transistor bipolaire - F2School

40
Polytech Elec3 C. PETER – V 3.0 1 TRANSISTOR BIPOLAIRE I – Introduction I.1 – Constitution Pour polariser correctement un transistor, il faut que : la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct, la jonction entre C et B soit polarisée dans le sens inverse. I – Introduction I.1 – Constitution Pour polariser correctement un transistor, il faut que : la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct, la jonction entre C et B soit polarisée dans le sens inverse. p n n p n p émetteur base collecteur p n n Le transistor bipolaire est réalisé dans un monocristal comportant trois zones de dopage différentes. On reconnaît deux jonctions PN que l'on peut considérer comme deux diodes lorsque le transistor n'est pas polarisé. C B E

Transcript of transistor bipolaire - F2School

Page 1: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.01

TRANSISTOR BIPOLAIREI – IntroductionI.1 – Constitution

Pour polariser correctement un transistor, il faut que :la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct,la jonction entre C et B soit polarisée dans le sens inverse.

I – IntroductionI.1 – Constitution

Pour polariser correctement un transistor, il faut que :la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct,la jonction entre C et B soit polarisée dans le sens inverse.

p

n

n

p

n

pémetteur

base

collecteur

p

n

n

Le transistor bipolaire est réalisé dans un monocristal comportant trois zones de dopage différentes.

On reconnaît deux jonctions PN que l'on peut considérer comme deux diodes lorsque le transistor n'est pas polarisé.

C

B

E

Page 2: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.02

TRANSISTOR BIPOLAIREI.2 – Symboles, tensions et courants

NPN PNP

grandeurs positives grandeurs négatives

Loi de Kirchhoff appliquée au transistor bipolaire : IE = IC + IB

I.2 – Symboles, tensions et courants

NPN PNP

grandeurs positives grandeurs négatives

Loi de Kirchhoff appliquée au transistor bipolaire : IE = IC + IB

C

B

E

IE

IB

IC

VCE

VBE

L'émetteur est repéré par la flèche qui symbolise le sens réel du courant

C

B

E

IE

IB

IC

VCE

VBE

Page 3: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.03

TRANSISTOR BIPOLAIREI.3 – Le transistor NPN polariséI.3 – Le transistor NPN polarisé Remarques :

­ la base est faiblement dopée­ la base est très fine

0 < V1 < Vseuil de la jonction PN

La jonction BE est polarisée en directe mais n'est pas passante ⇒ IB = 0 .

Il faut V2 > V1 pour polariser correctement le transistor.

⇒ la jonction BC est polarisée en inverse,

⇒ IC = courant inverse = ICEo ≈ 0.

Page 4: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.04

TRANSISTOR BIPOLAIREI.3 – Le transistor NPN polariséI.3 – Le transistor NPN polarisé V1 > Vseuil de la jonction PN

La jonction BE est passante

⇒ IB > 0, et VBE ≈ 0,6 V.

Ce courant est constitué d'un flux d'électrons allant de l'émetteur vers la base.

Les électrons arrivant dans la base peuvent rester libres longtemps avant d'être piégés.

La base étant fine, ils arrivent à la 2ème jonction et passent dans le collecteur.

La majorité des électrons injectés par l'émetteur traversent la base et se retrouvent dans le collecteur.

Remarques :­ la base est faiblement dopée­ la base est très fine

Il en résulte un courant positif IC de valeur bien supérieure à IB.

Page 5: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.05

TRANSISTOR BIPOLAIRELorsque le transistor est polarisé correctement, on peut définir plusieurs rapports de courants statiques (courants continus), notamment :

alpha statique

bêta statique

βDC est aussi appelé gain en courant du transistor.

Ce gain est à l'origine de nombreuses applications

Lorsque le transistor est polarisé correctement, on peut définir plusieurs rapports de courants statiques (courants continus), notamment :

alpha statique

bêta statique

βDC est aussi appelé gain en courant du transistor.

