I.
Définition :
Transistor, nom masculin (mot anglais, de transfer resistor, résistance de transfert)
1. Dispositif à semi-conducteur, qui peut amplifier des courants électriques,
engendrer des oscillations électriques et assumer les fonctions de modulation et de détection.
2. Récepteur radiophonique portatif, équipé de transistors.
Le transistor bipolaire est l’opérateur technique de base de fonctions de l’électronique telles que
l’amplification ou la commutation. Il est obtenu en insérant un barreau semi-conducteur entre
deux du type opposé. On obtient ainsi 2 possibilités :
Le transistor NPN Le transistor PNP
Les noms des 3 bornes ainsi constituées sont : la base (B),
l’émetteur (E) et le collecteur (C). Les représentations symboliques des
transistors nous informent sur leur type (PNP ou NPN) ainsi que sur le
sens des courants.
Deux jonctions constituent le transistor, jonctions que l’on peut
assimiler à 2 diodes (entre B-C et B-E) dont le sens dépend du type.
Ainsi, pour permettre le passage d’un courant à travers le transistor,
il faut d’abord s’assurer de la conductions ou du blocage de ces
jonctions.
II. Principe de fonctionnement :
III. Expérimentation :
On
choisit différents câblage du transistor BC547 afin de vérifier son
comportement et en déduire ses principales caractéristiques.
Questions :
1. Représenter indépendamment les schémas relatifs aux
figures 1, 2 et 3 en annotant les bornes du transistor (B, C, E), en
fléchant tous les courants (iC, iB, iE) et en représentant toutes les tensions (VBE, VCE, UPILE).
2. Fig. 1 : Que vaut le courant iC ? Que vaut la tension U aux bornes de l’ampoule ? Que vaut VBE, VCE ?
Comment est la jonction B-E ? Pourquoi ?
3. Fig. 2 : Que vaut le courant iC ? Que vaut le courant iB ? Que vaut VBE, VCE ? Comment est la jonction B-E ? Pourquoi ?
4. Fig 3 : Que vaut le courant iC ? Que vaut le courant iB ? Que vaut VBE, VCE ? Comment est la jonction B-E ?
5. Conclure sur l’état de la jonction B-E, et les valeurs des
courants qui permettent d’allumer l’ampoule. Quel est, dans ce cas, le
régime de fonctionnement du transistor ?
IV. Synthèse : Caractéristiques électriques du transistor
Zone de fonctionnement linéaire
Le courant iC est proportionnel au courant iB. On exprime ceci à l’aide de la relation suivante : iC = b . iB
où b est appelé gain en courant du transistor.
On trouve la valeur de b dans les documentations constructeur (quelques fois, sous le nom Hfe).
La tension VCE est différente de 0V. Elle a une valeur comprise entre 0V et la tension d’alimentation du montage.
La jonction base-émetteur est passante (ou conduit), ainsi VBE = 0,7V.
Nous obtenons bien dans ce cas une amplification en courant.
Le transistor est dit « passant ».
Zone de saturation du transistor
Le courant iC n’est plus proportionnel au courant iB.
Il a atteint une valeur maximale qui dépend du contexte de son
utilisation, à savoir le montage électronique utilisé. Il est ainsi
comparable à un interrupteur fermé.
Dans cette zone :
- la tension VCE= VCEsat est égale à 0V (cas idéal, sinon VCE vaut quelques centaines de mV)
- le courant iC < b iB ou exprimé de façon différente : iB > iC/b
Zone où le transistor est bloqué :
Lorsque le transistor n’est dans aucun des cas précédemment
énoncés, le transistor est dit « bloqué ». dans ce cas, on l’assimile à
un interrupteur ouvert et : iB = 0 ou VBE < 0,7V ; iC = 0.
V. Détermination de l’état d’un transistor :
1. Calculer ICsat. Le transistor étant considéré comme saturé, prendre VCesat.
2. Calculer IBsat. Avec la relation : IBsat = ICsat / bmini.
3. Calculer IBréel.
4. Conclure sur l’état du transistor :
VI. Exemple d’un transistor en régime de commutation :
Le fonctionnement du transistor en commutation est un fonctionnement en tout ou rien, c'est à dire :
IB existe alors IC existe alors VCE = VCEmin = VCEsat
IB n’existe pas alors IC n'existe pas alors VCE = VCEmax = VCC
Bien souvent on idéalise la courbe de saturation du transistor en la confondant avec l'axe IC. C'est ce que nous faisont en traçant dans le réseau de sortie la droite de charge statique du montage.
Le transistor fonctionne en commutation, le point de fonctionnement du transistor se situera :
en B : Transistor bloqué, IC = 0, VCE = VCC, et étant donné la relation du transistor bipolaire IC = b . IB donc IB = 0.
en S : Transistor saturé, IC = ICsat = VCC / RC et IB = IBsat = ICsat / b mini.
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