l`essentiel sur le transistor bipolaire - Sn-Bretagne
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L’ESSENTIEL SUR LE TRANSISTOR BIPOLAIRE (ex : BC547, NPN) I. Définition : Transistor, nom masculin (mot anglais, de transfer resistor, résistance de transfert) 1. Dispositif à semi-conducteur, qui peut amplifier des courants électriques, engendrer des oscillations électriques et assumer les fonctions de modulation et de détection. 2. Récepteur radiophonique portatif, équipé de transistors. Le transistor bipolaire est l’opérateur technique de base de fonctions de l’électronique telles que l’amplification ou la commutation. Il est obtenu en insérant un barreau semi-conducteur entre deux du type opposé. On obtient ainsi 2 possibilités : Le transistor NPN Le transistor PNP Les noms des 3 bornes ainsi constituées sont : la base (B), l’émetteur (E) et le collecteur (C). Les représentations symboliques des transistors nous informent sur leur type (PNP ou NPN) ainsi que sur le sens des courants. Deux jonctions constituent le transistor, jonctions que l’on peut assimiler à 2 diodes (entre B-C et B-E) dont le sens dépend du type. Ainsi, pour permettre le passage d’un courant à travers le transistor, il faut d’abord s’assurer de la conductions ou du blocage de ces jonctions. II. Principe de fonctionnement : On distingue 2 modes de fonctionnement du transistor : le mode linéaire et non linéaire (ou de saturation). La représentation ci-contre montre l’évolution des courants de base (i B) et de collecteur (iC) du transistor. On peut identifier alors les 2 modes de fonctionnement : - linéaire : le courant iC est directement proportionnel au courant iB , on exploite alors les propriétés d’amplification du transitor : iC = K iB. - non linéaire : à partir d’un certain courant iB, le courant iC atteint une valeur maximale, le transistor est dit « saturé ». On distingue, dans ce mode, deux cas extrêmes traduisant un fonctionnement binaire, tout ou rien, très utilisé dans les composants logiques. Très souvent, dans les différentes structures organisées autour du transistor, on distingue : un circuit de commande sensé déterminer le régime de fonctionnement de transistor ou constituant un signal ‘source’, le circuit de charge qui intervient dans l’état de fonctionnement du transistor et influe sur les paramètres électriques environnants. M HISETTE Page 1 III. Synthèse : Caractéristiques électriques du transistor Zone de fonctionnement linéaire Le courant iC est proportionnel au courant iB. On exprime ceci à l’aide de la relation suivante : iC = . iB où est appelé gain en courant du transistor. On trouve la valeur de dans les documentations constructeur (quelques fois, sous le nom H fe). La tension VCE est différente de 0V. Elle a une valeur comprise entre 0V et la tension d’alimentation du montage. La jonction base-émetteur est passante (ou conduit), ainsi V BE = 0,7V. Nous obtenons bien dans ce cas une amplification en courant. Le transistor est dit « passant ». Zone de saturation du transistor Le courant iC n’est plus proportionnel au courant i B. Il a atteint une valeur maximale qui dépend du contexte de son utilisation, à savoir le montage électronique utilisé. Il est ainsi comparable à un interrupteur fermé. Dans cette zone : - la tension VCE= VCEsat est égale à 0V (cas idéal, sinon VCE vaut quelques centaines de mV) - le courant iC < iB ou exprimé de façon différente : iB > iC/ Zone où le transistor est bloqué : Lorsque le transistor n’est dans aucun des cas précédemment énoncés, le transistor est dit « bloqué ». dans ce cas, on l’assimile à un interrupteur ouvert et : iB = 0 ou VBE < 0,7V ; iC = 0. M HISETTE Page 2 Détermination de l’état d’un transistor : IV. 1. Calculer ICsat. Le transistor étant considéré comme saturé, prendre V Cesat. 2. Calculer IBsat. Avec la relation : IBsat = ICsat / mini. 3. Calculer IBréel. 4. Conclure sur l’état du transistor : Transistor saturé si : IBréel > IBsat Transistor passant si : IBréel < IBsat Transistor bloqué si : IBréel = 0 V. Exemple d’un transistor en régime de commutation : Le fonctionnement du transistor en commutation est un fonctionnement en tout ou rien, c'est à dire : IB existe alors IC existe alors VCE = VCEmin = VCEsat IB n’existe pas alors IC n'existe pas alors VCE = VCEmax = VCC Bien souvent on idéalise la courbe de saturation du transistor en la confondant avec l'axe I C. C'est ce que nous faisont en traçant dans le réseau de sortie la droite de charge statique du montage. Le transistor fonctionne en commutation, le point de fonctionnement du transistor se situera : en B : Transistor bloqué, IC = 0, VCE = VCC, et étant donné la relation du transistor bipolaire I C = . IB donc IB = 0. en S : Transistor saturé, IC = ICsat = VCC / RC et IB = IBsat = ICsat / mini. M HISETTE Page 3