Ce gain est à l'origine de nombreuses applications

DC=

IC

IE

=I

C

ICI

B

≈1 car IB≪I

C

DC 0,99 transitors classiques

0,95 transistors de puissance

DC=

IC

IB

100DC300 transitors classiques

20DC100 transistors de puissance

Page 6: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.06

TRANSISTOR BIPOLAIREI.4 – Le transistor considéré comme un quadripôle

EC CC BC

I.4 – Le transistor considéré comme un quadripôle

EC CC BC

Tv 1

1i 2i

v 2entr

ée

sort

ieLe transistor ayant trois électrodes, l'une d'elles sera commune à l'entrée et à la sortie. Il en résulte trois montages principaux.

Montage entrée sortie

émetteur commun base collecteur

collecteur commun base émetteur

base commune émetteur collecteur

Les montages correspondant à une permutation entrée­sortie sont sans intérêt car ils ne permettent pas de gain.

VBEVCE

IB

IC

VBCVEC

IB

IE

VEBVCB

IE IC

Page 7: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.07

TRANSISTOR BIPOLAIREI.5 – Réseau de caractéristiques (montage émetteur commun)I.5 – Réseau de caractéristiques (montage émetteur commun)

Page 8: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.08

TRANSISTOR BIPOLAIRERemarques :

NPN → grandeurs positives ; PNP → grandeurs négatives.

VBE ne dépend pratiquement pas de VCE , le réseau d'entrée ne comporte qu'une seule courbe.

IC dépend faiblement de VCE , le réseau de transfert ne comporte souvent qu'une seule courbe.

La puissance dissipée par un transistor est limitée à Pmax.

Le réseau de caractéristiques est donné pour une température définie.

Il existe une dispersion des caractéristiques pour des transistors de mêmes références.

Ordres de grandeurs : VBE : 0.2 à 0,7 V ; VCE : 1 à qq 100 V ; IC : mA à A ; IB : µA.

Le point de fonctionnement peut être porté sur le réseau.

Remarques :

NPN → grandeurs positives ; PNP → grandeurs négatives.

VBE ne dépend pratiquement pas de VCE , le réseau d'entrée ne comporte qu'une seule courbe.

IC dépend faiblement de VCE , le réseau de transfert ne comporte souvent qu'une seule courbe.

La puissance dissipée par un transistor est limitée à Pmax.

Le réseau de caractéristiques est donné pour une température définie.

Il existe une dispersion des caractéristiques pour des transistors de mêmes références.

Ordres de grandeurs : VBE : 0.2 à 0,7 V ; VCE : 1 à qq 100 V ; IC : mA à A ; IB : µA.

Le point de fonctionnement peut être porté sur le réseau.

Page 9: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.09

TRANSISTOR BIPOLAIREII – Le transistor en commutationII.1 – Région de blocage

Pour VB = 0, VBE = 0 et IB = 0 ⇒ IC = β IB = 0

La jonction CB est polarisée en inverse.

Il existe donc un faible courant de fuite ICEo.

En pratique ce courant est négligé et on considère le transistor comme un circuit ouvert.

On dit que le transistor est bloqué.

II – Le transistor en commutationII.1 – Région de blocage

Pour VB = 0, VBE = 0 et IB = 0 ⇒ IC = β IB = 0

La jonction CB est polarisée en inverse.

Il existe donc un faible courant de fuite ICEo.

En pratique ce courant est négligé et on considère le transistor comme un circuit ouvert.

On dit que le transistor est bloqué.

Page 10: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.010

TRANSISTOR BIPOLAIREII.3 – Région de saturation

Pour VB > Vseuil de la jonction PN, on a :

Lorsque VB >> VBE , on peut négliger VBE , d'où :

Par ailleurs, E = RC IC + VCE , d'où :

Si RB , IB donc IC et VCE . Lorsque VCE = 0 ,

Si RB encore, IC = ICmax mais et la relation IC = β IB n'est plus vérifiée.

Le transistor est saturé : VCE = VCEsat = 0,2 à 0,4 V et IC ≈ E / RC .

