transistor de passage

Un transistor de passage est un transistor utilisé pour contrôler le flux d'une tension de signal entre deux nœuds dans un circuit, plutôt que de commuter le courant vers ou depuis un rail d'alimentation. Au lieu de connecter une charge à la masse ou au rail positif, le transistor de passage est en série avec le chemin du signal lui-même, ouvrant et fermant la connexion entre deux points qui sont déjà à un niveau de tension intermédiaire. Cette distinction est importante car le transistor n'a pas besoin de gérer le courant d'alimentation complet ; il ne transporte que le courant du signal, et sa source et son drain (ou collecteur et émetteur) sont tous deux à des niveaux logiques plutôt qu'à des potentiels d'alimentation.

Les transistors de passage apparaissent couramment dans les multiplexeurs, les portes de transmission et les circuits de décalage de niveau. Un MOSFET à canal N en mode d'amélioration sert souvent de transistor de passage pour les niveaux logiques bas, tandis qu'un dispositif à canal P transmet mieux les niveaux logiques hauts. Pour une commutation bidirectionnelle, les concepteurs les associent en tant que porte de transmission ou commutateur CMOS, où un transistor NMOS et PMOS fonctionnent en parallèle avec des signaux de grille complémentaires. La résistance à l'état passant du transistor détermine la rapidité avec laquelle le signal se stabilise ; les MOSFET modernes avec des largeurs de grille de plusieurs micromètres à des dizaines de micromètres peuvent atteindre des résistances à l'état passant de l'ordre de dizaines à des milliers d'ohms.

Modes de défaillance courants et compromis de conception

La principale limitation d'un simple transistor de passage est qu'il présente des chutes de tension de seuil. Lorsqu'un transistor NMOS transmet un signal haut, la tension de sortie est abaissée d'une tension de seuil (généralement 0,4 à 0,7 volt) ; le transistor ne peut pas amener la sortie jusqu'au rail d'alimentation. Les transistors PMOS abaissent de manière similaire lors du passage de basses tensions. Cette perte dégrade les marges logiques, en particulier dans les longues chaînes de transistors de passage, et oblige les concepteurs à utiliser des portes de transmission ou des commandes de grille amplifiées dans les applications de précision. Le courant de fuite à travers un transistor de passage non conducteur peut également corrompre les charges stockées sur les nœuds capacitifs.

Le terme « transistor de passage » vient de sa fonction : le transistor transmet simplement une tension ou un signal d'un côté à l'autre lorsqu'il est activé, sans créer de nouvelle référence de tension. Cela contraste avec les régulateurs série ou les diodes de porte de passage, qui remplissent des rôles de régulation ou de protection. L'architecture du transistor de passage constitue la base des cellules de RAM statique, où les portes de transmission maintiennent les données sur des condensateurs, et apparaît dans les multiplexeurs analogiques et les matrices de commutation en croix où l'objectif est un routage de signal transparent et à faible distorsion plutôt qu'une inversion logique ou une amplification de courant.