vii inverseur a transistor bipolaire

: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE, MONTAGES EN
COURANT CONTINU
Le but de cette leçon est d'introduire au fonctionnement du transistor bipolaire et du montage
inverseur.
Dans cette partie comme dans la précédente consacrée aux semiconducteurs et aux diodes, il
est présenté une introduction au fonctionnement du transistor bipolaire. Le modèle de Ebers et
Moll permet de comprendre le fonctionnement de ce composant et nous l'utiliserons en
exercices et en laboratoire dans le mode continu.
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PLAN DE LA LEÇON X
I GENERALITES
1.1. Introduction
1.2. Définitions
1.3. Commentaire
1.4. Hypothèse
1.5. Description :Transistor au repos
II MODE DE FONCTIONNEMNT DU TRANSISTOR
2.1. Description: Mode F
2.2. Description: Mode de fonctionnement R
III MODELES DE EBERS ET DE MOLL
3.1. Description
3.2. Mode F
3.3. Mode R
3.4. Modèle de Ebers et Moll
IV CAS DE FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR
4.1. Introduction
4.2. Définition
4.3. Description: le blocage
4.4. Description: le fonctionnement normal direct
4.5. Commentaire
4.6. Description: le fonctionnement normal inverse
4.7. Description: saturation
4.8. Exemple
V EFFET EARLY
5.1. Introduction
5.2. Assertion
5.3. Propriété
5.4. Définition
5.5. Modèle
VI LE TRANSISTOR EN REGIME D’ACCROISSEMENT
6.1. Introduction
6.2. Définition
6.3. Assertion
6.4. Modèle
6.5 Commentaire
6.6. Conclusions
VII INVERSEUR A TRANSISTOR BIPOLAIRE
7.1. Rappel sur les caractéristiques
7.2. Description qualitative
7.3. Calculs graphiques
VIII EXERCICES
8.1. Exercice
8.2. Exercice
8.3. Exercice
8.4. Exercice
8.5. Exercice
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1. GENERALITES
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1.1. Introduction
Le transistor bipolaire est l'un des dispositifs à semiconducteur les plus utilisés à l'heure
actuelle dans les rôles d'amplificateur et d'interrupteur. C'est un élément composé de deux
jonctions pn; aussi son étude nécessite-t-elle la connaissance préalable du chapitre SPN
traitant de la jonction.
1.2. Définitions
Le transistor bipolaire (Bipolar Junction Transistor) est un dispositif à semiconducteur
présentant trois couches à dopages alternés npn ou pnp (voir fig. 1).

Figure 1: structures et symboles des transistors bipolaires
La couche médiane est appelée base. Leur géométrie et leur nombre volumique en impuretés
distinguent les deux couches externes: émetteur et collecteur. Par extension, on appelle
également base, émetteur et collecteur les trois électrodes qui donnent accès aux trois couches
correspondantes.
Les deux jonctions qui apparaissent dans le transistor sont désignées par le nom des deux
régions entre lesquelles elles assurent la transition; on trouve, par conséquent, la jonction
base-émetteur (BE) également dénommée jonction de commande et la jonction base-
collecteur (BC). Dans les symboles de la figure 1, la flèche désigne la jonction de commande.
1.3. Commentaire
Dans les paragraphes et sections qui suivent, on étudie le comportement du transistor npn
laissant au lecteur le soin d'élargir ses connaissances au cas du transistor pnp.
1.4. Hypothèse
Le principe de superposition s'applique aux charges injectées par la jonction BE et aux
charges injectées par la jonction BC. On peut donc étudier séparément l'effet de chaque
jonction.
1.5. Description: transistor au repos
La figure 2 montre les barrières de potentiel énergétique pour les électrons et pour les trous.
Au repos, elles sont telles que ni les électrons de l'émetteur, ni les électrons du collecteur, ni
les trous de la base ne peuvent les franchir.

Figure 2: transistor au repos
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2. MODES DE FONCTIONNEMENT
DU TRANSISTOR
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2.1. Description: mode F
Le mode F (Forward: progressif) est un mode particulier de fonctionnement du transistor dans
lequel la tension de la jonction BC est maintenue à zéro. A la figure 3 on a représenté les
barrières de potentiel pour les électrons et les trous dans le transistor en mode F.

Figure 3: fonctionnement du transistor en mode F
Dans le cas d'une polarisation inverse de la jonction BE, ni les électrons de l'émetteur, ni les
trous de la base ne peuvent franchir la barrière de potentiel existant entre base et émetteur.
Aucun courant ne circule dans le transistor.
Si la jonction BE est polarisée en sens direct, la barrière de potentiel de la jonction BE est
diminuée. Les électrons de l'émetteur diffusent dans la base; comme celle-ci est courte, ces
électrons sont rapidement happés par le puits de potentiel que représente le collecteur. Le flux
d'électrons allant de l'émetteur au collecteur en transitant par la base se traduit par un courant
IF, qui n'est rien d'autre que le courant de la jonction BE et qui répond à l'expression: