1
Le transistor bipolaire
e transistor bipolaire tient son nom du fait qu’il fonctionne à partir des deux types de porteurs : Les
électrons et les trous. Il fut le premier composant à semi-conducteurs à être utilisé massivement.
Depuis son invention en 1949 par Bardeen, Brattain et Schokley, il n’a cessé de s’améliorer tout en
devenant de plus en plus complexe. Il est employé aujourd’hui dans toute une gamme d’applications : RF,
micro-ondes, audio, automobile, etc. Le transistor bipolaire tire profit des deux modes d’opération de la
jonction PN, soient la polarisation avant et inverse. En continuation avec la méthode de présentation des
concepts employée au chapitre 2, nous allons d’abord étudier le flot des courants à l’aide du diagramme de
bandes d’énergie du transistor superposé au graphique des concentrations de porteurs. De là, nous en
déduirons la caractéristique courant-tension et les régions d’opération. Nous terminerons avec son
modèle dynamique lorsqu’il est utilisé dans la région d’opération active, suivi d’un exemple d’analyse de
circuit à l’aide de ce modèle.
3.1 Les courants du transistor bipolaire
L’idée du transistor bipolaire provient du besoin d’un composant pouvant fournir un courant constant
indépendamment des variations de tension à ses bornes, comme le fait une source de courant idéal. Il
fallait aussi trouver un moyen de pouvoir contrôler l’intensité du courant en sortie. La caractéristique I
D
vs V
D
de la diode en polarisation inverse donne un courant constant (I
S
) indépendamment de V
D
, tandis
que la caractéristique en polarisation avant permet d’ajuster I
D
en fonction de V
D
. Il suffit donc de
juxtaposer deux jonctions PN bout-à-bout, une polarisée directement et une autre en inverse pour obtenir
le transistor bipolaire.
La Figure 3. 1a) présente les détails de la juxtaposition des deux jonctions et la courbure résultante des
bandes d’énergie. Les parties P des jonctions ont été mises en commun et forment la base du transistor.
La partie N de gauche, est la plus fortement dopée et elle forme avec la base la jonction polarisée avant
qui détermine l’intensité du courant du dispositif. À travers cette jonction, des électrons sont émis dans la
base par diffusion, d’où le nom émetteur de la partie de gauche. La partie N de droite forme la jonction
polarisée en inverse avec la base. Les électrons provenant de la base qui atteignent la bordure de zone
désertée de cette jonction sont attirés par le champ électrique et ils dérivent à travers celle-ci pour être
collectés à la partie N de droite d’où le nom collecteur. Les principes illustrés dans cette section sont
basés sur le fonctionnement d’un transistor bipolaire de type NPN. Ils sont tout aussi valables pour un
transistor de type PNP. Il suffit alors d’inverser la polarité des tensions, la direction des courants et de
considérer qu’il y a émission et collection de trous au lieu d’électrons.