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 - 3.4 Le régime dynamique.

3.4.1 Schéma de départ.

On suppose que la fréquence du signal dynamique est inférieure à l'inverse du temps de transit des porteurs injectés dans la base : B .

Dans ces conditions, le profil de la densité des porteurs minoritaires "suit" à chaque instant les variations de la tension VBE.on a :

IC(t) = IC + icet VBE(t) = VBE + vBE

La variation du profil de la densité des porteurs minoritaires entraîne une variation qB et la charge stockée QB telle que :

rel314

Variation dynamique du profil  de la densité des porteurs injectés - schéma équivalent induit.

qB crée un courant dynamique de base iB  par modification du phénomène de recombinaison dans la base :

rel315

la jonction EB peut être représentée en dynamique par un dipôle  parallèle rbecbe  ( rbe résistance dynamique , cbe capacité dynamique de la jonction EB polarisée en direct)

rel316tel que :

de même la variation du profil provoque une variation du courant collecteur  :

rel318

gm est la transconductance ou pente interne du transistor

3.4.2 Capacité des jonctions - Effet EARLY.

fig325 Les ZCE des jonctions EB et CB engendrent des capacités :
  1. l'une dans le circuit d'entrée CjE qui peut être importante (jonction polarisée en direct, épaisseur de la ZCE faible).
  2. l'autre entre l'entrée et la sortie CjC (elle est faible car la jonction CB est polarisée en inverse et le dopage du collecteur peut être faible donc l'épaisseur de la zone déserté est grande).

l'effet EARLY génère une variation du courant collecteur alors que la tension VBE est constante. On tient compte de ce phénomène en plaçant en parallèle sur le générateur de courant gmvBE une résistance rce dont la valeur peut être comprise entre 10 et 100 k. fig326

3.4.3 Schéma équivalent final.

fig 327

Par  construction, on est obligé de mettre le contact de base à côté du contact émetteur, le courant de base doit parcourir une certaine distance avant d'atteindre la zone active.Cela entraîne une chute de tension et la polarisation effective de la jonction EB n'est pas uniforme sur toute la surface : elle est plus élevée à la périphérie.

Pour tenir compte de ces phénomènes, on incorpore dans le schéma électrique équivalent une résistance RBB' "résistance interne de base"

fig328 compte tenu de RBB'  et de l'effet EARLY (rce), on obtient le schéma équivalent du transistor en régime dynamique appelé schéma de GIACOLETTO ou parfois "schéma naturel du transistor".

3.4.4.  Paramètres dynamiques du transistor bipolaire.

Fréquences de coupure des gains et .

supposons que la commande du transistor s'effectue par un courant ib :

ve= Ze ib et si CjC est négligée  l'expression de Ze est :

rel319

si on néglige l'effet EARLY (rce = ); ic = gm vbe = gmZe ib = ib .

fig329 la figure ci-contre illustre l'évolution des gains dynamiques en fonction de la pulsation du signal appliqué. On retrouve la forme classique :

pente interne et pente externe.

la présence de RBB'  fait que la tension d'entrée sur le transistor est différente de la tension appliquée sur la jonction EB. La pente externe du transistor : s= ic/ve  va donc être différente de la pente interne (gm) et on a :
rel321 (mA/V.)

Facteur de mérite du transistor.

C'est le produit Gain x Bande Passante il vaut :
T = 1/RBB' CjC (s-1.)

T : pulsation de transition est une caractéristique du transistor généralement donnée par le constructeur.

Schéma équivalant transistor bipolaire intégré : illustration : http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/system/bjtequiss/index.html


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