Solutionnaire pour exercices de revision #2

Exercices de Révision
Question 1.
a) Pour utiliser notre transistor comme amplificateur, dans quelle région d’opération
doit-on être? Pourquoi?
Region active pour avoir un β eleve.
b) Pour utiliser notre transistor comme commutateur, dans quelles régions (2)
d’opération doit-on être? Pourquoi?
Cutoff pour avoir 0 courant IC et grosse tension de sortie VC.
Saturation pour avoir un gros courant IC et faible tension de sortie VC.
c) Si le circuit suivant était en région active, proposez le changement de DEUX des
paramètres énumérés pour le mettre en saturation. (exemple: augmenter A)
+
-
RC
RB
V1
V2
Pour etre en saturation, on veut avoir VC faible. Pour faire ca, on augmente la chute de
tension aux bornes de RC. Comment faire?
1. On peut augmenter RC
2. On peut augmenter IC. Pour ca, il faut augmenter IB et pour ca, il faut reduire RB.
d) Quand on conçoit un transistor bipolaire, pourquoi veut-on que la base soit
mince?
On veut que les electrons qui diffusent de l’emetteur vers la base passent « directement »
au collecteur. En ayant une base mince, on amplifie ce phenomene.
e) Quand on conçoit un transistor bipolaire, pourquoi veut-on que l’émetteur soit
beaucoup dopé?
Si une diode a un dopage P beaucoup plus grand qu’un dopage N, le courant sera
majoritairement fait par les trous.
Si une diode a un dopage N beaucoup plus grand qu’un dopage P, le courant sera
majoritairement fait par les electrons.

Notre travail est de faire passer un gros courant entre emetteur et collecteur avec un petit
courant a la base.
On va vouloir que le courant entre base-emetteur soit majoritairement des electrons.
Comme ca, tres peu de trous viendront de la base et beaucoup d’electrons viendront de
l’emetteur. Sachant que ces electrons passeront directement au collecteur, on aura un gros
courant entre emetteur collecteur.
f) Comparez le ratio IC/IB quand le transistor est en saturation versus ce même ratio
quand le transistor est en région active.
En region active IC/IB est donne par le b du transistor. En saturation, ca baisse.
La raison est que, en saturation, VCE sature a ~0.2v et donc, le courant au collecteur
saturera aussi. En augmentant IB, le courant IC ne peut plus monter. Ca fait en sorte que
IC/IB diminuera en saturation.
g) Observez bien cette courbe. Identifiez clairement la région d’opération en
saturation et la région d’opération active.
VCE
IC
Question 2. Considérez le circuit suivant.
1K
100K
10v
β=100
-10v
a) Trouvez les tensions (VC, VE et VB), les courants (IB, IC et IE) et la région
d’opération du transistor.
b) Changez la valeur de la résistance au collecteur pour avoir un circuit qui sera
« sur le bord » de la saturation.
VBE= 0.7v
VE= -10v
VB= -9.3v
Saturation
(VCE faible)
Active
- VCE plus gros
- Courant ne depend pas de VCE

A
K
IB μ 93
100 3.90 =
−−
=
mAII BC 3.9==
β
mAIII BCE 393.9=+=
vRIVDCV CCC 7.0=−=
Pour le bord de la saturation, VC=-9.8
()
C
RmA3.9108.9 −=−
Ω== 2129
3.9 8.19 C
R
mA
Question 3. Considérez le circuit suivant.
1K
100K
5v
β=100
1K
+
-
Trouvez les tensions (VC, VE et VB), les courants (IB, IC et IE) et la région d’opération
du transistor.
On est un peu perdu... on va commencer par ecrire ce qu’on connait :
K
V
IE
E1
=
K
V
IB
B100
5−
=
En regardant la liste d’equations, on peut voir une autre equations :
VBE=0.7
En combinant des equations, on peut se retrouver avec une autre equation :
()
BE II 1+=
β
On a 4 variables et comme par hasard, on a 4 equations... commencons a faire des
substitutions. Commencons avec la premiere equation :
()
1
17.0 1+=
−
== β
B
BE
EI
K
V
K
V
I
On prend la deuxieme equation et on substitue :
()
1
100
5
17.0 +
−
=
−
β
K
V
K
VBB
()()
11570100 +−+=−
β
β
BB VV

() ()
15701100 ++=++
β
β
BB VV
() ()
1570101 ++=+
β
β
B
V
()
()
86.2
101 1570 = +
++
=
β
β
B
V
16.27.086.2 =−=
E
V
A
KKVVDC
IB
B
μ 4.21
100 86.25 100 =
−
=
−
=
mAAIC14.24.21 =⋅=
μ
β
vRIVDCV CCC 86.2=−=
()
mAAIE16.24.211 =⋅+=
μ
β
Question 4. Considérez le circuit suivant. Quand le transistor conduit en saturation, on
modelise le transistor avec une resistance RON=5Ω.
5K
10K
5
β=100
0v ou 5v 10
-9
V(0)=0v
a) Si la tension a la base changeait de 5v a 0v, trouvez le temps requis pour aller de
0v a 2.5v a la sortie.
b) Changez la résistance au collecteur pour réduire le temps de commutation. Quelle
serait la « meilleure » valeur qu’on puisse choisir? Justifiez avec des calculs.
C’est une montee.
Le transistor est en cutoff et on charge le condensateur avec 5v au travers de la resistance
de 5K.
On utilise donc cette equation :
(
)
RCt
eVDCtv / 1)( − −=
(
)
9
105/
155.2 −
⋅−
−= Kt e
9
105/
1
2
1−
⋅−
−= Kt e
9
105/
2
1−
⋅−
=Kt e
9
105/
2
1
ln − ⋅−= Kt

sKt μ 46.3
2
1
ln105 9=⋅−= −
En regardant l’equation, on voit qu’un GROS R fait que le temps de commutation soit
GROS. On va vouloir le reduire.
La valeur minimale serait quand le transistor est sur le bord de la saturation.
Donc,
IB=0.43mA
IC=43mA
CCC RIVDCV −=
()
C
RmA4352.0 −=
()
C
RmA438.4 =
Ω== 111
43 8.4 C
R
mA
Equations
vVBE 7.0= vVCESAT 2.0=
BCE III +=
B
C
I
I
=
β
RCt
VDCetv / )( − =
(
)
RCt
eVDCtv / 1)( − −=