II.3 – Région de saturation

Pour VB > Vseuil de la jonction PN, on a :

Lorsque VB >> VBE , on peut négliger VBE , d'où :

Par ailleurs, E = RC IC + VCE , d'où :

Si RB , IB donc IC et VCE . Lorsque VCE = 0 ,

Si RB encore, IC = ICmax mais et la relation IC = β IB n'est plus vérifiée.

Le transistor est saturé : VCE = VCEsat = 0,2 à 0,4 V et IC ≈ E / RC .

VB=R

BI

BV

BE⇒ I

B=

VB−V

BE

RB I B=

V B

RB

⇒ IC= I B=V B

RBI

C=

E−VCE

RC

=V

B

RB

IC=

E

RC

=ICmax

IB=

VB

RB

I

Cmax

Si β IB >> IC , le transistor est saturé.

Page 11: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.011

TRANSISTOR BIPOLAIRE

Page 12: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.012

TRANSISTOR BIPOLAIREIII – Polarisation du transistor (zone linéaire)Polariser un transistor consiste à définir son état de fonctionnement par l'adjonction de sources de tension continues et de résistances .

Cet état de conduction est caractérisé par un point dans chacun des quadrants du réseau de caractéristiques, ce point est appelé point de fonctionnement ou poin t de repos .

III – Polarisation du transistor (zone linéaire)Polariser un transistor consiste à définir son état de fonctionnement par l'adjonction de sources de tension continues et de résistances .

Cet état de conduction est caractérisé par un point dans chacun des quadrants du réseau de caractéristiques, ce point est appelé point de fonctionnement ou poin t de repos .

Le point de fonctionnement caractérise deux variables indépendantes du transistor : IC et VCE . Il doit être choisi dans la zone linéaire, mais en dehors des zones interdites et doit être peut sensible aux variations de température.

Page 13: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.013

TRANSISTOR BIPOLAIREIII.1 – Polarisation à deux sources de tension

C'est un montage peu utilisé car il

nécessite deux sources.

III.2 – Polarisation à une source de tension

III.1 – Polarisation à deux sources de tension

C'est un montage peu utilisé car il

nécessite deux sources.

III.2 – Polarisation à une source de tension

E=R

BI

BV

BE1

E=RC

ICV

CE2

IC= I

B3

1⇒ I B=E−V BE

RB

3⇒ I C= I B=E−V BE

RB

2⇒V CE=E−RC IC=E−RC E−V BE

RB

Page 14: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.014

TRANSISTOR BIPOLAIREIII.1 – Polarisation à deux sources de tension

C'est un montage peu utilisé car il

nécessite deux sources.

III.2 – Polarisation à une source de tension

III.1 – Polarisation à deux sources de tension

C'est un montage peu utilisé car il

nécessite deux sources.

III.2 – Polarisation à une source de tension

E=R

BI

BV

BE1

E=RC

ICV

CE2

IC= I

B3

1⇒ I B=E−V BE

RB

3⇒ I C= I B=E−V BE

RB

2⇒V CE=E−RC IC=E−RC E−V BE

RB

Montage instable en température

Page 15: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.015

TRANSISTOR BIPOLAIREIII.3 – Polarisation par pont et résistance d'émetteur

III.3.1 – Détermination approchée du point de fonctionnement

On considère I1 , I2 >> IB ⇒ I1 = I2 >> IB .

On en déduit :

On a VBM = VBE + RE IE = VBE + RE (IC + IB)

Si β est grand, IC >> IB et VBM ≈ VBE + RE IC

d'où :

On a E = RC IC + VCE + RE IE = RC IC + VCE + RE (IC + IB) ≈ RC IC + VCE + RE IC

et on en déduit

III.3 – Polarisation par pont et résistance d'émetteur

III.3.1 – Détermination approchée du point de fonctionnement

On considère I1 , I2 >> IB ⇒ I1 = I2 >> IB .

