Les MOSFET - Chicoree

1 Anatomie

En package individuel, vu de l’extérieur, un MOSFET se présente la plupart du temps comme un composant doté de trois électrodes:

2 Caractéristiques

Les MOSFET sont des composants transconducteurs. C'est un mot un peu barbare pour dire que c'est la tension sur la grille qui va servir à réguler l'intensité du courant autorisé à circuler entre le drain et la source. Par ailleurs, comme la liaison drain-source est isolée de la grille (par une couche de verre d'une épaisseur microscopique), le courant consommé en régime continu sur cette dernière broche est négligeable. Ce qui permet d'envisager de piloter un MOSFET même avec des circuit électronique capables de ne fournir qu'un courant de très faible intensité. Quelle conséquence? Et bien, pour peu qu'il soit en mesure de fournir la tension nécessaire, même un circuit de très faible puissance peut directement commander une charge de plusieurs dizaines d'ampères.

2.1 power MOSFET

Justement, lorsqu'il s'agit de MOSFET spécifiquement conçus pour piloter des charges de plusieurs ampères, voire de plusieurs dizaines d'ampères, on parle de MOSFET de puissance (power MOSFET). À titre indicatif, j'ai comparé dans le tableau ci-contre quelques MOSFET de puissance. Le choix des modèles est très subjectif, mais permet d'avoir une idée de la variaté qui existe en ce domaine.

2.2 MOSFET logic level

Leurs caractéristiques permettent d'envisager l'usage de MOSFET en électronique numérique pour piloter une charge. Idéalement, dans ces applications, la grille sera reliée à la broche de sortie d'un circuit logique ou d'un micro-contrôleur.

3 Effet capacitif

Jusqu'à présent, j'ai plutôt parlé des MOSFET idéaux. Mais comme souvent, la réalité est un peu moins rose que la théorie. En l’occurrence, je mentionnais un peu plus haut que la grille et la liaison drain-source sont séparées par un mince isolant. Cet isolant a pour effet de former un condensateur entre la grille et de drain (et un autre entre la grille et la source, d'ailleurs). Ces capacités parasites ont deux conséquences:

4 Le retour de la vengeance de l'effet capacitif

Pour faire suite (un peu) à la section précédente, l'effet capacitif de la grille a pour autre conséquence que si l'entrée est flottante, le MOSFET tend à se souvenir de son état précédent tant que cette capacité parasite n'est pas totalement déchargée. Ainsi, la grille peut être flottante quand par exemple elle est reliée à un circuit logique à collecteur ouvert (ou simplement à un bête interrupteur). Dans la pratique, il est aussi possible que l'alimentation du circuit logique de commande et celle de la charge pilotée soient deux alimentations différentes. Or, que ce soit à cause d'un défaut ou simplement à cause du temps de mise en service des alimentations, il n'est certainement pas souhaitable que le MOSFET soit passant quand la charge est alimentée et pas le circuit de contrôle…

5 Exemple de montage

Après ces explications théoriques, passons à un montage type pour piloter une charge avec un MOSFET de puissance. Sur le circuit illustré ci-contre, je suis parti du principe que la charge est inductive (moteur, solénoïde, etc.) C'est finalement assez souvent le cas. Dans ces conditions, il est impératif de rajouter une diode de roue libre (free wheel diode ou flyback diode) pour éviter de claquer le délicat transistor lorsqu'il coupera le circuit. Le schéma suggère pour cela une classique 1N4004. Pour des applications plus exigeantes, une diode Schottky sera préférable.