Les circuits logiques - Architecture des Machines et des Systemes Informatiques - page 102

au contraire délivre une tension voisine de 0, à laquelle on fait correspondre le
niveau logique 0 1 .
Il existe différentes technologies de transistors : les technologies TTL ( Transistor,
Transistor Logic ) à base de transistors bipolaires, les technologies FET ( Field Effect
Transistor ) à base de transistors à effet de champ et encore les technologies MOS
( Metal Oxyde Semi-conducteur ) à base de transistors à effet de champ MOS. Ces
différentes technologies diffèrent au niveau performance, consommation électrique et
niveau d'intégration, mais dans tous les cas elles mettent en jeu un même matériau :
le semi-conducteur silicium .

Qu'est-ce qu'un semi-conducteur ?
Un semi-conducteur est un matériau à structure cristalline qui se comporte soit comme
un conducteur, soit comme un isolant. Les liaisons de covalence que les atomes de
ces cristaux entretiennent entre eux sont fragiles et lorsque la température augmente,
les électrons engagés dans ces liaisons vont pouvoir s'agiter suffisamment pour briser
ces liaisons et devenir des électrons libres. Les électrons qui quittent les liaisons entre
atomes créent des « trous » chargés positivement, qui vont à leur tour attirer les élec-
trons des liaisons voisines. Il s'ensuit la création d'un courant électrique qui rend le
cristal, initialement isolant, conducteur.
La conductivité d'un semi-conducteur peut être également provoquée par l'inser-
tion dans le cristal d'atomes étrangers qui vont soit enrichir le cristal en charges
positives, soit en charges négatives. C'est l'opération de dopage du cristal. Dans le
cas du dopage de type P, le cristal est enrichi en charges positives en introduisant
dans le cristal des atomes possédant moins d'électrons que les atomes du cristal : il
en découle la formation de liaisons de covalence incomplètes entre les atomes et
donc une augmentation du nombre de « trous » positifs. Dans le cas du dopage de
type N, le cristal est enrichi en charges négatives, en introduisant dans le cristal des
atomes possédant au contraire plus d'électrons que les atomes du cristal : des élec-
trons en surnombre ne sont pas impliqués dans les liaisons entre atomes et forment
donc des électrons libres supplémentaires.
Le cristal le plus couramment utilisé pour la fabrication des circuits intégrés et des
transistors est le silicium ( Si , N = 14). Il est couramment dopé négativement avec des

atomes de phosphore ( P, N = 15) et positivement avec des atomes de bore ( B , N = 5).

Les différentes technologies de transistors
Les transistors, quelle que soit la technologie mise en œuvre, sont composés par un
assemblage de zones de silicium de type N avec des zones de silicium de type P. On
distingue principalement deux familles de transistors :
- la famille TTL ( Transistor, Transistor Logic ) conçue à base de transistors bipolaires;
- la famille MOS ( Metal Oxyde Semi-conductor ) conçue à base de transistors uni-
polaires MOS.

1. Dans le cas de l logique positive. L'association inverse est réalisée dans le cadre de la logique négative.