Le transistor bipolaire

Introduction

L'effet transistor

Le transistor en régime statique.

Le transistor en régime dynamique

Le transistor en commutation

Conclusions Exercices


Le transistor bipolaire - 3.1 Introduction.

3.1.1. Objectifs.

A partir des propriétés de la jonction PN, voir comment la proximité spatiale de 2 jonctions constitue un composant fondamental de l'électronique  : le transistor.

 Une étude physique simple permettra de déterminer les caractéristiques du fonctionnement statique, une modélisation plus complexe expliquera les principales propriétés du fonctionnement statique du composant.

 L'étude dynamique des 2 jonctions PN et de leur interaction engendrera le schéma électrique équivalent. La mise sous forme de matrice sera le point de départ de tous les calculs des montages. On retrouve le chemin classique :

étude des phénomènes physiques ---> caractéristique I(V) ------> schéma électrique équivalent  ----> paramètres du quadripôle représentatif.

3.1.2. Définitions

composant actif

composant "actif"

composant actif :
C'est un élément relié  une source d'énergie locale. Il reçoit un signal d'entrée et fournit un signal de sortie. Il y a simultanément transfert de l'information entre l'entrée et la sortie et transfert d'énergie entre la source et la sortie. C'est un composant essentiellement non linéaire et il comporte en général 3 électrodes.
  • une électrode d'entrée ;
  • une électrode de sortie;
  • une électrode d'émission sur laquelle une source extérieure fournit une certaine énergie.

le "persistor"

En décembre1947 , 3 physiciens : Walter H BRATTAIN, John BARDEEN et William B SHOCKLEY  présentèrent un nouveau dispositif à semiconducteur baptisé le persistor (en référence à leurs efforts persistants) qui était en fait un transistor à pointes.

Ce type de transistor fut rapidement surpassé par le transistor à jonction (1951), d'abord en germanium puis en silicium. Depuis des transistors de toutes sortes avec des performances très différentes ont été réalisés.

Le transistor (transfer resistor)  est un composant bipolaire  car les électrons et les trous participent simultanément  aux phénomènes de conduction.

transistor NPN

transistor NPN

dispositif comprenant trois couches semiconductrices séparées par deux jonctions.

Les 3 couches sont appelées : émetteur (emitter), base (base), collecteur (collector).

deux types de transistors :  le transitor NPN (émetteur N, base P, collecteur N) et le transistor PNP (émetteur P, base N, collecteur P).

transistor PNP

transistor PNP

 en fonctionnement normal :
la jonction émetteur-base est polarisée en direct, la jonction collecteur-base est polarisée en inverse.
en fonctionnement bloqué :
les 2 jonctions sont polarisées en inverse.
 en fonctionnement saturé :
les 2 jonctions sont polarisées en direct.

En fonctionnement normal : le courant principal passe de l'émetteur au collecteur. Il est commandé par un courant beaucoup plus faible le courant de base. Dans le transistor NPN, le courant d'émetteur est sortant (flèche vers l'extérieur dans la représentation schématique), les courants collecteur et base sont rentrants. Dans le transistor PNP, le courant d'émetteur est entrant (flèche vers l'intérieur dans la représentation schématique), les courants collecteur et base sont sortants.

l'intérêt du dispositif est de commander le courant collecteur par un courant  de base beaucoup plus faible 

Les transistor sont utilisés

en électronique analogique
fonction amplification linéaire, en modulant le courant base autour d'une valeur, on obtient une modulation plus importante du courant collecteur.
en électronique logique :
en commutant le transistor de l'état bloqué (courant collecteur nul) à l'état saturé (courant collecteur important).


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Dernière mise à jour : le 29 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX