Partie 11

45 Commutation,amplification ou
temporisation.
Transistor bipolaire.............................................. p.272
46 Amplificateur opérationnel.................... p.278
47 Diode,thyristor :
le redressement........................................................... p.284
48 Les principaux montages
redresseurs........................................................................... p.291
49 Filtrage,lissage et stabilisation.... p.298
50 Hacheurs et onduleurs.................................. p.304
51 Triac et gradateurs................................................. p.308
PRÉPARATION À L’EXAMEN ...................... p.313
PARTIE 11
FONCTIONS

La fonction commutation
∑ Définition : « Transition rapide du niveau d’un signal» (Le Robert).
La commutation est donc le passage rapide d’un état stable à un autre état stable.
La fonction amplification
∑ Définition : « Opération consistant à accroître une amplitude ou une puissance à l’aide d’un
amplificateur» (Le Robert).
La fonction temporisation
∑ Définition : « Retard, d’une durée déterminée, à l’exécution d’une action» (Le Robert).
PARTIE 11 • FONCTIONS
AVANT DE DÉMARRER…
45
Commutation,amplification ou
temporisation. Transistor bipolaire
Le transistor est depuis plus de 50 ans à l’origine de l’évolution des techniques
en électronique.Il trouve des applications partout en intervenant dans les fonc-
tions de base.
272 COMMUTATION,AMPLIFICATION OU TEMPORISATION.TRANSISTOR BIPOLAIRE
Arrêt pompe Moteur hors tension
Pompe arrêtée
Moteur sous tension
Pompe fonctionne
Marche pompe
Interface
Tout ou
rien
J'entends
très bien
Je n'entends
pas
Amplificateur
Fig. 1
Fig. 2
6 heures s'écoulent
Je demande
l'alarme
sonore…
… dans six heures.
(Ordre)
(Consigne)
L'alarme sonore
retentit
(Action)
Fig. 3

•
Une commande de barrière de parking
∑ Le conducteur demande l’ouvertu-
re (clé, carte magnétique, télécom-
mande) et obtient l’autorisation
d’accès.
∑ Un rayon lumineux est coupé par
la voiture.
∑ Le feu vert s’allume et la barrière se
lève.
∑ La voiture s’engage puis libère le
faisceau lumineux.
∑ Après quelques secondes, le feu
rouge s’allume et la barrière se
ferme.
Observons le schéma de principe de l’ensemble électronique qui assure cette commande :
Deux composants, que nous ne connaissons pas, T1 et T2, sont présents.
Ce sont des transistors à jonctions,ou transistors bipolaires.
Le premier transistor, T1, assure une fonction de commutation.
Le second, T2, assure une fonction de temporisation.
Ce chapitre va nous permettre de découvrir et de mieux comprendre ce composant qui est
la base de toute l’électronique actuelle.
OBSERVONS
COMMUTATION,AMPLIFICATION OU TEMPORISATION.TRANSISTOR BIPOLAIRE 273
Fig. 4
Fig. 5
KA1
KA2
Autorisation
d'accès
Ka1 Ka2
Vers
descente
barrière et
feu rouge
Vers feu vert
et montée
barrière T2
T1
LDR C

274 COMMUTATION,AMPLIFICATION OU TEMPORISATION.TRANSISTOR BIPOLAIRE
PARTIE 11 • FONCTIONS
1. Le transistor et ses grandeurs associées
a) Présentation du composant
Il existe deux types de transistor bipolaire: le NPN et le PNP (fig. 6) . Ces deux transistors se
différencient par le sens des courants et des tensions qui est inversé. Cependant, ces
transistors fonctionnent sur le même principe, nous étudierons donc le transistor NPN.
Le transistor est constitué de trois électrodes notées:
E →Émetteur ; C →Collecteur ; B →Base.
Fig. 6
b) Le transistor est un quadripôle
∑ Le circuit d’entrée et le circuit de sortie ont
une électrode en commun.
Dans la
figure 7 , le montage du transistor est
dit «à émetteur commun».
∑ Trois tensions et trois courants obéissent
aux lois des circuits :
V
CE
= V
CB
+ V
BE
I
E
= I
B
+ I
C
∑ Dans le montage émetteur commun, quatre grandeurs déterminent l’état du transistor :
– les deux grandeurs d’entrée I
B
et V
BE
,
–les deux grandeurs de sortie I
C
et V
CE
.
2. Droite de charge et point de fonctionnement
a) Caractéristiques du transistor
fonctionnant en émetteur commun
Le fabricant de composant peut fournir les
courbes caractéristiques du transistor.
La
figure 8 donne le réseau idéalisé de carac-
téristique I
C
= f(V
CE
). Ces courbes dites
«réseau de sortie » sont les plus importantes :
elles traduisent le comportement du circuit
de sortie en fonction du courant I
B
d’entrée.
À SAVOIR
C
E
B
Type NPN
C
E
B
Type PNP
C
E
IE
IC
IBVCE
VCB
VBE
B
Fig. 7
IcIB5 IB4 IB3 IB2 IB1 VCE
Fig. 8

COMMUTATION,AMPLIFICATION OU TEMPORISATION.TRANSISTOR BIPOLAIRE 275
b) Droite de charge
La droite de charge traduit la loi des
branches dans le circuit de sortie
(fig. 9) ,
où R
C
est la résistance de la charge.
Cette droite est une fonction affine
d’équation:V
CE
= V
CC
– R
C
I
C
c) Le point de fonctionnement (fig. 10)
Le point de fonctionnement P est déter-
miné par la valeur du courant de base
du circuit d’entrée.
C’est l’intersection entre la droite de
charge et la caractéristique correspon-
dant à I
B
.Dès lors, les valeurs de I
B
, V
CE
et I
C
sont fixées.
Toute utilisation du transistor est liée à
la position ou à l’évolution de la posi-
tion de ce point de fonctionnement.
3. Gain en courant
Il existe une caractéristique dite «de transfert en courant» (fig. 11) , qui montre que le cou-
rant de sortie I
C
est proportionnel au courant I
B
du circuit d’entrée (tant que I
B
ne dépasse pas
la valeur I
Bsat
dite «de saturation»).
Dans la zone linéaire, cette proportionnalité traduit le coefficient d’amplification du courant
ou «gain du transistor».
Il est noté βet la relation associée est :
βest un nombre sans unité, il peut évoluer de quelques dizaines à plusieurs milliers selon le
transistor utilisé (le fabricant précise l’ordre de grandeur du gain).
I
C
= b I
B
VCE
RC IC
VBB VCC
IB
IC
BC
E
RC
RB
Fig. 9
Ic
IBIBsat
IB5 IB4 IB3 IB2 IB1 VCE
Saturation
Caractéristique de transfert
en courant
Fig. 11
IcIB5 IB4 IB3 IB2 IB1 VCE
VCC
VCC
RC
P
Droite de charge
Fig. 10