1 TRANSISTOR BIPOLAIRE. 2 composant ©lectronique actif fondamental utilis© comme...

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  • 1 TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 2 composant lectronique actif fondamental utilis comme interrupteur command et pour l'amplification, mais aussi pour stabiliser une tension, moduler un signal ainsi que de nombreuses autres utilisations provient de langlais transconductance varistor (rsistance variable de transconductance) Bell Labs 1948 dispositif semi-conducteur trois lectrodes actives qui permet le contrle grce une lectrode d'entre (Base) d'un courant ou d'une tension sur l'une des lectrodes de sorties (Collecteur). TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 3 2 types, 3 lectrodes, 2 jonctions Sens des courants impos TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 4 3 tats Bloqu I B =I C = 0 V BE < 0.7V Saturation Ic =Icsat< I B (critre de saturation) V CE = 0 0.1V (consquence de la saturation) Linaire V CE > 1V I C = I B ( donne constructeur entre 50 et 150) V BE = 0.7V (jonction EB passante) TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 5 Analogique hydraulique un courant I B assez faible permet l'ouverture du "robinet" (B), ce qui provoque via l'metteur (E) l'coulement d'un fort courant Ic en provenance du rservoir collecteur (C). lorsque le "robinet" est compltement ouvert, le courant Ic est maximal: il existe donc (on s'en doutait!) une limite physique au gain en courant. TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 6 tude du point de fonctionnement (T. NPN) B, E, C 3 courants, 3 tensions I E = I B +I C et V BC = V BE -V CE On conserve 4 coordonnes: P (V BE, I B, V CE, I C ) Exemple: dterminer P +Vcc R1 R2 Rc TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 7 Caractristiques dentres / sorties 0.7 3 rgimes de fonctionnement: Identifier bloqu, linaire, satur TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • 8 Illustration des trois rgimes Vcc =12V E Rb = 10k Rc = 1k Dterminer ltat du transistor en fonction de la valeur de E entre 0 et 5V On donne = 100 TRANSISTOR BIPOLAIRE
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  • Photos: Voici diffrents types de boitiers de transistors bipolaires. En gnral plus les transistors sont gros, plus ils pourront dissiper une puissance importante, c'est dire laisser passer un courant et/ou une tension importante. (Puissance = Courant * Tension). Il existe deux types de transistors bipolaires: PNP et NPN. Nous verrons plus bas quelle est la diffrence entre ces deux types. 9
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Transistors CMS (Composants Miniatures de Surface). Quelques noms de boitier: SOT223, SOT23 Exemples de rfrences courantes: NPN: BC847, BC817; PNP: BC857, BC807 Transistors usage gnral: commutation, amplification,... (pour les courants faibles) Quelques noms de boitier: TO92 Exemples de rfrences courantes: NPN: BC547, BC548, BC549, BC337; PNP: BC557, BC558, BC559, BC327 Transistors faible bruit (pour l'audio) et haute frquence. (Les transistors boitier mtallique ne sont plus tres courants) Quelques noms de boitier: TO18, TO72, TO5, TO39, SOT37 Exemples de rfrences courantes: NPN: 2N2222, 2N2219; PNP: 2N2907, 2N2905 10
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Transistors de moyenne puissance (>1W) Quelques noms de boitier: TO126 Exemples de rfrences courantes: NPN: BD135, BD435; PNP: BD136, BD436 Transistors de moyenne puissance (Ce type de boitier est trs peu utilise) Quelques noms de boitier: TO202 Exemples de rfrences courantes: NPN: BF869; PNP: BF870 Transistors de moyenne puissance (ils dissipent un peu plus que les transistors prcdents: quelques dizaines de watts) Quelques noms de boitier: TO220 Exemples de rfrences courantes: NPN: BD241, TIP31; PNP: BD242, TIP32 11
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Transistors a forte dissipation (de l'ordre de la centaine de watts) Quelques noms de boitier: TOP3, TO264, SOT39,... Exemples de rfrences courantes: NPN: BD249; PNP: BD250 Transistor forte dissipation (plusieurs centaines de watts) Quelques noms de boitier: TO3 Exemples de rfrences courantes: NPN: 2N3055; PNP: 2N2955 Quelques vieux transistors (celui qui est en haut gauche est un transistor au germanium, matriau maintenant abandonn au profit du silicium) Exemples de rfrences: AC181 12
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Symboles des transistors bipolaires: Il faut retenir les noms des pattes. L'metteur est toujours repr par la flche. Le sens de la flche indique le type de transistor. Les deux types de transistors sont ncessaires et complmentaires. Pour certaines applications, on peut utiliser indiffremment les deux types; pour d'autres, on doit utiliser exclusivement un certain type (notamment pour les amplificateurs audio de classe B). Les noms PNP et NPN viennent du type des jonctions l'intrieur des transistors. Pour le transistor PNP, on a une zone dope P, puis N (la base), puis P. 13
