JONCTION P-N • Dopage de type N [beaucoup d`e
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POUGNES TSP PHOENIX JONCTION P-N Dopage de type N [beaucoup d’e-] : Atome donneur d’électrons e- => l’atome devient un cation (ion positif) e- : porteurs majoritaires / trous : porteurs minoritaires Dopage de type P [peu d’e-] : Atome accepteur d’électrons => l’atome devient un anion (ion négatif) e- : porteurs minoritaires / trous : porteurs majoritaires 3 types de matériaux : Isolant (pas de porteurs) / Semi-conducteur (peu de porteurs) / Conducteur (beaucoup de porteurs) Remarque : un semi-conducteur est un isolant qui devient conducteur quand la température augmente. Loi de Shockley [ Loi d’évolution du courant ] : I = IS * [exp(VA /VT) – 1 ] avec VT = kBT/q IS : courant de saturation kB : constante de Boltzman T : température Zone de charge réduite q : charge = 1,60.10-19 C 1. Polarisation directe [ VA >> VT ] ID = IS * exp(VA /VT) Conséquence : jonction P-N passante 2. Polarisation inverse [ VA << VT ] ID = - IS Conséquence : jonction P-N bloquée Zone de charge étendue POUGNES TSP PHOENIX DIODE Remarque préalable : diode = jonction P-N 2 types de fonctionnement : passante ou bloquée Diode idéale : - passante si I > 0 si VAK > 0 : diode fil fermé : bloquée si I < 0 si VAK < 0 : diode fil ouvert : Diode réelle : - passante si VAK > VS : diode - bloquée si VAK < VS : diode fil ouvert TRANSISTOR BIPOLAIRE Remarque préalable : transistor bipolaire = 2 diodes accolées = NPN (le plus souvent) 3 types de fonctionnement : bloqué, saturé, passant (amplificateur) E : émetteur B : base C : connecteur Fonctionnement normal (passant = amplificateur) : Jonction EB : polarisation directe Jonction CB : polarisation inverse En régime dynamique : Fonctionnement bloqué : fil ouvert POUGNES TSP PHOENIX Jonction EB : polarisation inverse Jonction CB : polarisation inverse Fonctionnement saturé : fil fermé Jonction EB : polarisation directe Jonction CB : polarisation directe Remarques : IC + IB = IE ; VBC + VCE = VBE ; IC = βIB = αIE avec β = α / 1 - α β : gain du transistor α : majeure partie des e- issus de E d’où α 1 B est très fine et faiblement dopée donc : BE passante => injection d’une grande quantité d’e- de E vers B et les e- sont propulsés vers C => IE sort de E, IB rentre dans B et IC rentre dans C IC est généré à partir de IB L’effet transistor est la circulation d’un fort courant à travers une jonction bloquée. La source de polarisation est le générateur. L’étude complète d’un circuit est l’étude en régime statique ET dynamique L’état du transistor est entièrement connu si IB, IC, IE et VBE, VBC, VCE connus. Régime de polarisation = Régime continu = Régime statique Régime de petits signaux = Régime de variations = Régime dynamique TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP Mêmes types de fonctionnement que le transistor bipolaire. D D : drain G : grille G S S : source Caractéristiques : VGS < 0 : Jonction GS bloquée : IG = 0 VDS > 0 : Jonction DS passante ID = IDss*(1- VGS/VGSoff) Valeurs particulières : Tension de pincement VP tel que VGS = 0 Courant de saturation IDss Tension de seuil : VGSoff = -VP POUGNES TSP PHOENIX Zone ohmique VP Zone de saturation Zone ohmique : VDS < VP : régime dynamique Zone de saturation : VDS > VP et VGS > VGSoff : régime statique RAPPEL : Un générateur délivrant une tension sinusoïdale est équivalent à un générateur de tension parfait eIN + une résisance interne RIN. Remarques : les courants et tensions écrits en minuscule font référence à des variables (du temps) ; les courants et tensions en majuscule à des constantes. VGS = 0 => (Jonction DS fil fermé) VGS > VGSoff => (Jonction DS fil ouvert) En régime dynamique : le transistor à effet de champ Avec la transductance gm = diS / dvG = gm0*(1 - vG/vGoff) [unité : A/V] avec gm0 = 2IDss/VGSoff Le condensateur est équivalent à un fil ouvert en statique et à un fil fermé en dynamique. Impédance d’entrée : ZE = vIN / iIN Impédance de sortie : ZS = vOUT / iOUT : eIN = 0, elle est vue par la charge de sortie donc on l’enlève du circuit pour trouver ZS Amplification en tension : Av = vOUT / vIN Amplification en courant : Ai = iOUT / iIN Amplification en puissance : AP = POUT / PIN = Av.Ai Gain en tension : Gv = 20log(|Av|) Gain en courant : Gi = 20log(|Ai|) Gain en puissance : Gp = 20log(|AP|) = 20log(|Av.Ai|) = Gv + Gi POUGNES TSP PHOENIX QUADRIPOLES QA : quadripôle actif (amplificateur) QB : quadripôle passif (filtre) Ils sont en parallèle. Donc si on appelle respectivement YA et YB la matrice admittance de QA et QB, l’admittance totale du circuit : YT = YA + YB Conditions d’oscillation : ∆YT = 0 (déterminant = 0) Cela nous donne 2 conditions car partie réelle et partie imaginaire du déterminant nulle : la 1ère c’est celle sur la fréquence d’oscillation 𝜔0 et la 2ème est une relation entre les composants du filtre et de l’amplificateur REMARQUE : pour étudier la mise en oscillation, il faut remplacer le générateur de tension continue par un fil, les transistors par leur schéma équivalent en régime dynamique. Une matrice admittance Y vérifie la relation suivante : 𝑖1 𝑣1 ( ) = 𝑌( ) 𝑖2 𝑣2 𝑖1 𝑌 ( ) = 11 𝑌 𝑖2 21 𝑖1 = 𝑌11 𝑣1 + 𝑌12 𝑣2 𝑖 = 𝑌 𝑣 +𝑌 𝑣 2 21 1 𝑌11 = 𝑌12 = 𝑌21 = 𝑌22 = 22 2 𝑖1 𝑣1 𝑖1 𝑣2 𝑖2 𝑣1 𝑖2 𝑣2 |lorsque v = 0 2 |lorsque v = 0 1 |lorsque v = 0 2 |lorsque v = 0 1 𝑌12 𝑣1 ( ) 𝑌22 𝑣2