On en déduit :

On a VBM = VBE + RE IE = VBE + RE (IC + IB)

Si β est grand, IC >> IB et VBM ≈ VBE + RE IC

d'où :

On a E = RC IC + VCE + RE IE = RC IC + VCE + RE (IC + IB) ≈ RC IC + VCE + RE IC

et on en déduit

VBM=

R2

R1R

2

E

I C=V BM−V BE

RE

=E⋅R2

R1R2RE

−V BE

RE

V CE=E−RCRE I C=E−ERCRE R2

R1R2RE

−RCRE V BE

RE

Stabilité en température : si IC ,VE donc VBE ⇒ IB ⇒ IC

Page 16: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.016

TRANSISTOR BIPOLAIREIII.3.2 – Détermination rigoureuse du point de fonctionnementIII.3.2 – Détermination rigoureuse du point de fonctionnement

RB=

R1R

2

R1R

2

VB=

E⋅R2

R1R

2

E=RC

ICV

CER

E I

CI

B

VB=R

BI

BV

BER

EI

CI

B

IC= I

B

VBE=valeur moyenne

Page 17: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.017

TRANSISTOR BIPOLAIREIII.3.3 – Détermination graphique du point de fonctionnement

En négligeant IB devant IC , on a E = RC IC + VCE + RE IC .

On en déduit l'équation de la droite de charge :

III.3.3 – Détermination graphique du point de fonctionnement

En négligeant IB devant IC , on a E = RC IC + VCE + RE IC .

On en déduit l'équation de la droite de charge :

Connaissant l'un des paramètres, on peut en déduire les autres.

IC=

E−VCE

RCR

E

Page 18: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.018

TRANSISTOR BIPOLAIRE

IV – Le transistor en régime dynamiqueL'étude en régime dynamique consiste à analyser le fonctionnement d'un transistor polarisé lorsqu'on applique de petites variations à l'une des grandeurs électriques.

IV.1 – Analyse d'un montage EC

montage EC ⇒ entrée : base, sortie : collecteur

IV.1.1 – Polarisation

En continu (transistor polarisé), le point de repos est défini par les points P0, Q0 et R0, de coordonnées VCEo, Ico, Ibo et VBEo.

IV – Le transistor en régime dynamiqueL'étude en régime dynamique consiste à analyser le fonctionnement d'un transistor polarisé lorsqu'on applique de petites variations à l'une des grandeurs électriques.

IV.1 – Analyse d'un montage EC

montage EC ⇒ entrée : base, sortie : collecteur

IV.1.1 – Polarisation

En continu (transistor polarisé), le point de repos est défini par les points P0, Q0 et R0, de coordonnées VCEo, Ico, Ibo et VBEo.

Page 19: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.019

ZC=

1

jC

pour =0 , ZC∞ , circuit ouvert

pour ≠0 , ZC≈0 si C est grand, court circuit

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.1.2 – « Petits signaux »

CLE , CLS : condensateurs de liaison.

IV.1.2 – « Petits signaux »

CLE , CLS : condensateurs de liaison.

Page 20: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.020

ZC=

1

jC

pour =0 , ZC∞ , circuit ouvert

pour ≠0 , ZC≈0 si C est grand, court circuit

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.1.2 – « Petits signaux »

CLE , CLS : condensateurs de liaison.

IV.1.2 – « Petits signaux »

CLE , CLS : condensateurs de liaison.

Page 21: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.021

TRANSISTOR BIPOLAIREOn considère la charge infinie. Le point de fonctionnement se déplace alors entre R1 et R2, Q1 et Q2 et P1 et P2.On considère la charge infinie. Le point de fonctionnement se déplace alors entre R1 et R2, Q1 et Q2 et P1 et P2.

Page 22: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.022

TRANSISTOR BIPOLAIRERemarques :

Quand VBE , IB donc IC et VCE .

∣VBE∣ = ∣VBE1 – VBE2∣ << ∣VCE∣ = ∣VCE1 – VCE2∣

⇒ amplification de tension mais en opposition de phase.

Les grandeurs électriques comportent une composante continue et une composante alternative.

On peut donc décomposer l'analyse du montage en :

une étude en continu (statique) pour calculer le point de repos,

une étude en dynamique pour calculer les gains.

Remarques :

Quand VBE , IB donc IC et VCE .

∣VBE∣ = ∣VBE1 – VBE2∣ << ∣VCE∣ = ∣VCE1 – VCE2∣

⇒ amplification de tension mais en opposition de phase.

Les grandeurs électriques comportent une composante continue et une composante alternative.

On peut donc décomposer l'analyse du montage en :

une étude en continu (statique) pour calculer le point de repos,

une étude en dynamique pour calculer les gains.

VBEt =V

BEov

bet

IBt =I

Boi

bt

VCEt =V

CEov

cet

ICt =I

Coi

ct

Page 23: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.023

TRANSISTOR BIPOLAIREAinsi en appliquant le théorème de superposition :

Ainsi en appliquant le théorème de superposition :

QQ : quadripôle équivalentau transistor en régimedynamique.

Statique Dynamique

Si la source E est de bonne qualité, r0 = 0 :

Page 24: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.024

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.2 – Modèle en régime dynamique

En régime dynamique, le transistor peut être considéré comme le quadripôle suivant :

En utilisant les paramètres hybrides :

IV.2 – Modèle en régime dynamique

En régime dynamique, le transistor peut être considéré comme le quadripôle suivant :

En utilisant les paramètres hybrides :

v be

bi ci

v ce

v

be=h

11⋅i

bh

12⋅v

ce

ic=h

21⋅i

bh

22⋅v

ce

h11=

vbe

ib

∣v

ce=0

h22=

ic

vce

∣i

b=0

h21=

ic

ib

∣v

ce=0

h12=

vbe

vce

∣i

b=0

Page 25: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.025

TRANSISTOR BIPOLAIRESchéma équivalent :Schéma équivalent : ib

vbe

h11

h12.vce

ic

vceh22

h21.ib

h11=

vbe

ib

∣v

ce=0

=d V

BE

d IB

∣V

CE=cste

h12=

d VBE

d VCE

∣I

B=cste

h21=

d IC

d IB

∣V

CE=cste

h22=

d IC

d VCE

∣I

B=cste

Sur un réseau de caractéristiques

: les valeurs des paramètres dépendent du pt de polarisation

Page 26: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.026

TRANSISTOR BIPOLAIRERemarques :

= 0 ⇒ tan() = 0 donc h12 = 0.

pour de faibles valeurs de IC , τ est très faible ⇒ tan(τ) est très faible donc h22 ≈ 0 on peut donc simplifier le schéma équivalent :

On suppose que les paramètres sont réels. Ceci n'est vrai qu'aux basses fréquences. Pour les hautes fréquences, les capacités parasites qui existent dans le transistor conduisent à des expressions complexes pour les paramètres.

Les valeurs des paramètres varient avec le point de polarisation du transistor.

Remarques :

= 0 ⇒ tan() = 0 donc h12 = 0.

pour de faibles valeurs de IC , τ est très faible ⇒ tan(τ) est très faible donc h22 ≈ 0 on peut donc simplifier le schéma équivalent :

On suppose que les paramètres sont réels. Ceci n'est vrai qu'aux basses fréquences. Pour les hautes fréquences, les capacités parasites qui existent dans le transistor conduisent à des expressions complexes pour les paramètres.

Les valeurs des paramètres varient avec le point de polarisation du transistor.

ib

vbe

h11

ic

vceh21.ib

donc ic = h21 ib

sachant que IC = IB , on a h21 = Si IC augmente, les caractéristiquesIC= f(VCE) ne sont plus horizontaleset h22 n'est plus négligeable.

Page 27: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.027

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.3 – Montages fondamentaux

On considère que l'impédance des condensateurs utilisés est très faible à la fréquence de travail. Ces condensateurs seront donc remplacés par des court­circuits en régime dynamique.

IV.3.1 – Montage émetteur commun

IV.3 – Montages fondamentaux

On considère que l'impédance des condensateurs utilisés est très faible à la fréquence de travail. Ces condensateurs seront donc remplacés par des court­circuits en régime dynamique.

IV.3.1 – Montage émetteur commun

La résistance RE est indispensablepour obtenir un point de fonctionnement (point de repos) stable en température

Le condensateur CE s'oppose aux variations de potentiel de l'émetteur. Du point de vue des « petits signaux », l'émetteur est donc connecté à la masse.