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Le transistor PNP est un peu moins courant que son homologue le NPN. En gnral, on s'en sert lorsqu'on ne peut pas mettre un transistor de type NPN. Mais ce n'est pas une raison pour l'ignorer! La flche rentre dans le transistor pour un PNP (c'est une convention) Le transistor NPN est gnralement celui qu'on utilise par dfaut La flche sort du transistor NPN Symboles des transistors bipolaires: 14
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Fonctionnement dun Transistor bipolaire: Sens des courants et tension pour un transistor PNP Sens des courants et tension pour un transistor NPN Voil comment tester un transistor bipolaire. Ca permet de reconnatre si le transistor est de type PNP ou NPN. 15
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Fonctionnement dun Transistor bipolaire: Les informations que vous trouverez ci-aprs ont t volontairement simplifies pour qu'elles soient comprhensibles. Par analogie avec la page prcdente, on peut diffrencier trois tats pour le transistor: bloqu, passant, et satur (le dbit est maximum). Premire chose savoir: Ic = x Ib. Cela signifie que le courant pouvant circuler dans le collecteur du transistor est proportionnel au courant circulant dans la base. ( est le gain du transistor. Il vaut de l'ordre de 200 pour les transistors de signal. Plus les transistors sont "gros", plus ce gain est faible). 16
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Fonctionnement dun Transistor bipolaire: Deuxime chose savoir: Ic = Ie. En effet, la formule exacte est Ie = Ic + Ib. Mais comme est "grand", le courant de base est ngligeable par rapport au courant de collecteur. Lorsque Ic < x Ib, le transistor est satur, on a alors: Vce = Vce_sat. C'est galement un paramtre constructeur qui dpend beaucoup du transistor. pour les transistors de signal il vaut environ 0.2V. 17
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Caractristiques statiques dun transistor: Caractristique Ic = F(Ib) Simple illustration de la formule Ic = x Ib. A noter que Ic peut tre inferieur x Ib (soit Ib > Ic / ). Dans ce cas, le transistor est satur. 18
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Caractristiques statiques dun transistor: Caractristique Ic = F(Vbe) Lorsque la tension Vbe est nulle, aucun courant ne circule dans le collecteur (donc non plus dans l'metteur). Si on reprend l'analogie avec la premire page, le robinet est ferm. On dit que le transistor est bloqu. Lorsque la tension Vbe vaut environ 0.7V (dpend des transistors), le transistor est passant, et il peut tre satur. Pour savoir si le transistor est satur ou non, il faut regarder le graphique ci dessous. Lorsque Vbe est entre 0 et 0.7V, le transistor est quasiment bloqu, Ic est ngligeable. 19
  • Page 20 = Ib_sat => le transistor est satur. Pour toute valeur de Ic < x Ib, la tension Vce reste constante et vaut Vce_sat = 0.2V pour un transistor de faible puissance. 20">
  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Caractristiques statiques dun transistor: Caractristique Vce = F(Ib) Sur cette caractristique, on distingue bien les trois zones de fonctionnement du transistor. C'est mon avis la caractristique la plus utile pour comprendre le fonctionnement du transistor mme si elle n'est dans aucun livre. ~ Ib = 0 => Vce peut prendre les valeurs qu'"il veut". C'est dire que le transistor est bloqu et Ic = 0. ~ 0 le transistor est passant mais non satur. Vce est suprieur Vce_sat = 0.2V. Il y a un courant qui circule. ~ Ib >= Ib_sat => le transistor est satur. Pour toute valeur de Ic < x Ib, la tension Vce reste constante et vaut Vce_sat = 0.2V pour un transistor de faible puissance. 20
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  • TRANSISTOR BIPOLAIRE Caractristiques statiques dun transistor: Caractristique Vce = F(Ic) Cette caractristique est celle donne dans tous les livres. Elle montre que pour une valeur fixe de Ib, si le courant Ic est faible, on a Vce < 0.7V et le transistor est satur. Par contre, si Ic devient trop important, le transistor se comporte comme un gnrateur de courant presque parfait, et on a Ic = x Ib. La droite en bleu reprsente la "droite de charge" cette droite reprsente les valeurs des couples (Ic,Vce) lorsqu'on fait varier Ib. C'est un cas particulier, en fait on obtient une droite de pente 1/R. Cet exemple sert uniquement illustrer le graphique prcdent. Ainsi on constate nouveau que le fait d'augmenter Ib permet d'augmenter Ic, et entraine une diminution de Vce. 21
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  • 22 Le transistor en petits signaux ou rgime dynamique HYPOTHESE: REGIME LINEAIRE Modlisation: on exprime vbe = f(ib, vce) et ic = f(ib, vce) en linarisant les caractristiques autour du point de fonctionnement Soit vbe = h11 ib + h12vce et ic = h21ib + h22 vce H matrice hybride TRANSISTOR BIPOLAIRE
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