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 - 3.2 L'effet transistor.

3.2.3 Répartition des porteurs dans la base.

fig314

Densité des porteurs dans la base en négligeant
les phénomènes de G.R.

hypothèses de calcul :
  • en régime statique :
  • pas de champ électrique dans la base ( E(x) = 0).
  • Sans phénomènes de Génération-Recombinaison dans la base. Dans ce cas il n'y a pas disparition des porteurs injectés et leur durée de vie est supposée infinie.

l'équation de continuité se réduit à :

rel306

Avec les hypothèses posées :

Le profil de diffusion des porteurs minoritaires dans la base est linéaire.

Les conditions aux limites sont :

en x = 0  et en x = W nB(W) = 0 car la tension VBC est négative.

nB0 = ni2/NAB : densité des porteurs minoritaires dans la base à l'équilibre thermodynamique.

Le profil de la densité des porteurs minoritaires est donc :
rel308 (cm-3.)

De ce profil on peut déduire que le courant engendré par la diffusion des électrons est :

Jn(0) = Jn(WB) = Jn avec : rel309(A/cm2)

3.2.4 Temps de transit des porteurs dans la base.

B : temps moyen mis par  les porteurs injectés pour traverser la base.

pour cela rel309= -q nB(x) v(x)

de la vitesse moyenne v(x)  des porteurs injectés à l'abscisse x, on peut en déduire le temps de transit dans la base par la relation :

et :
rel311 (s.)

Plus le temps de transit des porteurs dans la base est faible, plus le transistor possède une fréquence de coupure  (fréquence maximale de fonctionnement) importante . La réduction de la valeur de ce paramètre  est un enjeu technologique important

On remarque aussi que le facteur de transport de la base peut s'exprimer en fonction du temps de transit et de la durée de vie des porteurs injectés par la relation :
rel311

3.2.5 Charge stockée dans la base.

La charge stockée dans la base par unité de surface est donnée par l'aire sous le profil de la densité des porteurs injectés :

C. cm-2

en combinant cette relation avec le courant émetteur on trouve :
QB = JE B (C. cm-2 )

Cette charge stockée dans la base possède un rôle essentiel dans le fonctionnement du transistor en commutation .

3.2.6 L'effet EARLY.

Découvert en 1952, c'est l'effet de modulation du courant collecteur par tension collecteur-base.
Cet effet est provoqué par la variation de l'épaisseur de base en fonction de la tension appliquée sur la jonction collecteur-base.

Si la tension inverse VCB varie, l'épaisseur de la zone désertée varie elle aussi. Comme le dopage du collecteur est plus faible que celui de la base, la zone désertée se trouve principalement dans le collecteur mais  la petite partie qui se trouve dans la base va présenter une variation.

La variation de l'épaisseur de la base désertée va entraîner une variation de la pente du profil de la densité des porteurs injectés donc une variation du courant de diffusion donc de IC.

Quand l'effet EARLY est poussé à l'extrême, l'épaisseur de la base neutre peut devenir nulle et les deux ZCE emetteur-base et collecteur-base se rencontrent, le transistor n'est plus contrôlé par le courant de base, c'est le percement (punch-through)

Profil de la densité des porteurs dans la base et caractéristique du transistor : http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/bjt/longshort/

loi des plaintes de Zimmerman : personne ne remarque quand les choses vont bien.


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Dernière mise à jour : le 30 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX