MOSFET Si
NMOS / PMOS / CMOS |
- Technologie mature, faible coût, grande disponibilité
- Haute densité d'intégration (nœuds sub-7 nm)
- Faible courant de fuite en technologie CMOS
- Excellent support EDA & PDK
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- VBR limité (~1000 V max), Ron élevé en forte tension
- Effets de canal court sous 5 nm (variabilité)
- Sensible à la température (mobilité ↓ si T ↑)
- Faible performance en RF haute fréquence
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- SoC, microprocesseurs, mémoires (DRAM, Flash)
- Logique numérique générale
- Convertisseurs DC-DC basse tension (< 200 V)
- Drivers de puissance faible/moyenne
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BJT
NPN / PNP |
- Fort gain en courant (hFE élevé)
- Faible bruit en entrée (1/f bas)
- Bonne tenue aux surcharges thermiques transitoires
- Excellent en amplification linéaire
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- Commande en courant (base) → dissipation accrue
- Lenteur relative (stockage de charges en saturation)
- Intégration moins dense que MOSFET
- Sensible aux phénomènes de second claquage
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- Amplificateurs audio & RF faible bruit (LNA)
- Étages de sortie analogiques
- Régulateurs linéaires (LDO)
- Circuits de référence de tension (bandgap)
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IGBT
Insulated Gate BJT |
- Tenue en tension élevée (600 V – 6,5 kV)
- Faible VCE(sat) → bonnes pertes en conduction
- Commande tension (grille MOS), faible énergie pilotage
- Disponible en modules haute puissance
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- Fréquence de commutation limitée (≤ 100 kHz typique)
- Courant de queue (tail current) à l'ouverture
- Pas de fonctionnement en quadrant inverse sans diode antiparallèle
- Lent face au SiC-MOSFET pour f > 50 kHz
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- Onduleurs de moteur (variateurs, traction)
- Convertisseurs industriels (UPS, soudure)
- Chaînes de traction EV (600–1200 V)
- SMPS moyenne puissance (≤ 50 kHz)
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GaAs MESFET
/ HEMT
pHEMT, mHEMT |
- Très haute mobilité électronique → fréquences de coupure élevées (fT > 300 GHz)
- Faible bruit de phase et NF (noise figure)
- Bonne linéarité en RF/micro-ondes
- Fort rapport puissance/surface en mmWave
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- Substrats coûteux et fragiles
- Intégration numérique limitée
- Technologie difficile à industrialiser à grande échelle
- Tension de claquage modérée
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- LNA, PA et MMIC pour 5G (sub-6 GHz, mmWave)
- Radar (automobile, météo, militaire)
- Liaisons satellite et VSAT
- Instrumentation RF (analyseurs de réseau)
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GaN HEMT
GaN-on-Si / SiC |
- Haute tension de claquage + haute densité de courant
- Très faible Ron·A (figure de mérite supérieure)
- Commutation rapide → performances accrues à haute fréquence
- Compact : remplacement direct IGBT/Si-MOSFET en volume réduit
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- Dégradation du courant (current collapse, piégeage)
- Technologie normalement-ON par défaut (E-mode encore en maturation)
- Coût et maturité des substrats GaN-on-Si
- Fiabilité long terme encore documentée
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- Chargeurs & adaptateurs haute densité (GaN USB-PD)
- Amplificateurs de puissance RF (stations de base 5G)
- Conversion DC-DC haute fréquence (jusqu'à plusieurs MHz)
- Lidar et applications spatiales
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SiC MOSFET
4H-SiC, N-channel |
- Très haute tenue en tension (1,2 kV – 15 kV+)
- Fonctionnement haute température (Tj > 175 °C)
- Faible Ron à haute tension vs Si
- Commutation plus rapide que l'IGBT
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- Coût élevé (substrat SiC)
- Corps diode avec temps de recouvrement inverse (trr) — nécessite gate driver optimisé
- Robustesse au court-circuit plus faible que l'IGBT
- Sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD)
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- Onduleurs de traction EV (800 V bus)
- Chargeurs embarqués (OBC) et bornes de recharge rapide
- Énergie solaire & éolienne (onduleurs réseau)
- Conversion de puissance aéronautique & ferroviaire
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InP HBT /
SiGe HBT
Hétérojonction BJT |
- fT et fmax très élevés (> 500 GHz pour InP)
- Faible bruit de phase — idéal pour oscillateurs
- SiGe : compatible process CMOS (BiCMOS)
- Bonne linéarité large bande
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- InP : substrat fragile et coûteux
- Densité d'intégration plus faible que CMOS pur
- Tensions de claquage modérées
- Procédés spéciaux (BiCMOS) plus complexes
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- Circuits terahertz et imagerie active (sécurité, médical)
- Oscillateurs à très faible bruit de phase (FMCW radar)
- Circuits mixtes RF/numérique haute vitesse (SiGe BiCMOS)
- Émetteurs-récepteurs pour liaisons optiques > 100 Gbps
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