Page 28: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.028

TRANSISTOR BIPOLAIREOn considère que l'impédance interne de la source est nulle. En remplaçant les condensateurs par des court­circuit et le transistor par un quadripôle équivalent, on obtient le schéma en régime dynamique suivant :

En régime dynamique, l'émetteur est bien l'électrode commune à l'entrée et à la sortie.

En négligeant les paramètres h12 et h22 , le schéma devient :

Page 29: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.029

vs = vce = ­ RC ic ⇒ ic=−

1

RC

vce

Droite de charge dynamique : lieu des variations du point de fonctionnement en dynamique. Il s'agit d'une droite de pente ­1/RC .

IC

VCE

E

droite de charge dynamiquede pente

−1

RC

E1

RB = R1 // R2

E

RCR

E

TRANSISTOR BIPOLAIREEtude statique et dynamique dans le plan IC , VCE

E = RC IC + VCE + RE IC ⇒

Droite de charge statique : lieu des points de fonctionnement en statique.

IC

VCE

E

E

RCR

E

droite de pente −1

RCR

E

point de repos

IC=

E−VCE

RCR

E

Page 30: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.030

en charge, on a : vs = vce = ­ (RC // Rch) ic

⇒ ic=−

RCR

ch

RC

. Rch

vce

I

C

E

E

RCR

E

droite de charge dynamique à vide de pente −1 /R

C

RB = R1 // R2

TRANSISTOR BIPOLAIREEtude dynamique en charge dans le plan IC , VCE

droite de charge dynamiqueen charge de pente − 1

RC

// Rch

vce

E1ch E1v

L'excursion maximale de vce est inférieure à E0.Elle est limitée par le droite de charge dynamique (point E1) et par la zone de saturation.

VCEsat

Page 31: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.031

IV.3.2 – Montage collecteur commun

schéma équivalent en dynamique

IV.3.2 – Montage collecteur commun

schéma équivalent en dynamique

TRANSISTOR BIPOLAIRE

RB = R1 // R2

Page 32: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.032

IV.3.3 – Montage base commune

schéma équivalent en dynamique

IV.3.3 – Montage base commune

schéma équivalent en dynamique

TRANSISTOR BIPOLAIRE

Page 33: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.033

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.4 – Caractéristiques des montages

On considère le montage comme un quadripôle alimenté par un générateur de Thévenin eg , rg et chargé par une impédance Zch.

IV.4.1 – Définitions

IV.4 – Caractéristiques des montages

On considère le montage comme un quadripôle alimenté par un générateur de Thévenin eg , rg et chargé par une impédance Zch.

IV.4.1 – Définitions

QRg

eg

Rchv1 v2

i2i1

ZE=

v1

i1

Av=

v2

v1

Ai=

i2

i1

Avg=

v2

eg

=Av⋅

ZE

ZER

g

Zs=

v2

i2

∣eg=0

ouv

2

i2

∣v1=0

si rg=0

Page 34: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.034

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.4.2 – Propriétés des montages fondamentaux

Applications :

EC : montage amplificateur (tension – courant).

CC : montage adaptateur d'impédance (ZE fort, ZS faible), étage de séparation entre deux étages dont les impédances sont inadaptées (ZS1 >> ZE2).

BC : montage amplificateur de tension à forte impédance de sortie (qualité parfois recherchée en HF).

IV.4.2 – Propriétés des montages fondamentaux

Applications :

EC : montage amplificateur (tension – courant).

CC : montage adaptateur d'impédance (ZE fort, ZS faible), étage de séparation entre deux étages dont les impédances sont inadaptées (ZS1 >> ZE2).

BC : montage amplificateur de tension à forte impédance de sortie (qualité parfois recherchée en HF).

EC CC BC

négatif fort (-100) positif (1) positif fort (100)

positif fort (50) négatif fort (-50) négatif faible

ZE moyenne (1kΩ) forte (100kΩ) faible (20Ω)

ZS moyenne (50kΩ) faible (100Ω) très forte (1MΩ)

Av

Ai

Page 35: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.035

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.4.3 – Association de montages

L'association de plusieurs étages est nécessaire :soit quand le gain d'un seul étage est insuffisant,soit quand les impédances d'entrée ou de sortie sont inadaptées.

