ce sera des ohms ; si c’est Id, ce sera des ampères ; et ainsi de suite)
      • la forme logarithmique est souvent employée pour représenter certaines choses, qui auraient été bien moins lisibles sur une échelle classique ; en fait, ce n’est qu’une manière de représenter les choses, et il faut juste s’y faire 😉

      Par contre, ce sont peut-être les valeurs exprimées avec des puissances qui te posent problème. En effet, sur le premier graphe donnant Id en fonction de Vds (en haut à gauche de la page 3), les valeurs inscrites sur l’axe Vds sont respectivement : 10-1 / 100 / 101. En fait, comme ce sont des puissances de dix, ces valeurs sont respectivement équivalentes à 0,1 / 1 / 10. Ainsi, c’est comme si tu avais des graduations de Vds, pour les valeurs : 0,1 volt, 1 volt, et 10 volts. Par contre, ne me demande pas pourquoi le fabricant n’a pas choisi de clairement faire apparaître ces valeurs, directement sur ses graphiques ! En tout cas, là encore, il faut malheureusement s’y habituer, car c’est courant d’avoir de telles notations, dans les datasheet. Mais ne t’inquiète pas, car tu en prendras vite l’habitude !

      Sur ce : bonne soirée à toi, et bon courage !
      Jérôme.

  5. Bonjour Jérôme,
    Vraiment super merci beaucoup.
    N’hésite pas à en faire d’autres aussi clairs et détaillés.
    Excellent travail !
    Merci, merci, merci 🙂
    David

    1. Salut David !

      Oui, j’ai prévu de faire plein d’autres tuto, du même genre. Par contre, je manque cruellement de temps. Du coup, tout cela ne sortira peut-être pas de si tôt, désolé …

      En tout cas, merci de ton retour, et ravi que ça te plaise 😉

      À bientôt !
      Jérôme.

  6. Exposé très clair et très compréhensible quand on a certaines bases. Il me semble que si l’on veut mettre un peu le nez en électronique, il est préférable de commencer par ce genre de transistor (Mosfet), plutôt que par les bipolaires, pour lesquels les explications sont souvent rébarbatives (mais si tu arrives à faire un exposé aussi clair que celui ci pour les transistors bipolaires, je suis preneur).

    Je vais aussi te suivre pour tes « applications » en Arduino, où je commence à m’y mettre.
    Ça doit te donner un travail « monstre » de faire tous ces exposés.
    Je t’en remercie.

    1. Salut Pascal !

      Oui, tous ces articles sont vraiment long à faire, et demandent vraiment beaucoup de travail. Mais je le fais avec plaisir, afin de partager un maximum de choses avec vous, ici !

      Concernant un éventuel tuto sur le transistor bipolaire, j’en ferai très certainement un un jour. Mais clairement, ce n’est pas pour tout de suite ! Car j’ai beaucoup trop de projets démarrés, et pas suffisamment de temps pour faire autant de choses en parallèle. Qui plus est, je n’ai même pas suffisamment de temps pour répondre à tous les messages qui m’arrivent, tellement y’en a !

      Du reste, ne pense pas qu’un transistor mosfet serait préférable à un transistor bipolaire, en « toute circonstance ». Car tous deux ont leurs raisons d’être, et des champs d’applications bien à eux. Bien sûr, il y a en a clairement un des deux qui parait nettement plus moderne que l’autre, je dois bien l’avouer ! Mais chacun à son charme 😉

      Jerome.

  7. Site passionelectronique.fr
    Titouan BORENSZTEJN

    Bonjour,

    Très intéressant ces informations et vos explications, serait-il possible pour vous de réaliser des articles similaires sur les AOP ainsi que sur les transistors bipolaires ? Dans nos cours il y que du théorique, mais jamais de pratique et parfois impossible de se dépatouiller sur un montage. Merci à vous. Bien cordialement.

  8. Bonjour Jérôme,

    Tout d’abord, merci pour la qualité de l’article !

    Puis j’aimerais savoir si les transistors Mosfet dont vous parlez, peuvent s’intégrer dans une carte PCB afin de réaliser une matrice de commutation pour de faible capacité ?

    Merci d’avance,
    Cordialement

    1. Salut Sofyane !

      Désolé, les matrices de commutation dépassent trop largement mes connaissances, pour que je puisse te répondre ici.

