« Transistor/Transistor MOSFET » : différence entre les versions

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De plus, certaines tensions ne sont pas amplifiées, mais atténuées : celles qui entrent dans les zones de fonctionnement linéaire ou de coupure. Nous allons pouvoir contourner le problème en nous restreignant à la gamme de tensions d'entrées pour lesquelles le NFET est en saturation. Le signal obtenu est alors amplifié, mais déformé. On note ''V'' la tension qu'ilqu’il faut ajouter au signal à amplifier afin de travailler dans la bonne région. V s'appelle tension de référence.
 
Lorsque, en outre, on envoie de ''petits signaux'' en termes d'amplitude, autour d'une tension de référence ''V'' (qui correspond à une tension de sortie ''V<sub>O</sub>''), alors la déformation s'atténue. En effet, si on note ''v'' l'amplitude des signaux en question et ''v<sub>O</sub>'' les signaux obtenus en sortie :
Il s'agit donc d'une porte logique « NON » rudimentaire.
 
Remarquons que, lorsque l'entrée est basse, aucun courant ne parcourt le circuit, alors que, lorsqu'elle est haute, ce n'est pas le cas. Cela signifie que, même lorsque l'inverseur n'est pas utilisé activement, tant que l'entrée est haute, il consomme de l'énergie. Cela devient un problème lorsqu'illorsqu’il y a plusieurs millions de tels inverseurs dans un circuit, ''a fortiori'' dans un micro-processeur. C'est pour pallier ce défaut qu'a été inventé l'architecture CMOS décrite plus bas.
 
== L'architecture CMOS ==
Comme l'exemple de l'inverseur le suggère, utiliser le MOSFET en « interrupteur » risque de laisser passer un courant. Celui-ci est non seulement inutile (car c'est la tension qui sert au système) mais en plus il a pour conséquence une dissipation d'énergie qui échauffe les circuits. Pour des micro-processeurs, qui regroupent sur un espace réduit des millions (voire des milliards) de transistors, cette dissipation pourrait atteindre des centaines de kilowatts, ce qui n'est pas acceptable.
 
Une solution est de dessiner les circuits en respectant une architecture appelée CMOS (''Complementary MOS'', MOS complémentaires). L'idée sous-jacente est, à l'instar de l'inverseur dans un cas, qu'ilqu’il est possible de ne jamais relier alimentation et masse. Ce qui assure qu'aucun courant ne circule. Pour cela, on utilise à la fois des NFETs et des PFETs, de manière complémentaire.
 
Lorsque, dans l'inverseur réalisé plus haut, l'entrée est basse, aucun courant ne passe. Lorsque l'entrée est haute, le NFET s'active et « tire » la sortie vers l'état bas, on parle de « ''pull-down'' ». De manière symétrique, on peut concevoir un circuit avec un PFET qui « tire » la sortie vers l'état haut, à savoir un « ''pull-up'' », lorsque l'entrée est basse.
[[Fichier:CMOS NAND Layout.svg|center|thumb|250px|Une porte logique NON-ET en architecture CMOS, prête à être gravée.]]
 
Cette porte logique est facile à lire : en haut le ''pull-up'', en bas le ''pull-down''. Puisqu'ilsPuisqu’ils font la même chose, il suffit par exemple de regarder le comportement du ''pull-down'' : la sortie (OUT) est haute si et seulement s'il n'y a pas de connexion entre elle et la terre, c'est-à-dire si l'une ou l'autre des entrées (en vert) n'est pas activée. C'est une porte NON-ET.
 
L'échelle de gravure de ces pistes, de l'ordre de la dizaine de µm, permet de condenser près de 2 milliards de MOSFET sur une surface comparable à celle d'un ongle humain.
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