On associe généralement :EC + EC : pour obtenir un gain élevéCC + EC : si l'impédance interne du générateur d'entrée est trop élevéeEC + CC : si l'impédance de la charge est faible.CC + CC : pour obtenir un fort gain en courant.

IV.4.3 – Association de montages

L'association de plusieurs étages est nécessaire :soit quand le gain d'un seul étage est insuffisant,soit quand les impédances d'entrée ou de sortie sont inadaptées.

On associe généralement :EC + EC : pour obtenir un gain élevéCC + EC : si l'impédance interne du générateur d'entrée est trop élevéeEC + CC : si l'impédance de la charge est faible.CC + CC : pour obtenir un fort gain en courant.

étage1

Rg

eg

Rchv1 v2

i2i1

étage2

Page 36: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.036

TRANSISTOR BIPOLAIREIV.5 – Etude des montages à transistors PNP

En statique, le signe des courants et tensions du transistor est inversé.

En dynamique, l'étude est identique à l'étude des transistors NPN.

IV.5 – Etude des montages à transistors PNP

En statique, le signe des courants et tensions du transistor est inversé.

En dynamique, l'étude est identique à l'étude des transistors NPN.

Page 37: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.037

TRANSISTOR BIPOLAIREV – La rétroactionLa rétroaction est un procédé qui consiste à renvoyer vers l'entrée d'un amplificateur une partie de la tension de sortie. Le réseau électrique permettant de prélever une fraction de la tension de sortie et de la réinjecter vers l'entrée se nomme boucle de rétroaction.

Dans le cas où la rétroaction a tendance à augmenter l'amplification du montage initial, on parle de rétroaction positive ou de réaction.

Dans le cas contraire où la rétroaction a tendance à diminuer l'amplification, on parle de rétroaction négative ou de contre­réaction.

V – La rétroactionLa rétroaction est un procédé qui consiste à renvoyer vers l'entrée d'un amplificateur une partie de la tension de sortie. Le réseau électrique permettant de prélever une fraction de la tension de sortie et de la réinjecter vers l'entrée se nomme boucle de rétroaction.

Dans le cas où la rétroaction a tendance à augmenter l'amplification du montage initial, on parle de rétroaction positive ou de réaction.

Dans le cas contraire où la rétroaction a tendance à diminuer l'amplification, on parle de rétroaction négative ou de contre­réaction.

boucle de rétroaction

amplificateurVE Vs

Page 38: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.038

TRANSISTOR BIPOLAIREPrincipaux effets de la contre réaction :

diminution de l'amplification par rapport au montage en boucle ouverte.

grande indépendance des tensions de polarisation et de l'amplification vis à vis de la dispersion des paramètres des transistors.

amélioration de la linéarité.

limitation les oscillations spontanées.

Exemples de rétroaction :

Principaux effets de la contre réaction :

diminution de l'amplification par rapport au montage en boucle ouverte.

grande indépendance des tensions de polarisation et de l'amplification vis à vis de la dispersion des paramètres des transistors.

amélioration de la linéarité.

limitation les oscillations spontanées.

Exemples de rétroaction :

Page 39: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.039

TRANSISTOR BIPOLAIREExemples de rétroaction :Exemples de rétroaction :

Page 40: transistor bipolaire - F2School

Polytech Elec3 C. PETER – V 3.040

TRANSISTOR BIPOLAIREThéorème de Miller :

On considère un ampli inverseur (VS est en opposition de phase avec VE) de gain A. L'impédance Z est une impédance de contre­réaction.

D'après le théorème de Miller :

Théorème de Miller :

On considère un ampli inverseur (VS est en opposition de phase avec VE) de gain A. L'impédance Z est une impédance de contre­réaction.

D'après le théorème de Miller :

Z

amplificateurinverseurVE Vs

amplificateurinverseurVE Vs

ZIN ZOUT

ZIN=Z A1

ZOUT

=ZA1

A