      Cela étant dit, tout transistor peut parfaitement bien fonctionner en commutation. Reste à voir à quelle fréquence et sous quelles conditions tu souhaites le faire travailler. Il te faut donc tout d’abord qualifier les signaux que tu souhaites commuter, voir ensuite s’il est judicieux d’utiliser un mosfet dans ce cas, et si oui, en choisir un qui répond aux contraintes que tu prévois de lui appliquer. Mais dans l’absolu, rien n’est impossible 😉

      Du reste, aucun soucis pour intégrer un mosfet à une carte PCB (sauf à avoir de trop forts courants à véhiculer, ou des contraintes mécaniques particulières à considérer).

      Voilà ! Et désolé de ne pouvoir t’aider plus que ça !
      Jérôme.

  9. Bonjour Jérôme.

    Explications concises mais précises permettant une approche sympathique de ces MOSFET.
    J’ai lu avec attention.

    Je note peut-être une petite erreur de frappe au point 2.4 Rdson.
    La puissance dissipée par le mosfet (échauffement), qui sera égale à Rdson² x Id
    Ne faudrait-il pas P = Rdson * Id² ?

    Bonne continuation.
    Merci pour ce partage de connaissances !

  10. ReBonjour Jerome.

    Merci pour votre réactivité !

    Je me penche actuellement sur le choix d’un MOSFET, piloté par un PIC (Vgs = 5V). Et je fais donc à l’instant, après avoir lu votre article, quelques « études » graphiques (comparaison des IRFxxx et IRLxxx) conformément à votre exercice du §7.

    Une question cependant : dans l’exercice précité vous émettez deux hypothèses pour tracer la fameuse courbe de charge qui m’intéresse. La 1ère consiste à déclarer Vds = 0. Situation idéale pour une commutation sans perte et donc un courant maximal. Mais pour la 2ème hypothèse, vous choisissez Vds=5V (Vcc/2). Pourquoi ce choix sachant que votre charge de 47 ohm est constante ?

    Je trace mes lignes de charge comme indiqué mais la valeur de cette 2eme hypothèse influe évidemment fortement sur le résultat final.
    Au plaisir de continuer ce post.

    1. Bonsoir à toi !

      En fait, je m’aperçois que je n’ai pas expliqué d’où vient le « Vds = 5V » que j’ai pris, en deuxième hypothèse. Car non, il ne s’agit pas d’un « Vcc/2 », même si, dans dans ce cas précis, cette valeur correspond « exceptionnellement » à cela.

      Pour expliquer simplement les choses, je vais reprendre le graphe « Id en fonction de Vds et Vgs » vu plus haut, en l’annotant au passage :

      Graphe Vds Id d'un mosfet exemple, avec valeurs de tension et de courant, y compris hypothèses références pour traçage droite de charge caractéristique

      Comme tu peux le voir, j’ai simplement pris les valeurs extrêmes de Vds, présentées sur l’abscisse de ce graphe (exprimant la tension Vds en volts), à savoir :

      • 0 volt, qui est la valeur tout à gauche de l’axe Vds
      • et 5 volts, qui est la valeur tout à droite de l’axe Vds

      Ainsi, en prenant ces tensions du graphe et en reportant nos valeurs dessus, on peut tracer notre courbe de charge !
      En espérant que ce soit plus clair, cette fois-ci, tout en m’excusant de cela 😉

      Jérôme.

  11. Bonjour Jérôme,

    Merci pour cet article avec une approche simple et à la fois concise, toutefois il me manque une explication sur le choix d’utilisation d’un mosfet canal N ou P. J’ai du mal à comprendre le choix de mettre un Canal N ou P sachant que dans la majorité des cas le canal N est moins coûteux que le canal P surtout en commutation où le Rdson des mosfets canal P est sensiblement moins bon que celui du N

    Cordialement,
    Stéphane

    1. Salut Stéphane 😉

      Très bonne remarque !

      En fait, basiquement, le choix entre un canal N ou canal P ne dépend que de ton circuit (c’est à dire, tout ce qui se trouve autour de ton transistor). Car la différence fondamentale, entre N ou P, n’est qu’une question de polarité. Il n’y a donc pas vraiment de choix à faire ici, si ce n’est celui qui t’est imposé par tous tes éléments situés autour de ton transistor (partie commande et charge à piloter, par exemple).

      Par contre, si on regarde vraiment dans le détail, je pense que tu as raison. Car j’ai souvent lu que les transistors N étaient plus performants que les P (à l’instar des transistors bipolaires NPN, vis à vis des PNP). Mais cela reste secondaire, selon moi, à moins que ça ait une importance critique, dans ton montage.

      Cela étant dit, il y a des configurations où tu ne pourras mettre qu’un canal P, et dans d’autres, où tu ne pourras mettre qu’un canal N (à moins de changer « tout » son circuit, j’entends).

      En espérant que ma réponse soit suffisamment claire … !

      Bonne journée à toi.
      Jérôme.

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