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Le transistor bipolaire

•Transistor bipolaire: élément actif

3 accès

(Base (B),

Collecteur

(C),

Emetteur

(E)) constitué de 3 couches semi- conductrices NPN et PNP.

Transistor NPN

Transistor PNPLes tensions de polarisation (VBE et VCE) et les courants (IBet IC) sont des grandeurs continues données avec leurs signes respectifs (>0 ou <0) pour un fonctionnement normal

Présentation générale

N NP C E B I C > 0 I B > 0

VBE > 0

VCE > 0

BC E I B > 0

IE > 0I

C > 0

VBE > 0

VCE > 0

P PN C E B I C < 0 I B < 0

VBE < 0

VCE < 0

BC E I B < 0

IC < 0

I E < 0

VBE < 0

VCE < 0

Fonctionnement du transistor - Effet amplificateur de courant• Cas du transistor NPN L"

émetteur (E)

est fortement dopé. Son rôle est d"injecter des électrons dans la base. La base (B) est faiblement dopée et très mince. Elle transmet au collecteur la plupart des électrons venant de l"émetteur. Le collecteur (C) recueille les électrons qui lui viennent de la base d"où son nom. ECB N NP ECB N NP -+• Cas du transistor NPN Jonction émetteur polarisée en directe pour créer un champ externe opposé au champ interne Si , les électrons majoritaires au niveau de l"émetteur peuvent passer dans la base. La base est faiblement dopée et très mince donc très peud"électrons se recombinent avec des trous. Le courant de base est très faible. Jonction collecteur polarisée en inverse - Le champ externe est dans le même sens que le champ interne Les électrons qui n"ont pas été recombinés avec les trous au niveau de la base peuvent passer dans le collecteur Fonctionnement du transistor - Effet amplificateur de courant

Jonction

émetteur Jonction collecteur

Polarisation du transistor NPNPolarisation base commune

Polarisation émetteur commun

ECB N NP

VBE > 0 VCB > 0ECB

N NP

VBE > 0

V

CE > 0

Avec VCE> VBEcar V

CB= VCE- VBE> 0

Relations fondamentales - Les courantsEffet amplificateur de courant 1

Réseau des caractéristiques statiques du transistorLe transistor comporte trois accèsil est caractérisé par 6 grandeurs électriques :

3 courants I

B, I Cet I E

3 tensions V

BE, V

CE, VCB

Mais et

4 relations indépendantes sont nécessaires pour le caractériser

IC IB VCE V BE

IB= cste

V

CE= cste

V

CE= cste

Polarisation du transistor - Droites de charge statiquesObjectif de la polarisation : Fixer les valeurs des tensions VBE, VCEet des courants I B, ICpour imposer la localisation des points de fonctionnement dans le réseau

Droite de charge statique de sortieD :

tracé dans le réseau de caractéristique statique I

C= f(V

CE)

Droite de charge statique d"entréeD" :

tracé dans le réseau de caractéristique statique I

B= f(V

BE) IB IE I C VBE VCERC R

B E > 0

Exemple : polarisation directe de la base et

du collecteur par deux résistances R Bet R C Le point de fonctionnement Q dans le réseau d"entrée IB= g(VBE) est situé à l"intersection de la droite de chargeD" et de la caractéristique Le point de fonctionnement P dans le réseau de sortie IC= f(VCE) est situé à l"intersection de la droite de chargeDet d"une caractéristique IB= cste Polarisation du transistor - Point de fonctionnement IC IB V CE VBE E/RB Q VBE0 IB0 PI B0 IC0 V CE0

Droite de charge

statique d"entrée DDDD" E/RC E

Droite de charge

statique de sortie DDDD

Transistor bloqué - transistor saturé

La partie de la droite de charge statique située entre les points de blocage et de saturation définit la zone active !"#$%% &#'(#!Au point de saturation, le transistor idéal est équivalent àun interrupteur fermé Au point de blocage, le transistor idéal est équivalent à un interrupteur ouvert IC V CE PI B0 IC0 VCE0 E/RC E

Point de blocage IB»»»»0

IC»»»»0Point de saturation V

CE=VCEsatIC»»»»E/RC

V CEsat

Autres exemples de circuits de polarisation

RC R

1 E > 0RE

R2 Diviseur de courant

RC RB E > 0

Contre-réaction au collecteur

RC RE RB VCC V EE

Polarisation d"émetteur

Amplificateur élémentaire à transistor bipolaire• Montage émetteur commun Lorsque le transistor est polarisé dans la région active, une tension alternative peut lui être appliquée de la jonction émetteur pour produire des fluctuations du courant de collecteur Les accès d"entrée et de sortie sont et

Les capacités C

1et C

2sont des capacités de découplage

RC R

B E > 0

Rg C1 C 2 R L BC E 1 2 1 2

Analyse du circuit : application du théorème de superposition•Etude en statique (en régime continu)

La source sinusoïdale est court-circuitée

Les capacités de découplage présentent une impédance infinie

Schéma électrique en continu

IB IE I C VBE VCERC R

B E > 0

Les circuits de polarisations fixent les

valeurs des tensions VBE, VCEet des courants I

B, IC(voir étude précédente)

Analyse du circuit : application du théorème de superposition•Etude dynamique (en régime sinusoïdal)

La source continue est court-circuitée

Les capacités de découplage présentent une impédance nulle à la fréquence de fonctionnement Schéma électrique en régime sinusoïdal RC R B Rg RL BC E i1 iC i2 vCE

Analyse du circuit : tension composite de sortie• La tension de sortie est donc un signal composite, somme de la

composante continue0et de la composante alternative )1 )0 • La droite de charge dynamique DDDD"" est la droite passant par le point de fonctionnement P dans le réseau (I C, V

CE) et de pente 2

,33+- IC V CE PI B0 IC0 V CE0 E/RC E

D : D : D : D : droite de charge statique

DDDD"" : droite de charge dynamique

Zone de fonctionnement de l"amplificateur

IC V CE PI B0 IC0 VCE0

DDDD"" : droite de charge dynamique

vCE t IC V CE PI B0 IC0 V CE0

DDDD"" : droite de charge dynamique

vCE t

Fonctionnement non linéaire

Signal écrêtéFonctionnement linéaire

Schéma électrique sinusoïdal basses fréquences du transistor en fonctionnement linéaire•Le transistor peut être considéré comme un quadripôle

•Pour des raisons liées à la mesure, le quadripôle est décrit en utilisant les paramètres hybrides

45 677 6785

687 6885avec 9 95
95 9
Ces grandeurs représentent de petites variations autour du point de fonctionnement iB iC v BE vCE iB vBE iC vCE

Détermination graphique des paramètres

hij autour du point de fonctionnement:22;<=> ->A0=;<=> ->Brésistance différentielle de la diode d"entrée = pente de la caractéristique I

B= f(V

BE)

2C;<=>

=A0=;<=> =Bgain en tension »0 C2;?- ->A0= ;?- ->B gain en courant = pente de la caractéristique I

C= g(I

B) :CC ;?-;<->@;?=A0= ;?- ;<->@?=B admittance = pente de la caractéristique I

C= h(V

CE) IC IB V CE V BE E/RB Q V BE0 IB0 PI B0 IC0 V CE0 DDDD" E/RC E DDDD •Schéma équivalent général •Schéma équivalent simplifié :2C 0et ρ 2 F GG Schéma électrique équivalent alternatif BF iB vBE iCquotesdbs_dbs11.pdfusesText_17

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