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 M08 : Les transistors Bipolaires

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Asl
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Age : 66
Localisation : Près de Saumur
Prénom : Alain
Date d'inscription : 15/08/2006

MessageSujet: M08 : Les transistors Bipolaires   Dim 28 Sep 2008 - 18:30

LES TRANSISTORS BIPOLAIRES
Citation :
SOMMAIRE (accès direct)

Présentation (c'est ici)

Ce chapitre est très important.

Il faut non seulement le lire, bien sûr, mais l'assimiler complètement.

Les quelques règles de fonctionnement exposées dans ce chapitre
doivent être acquises afin de pouvoir comprendre la suite.

Toutes les explications sont condensées à l'essentiel
(pas de démonstration du comment et du pourquoi,
uniquement ce qu'il faut retenir)

Simplement ce qui nécessaire, mais obligatoire,
pour devenir un pro (enfin, presque !) du transistor !


    Bonjour, je me présente : , je m'appelle NPN et je fais partie de la famille des transistors bipolaires.

    Voici mon frère : , PNP (ou ma sœur, peu importe, car dans notre grande famille, nous n'avons pas de sexe).

    Et nous avons aussi des cousins : FET, JFET et plein d'autres encore.

    Vous allez travailler avec moi. Vous verrez, je suis très intéressant.

    Beaucoup plus que ceux avec qui vous avez travaillé jusqu'alors : résistances, condensateurs et autres.

    Ils sont bien eux aussi, mais moi, je présente un avantage extraordinaire : JE VIS, JE RÉAGIS !

    Les transistors, qu'ils soient bipolaires ou autres, sont deux types : NPN et PNP.
    Leur fonctionnement est identique, ce ne sont que les sens des courants qui les traversent qui changent.

    Le transistor possède trois broches :
    • La base (B)
    • L'émetteur (E)
    • et le collecteur (C)

      NPN
      PNP



    Nous verrons par la suite la fonction de chaque broche.

    Mais le point le plus important à retenir est :
    Citation :
    Que le transistor travaille en courant, et uniquement
    Hé oui, plus de différence de potentiel et autres. Il ne réagit qu'au courant.

    Et son rôle est d'amplifier, amplifier le courant qui traverse sa base.

    Sens du courant suivant ses broches :

      NPN
      Base : Le courant entre et ressort par l'émetteur


      Collecteur : le courant entre et ressort par l'émetteur


      Emetteur : Le courant sort - Il est égal au courant base + le courant collecteur

      PNP
      Base : Le courant sort et vient de l'émetteur


      Collecteur : le courant sort et vient de l'émetteur


      Emetteur : Le courant entre - Il est égal au courant base + le courant collecteur
      Pour déterminer le sens du courant, il suffit de regarder le sens de la flèche de l'émetteur : elle rentre ou elle sort,
      et aussi un petit moyen mnémotechnique : NPN = Ne Pénétre "pas" et PNP = Pénètre
      .

Polarité
    Voyons les potentiels à appliquer aux différentes broches.
    Lorsque je parle de potentiel, ce ne sont pas des tensions obligatoires bien sûr, je veux simplement parler d'ordre de grandeur, quelle broche doit avoir un potentiel supérieure aux autres pour que le transistor puisse conduire.

    NPN
      Collecteur : +Vcc (potentiel le plus élevé)
      Base : +V (supérieur à l'émetteur)
      Emetteur : masse (potentiel le plus bas)

    PNP
      Emetteur : +Vcc (potentiel le plus élevé)
      Base : +V (inférieur à l'émetteur)
      Collecteur : masse (potentiel le plus bas)

Amplificateur de courant
    Comme il a été dit, le transistor est un amplificateur de courant.

    Le courant collecteur est égal au courant base multiplié par un coefficient propre à chaque type de transistor.

    Ce coefficient s'appelle Beta (symbole : β).

    Mais comment déclencher la fonction ampli d'un transistor (NPN ou PNP) ?

    En créant tout simplement un courant base.
    Car si Ib = 0, le transistor est bloqué, aucun courant ne circule.

    Et pour le faire conduire, nous créons un courant de "base vers émetteur" pour un NPN,

    et de "émetteur vers base" pour un PNP.


    Et Ic sera égal à Ib x β.

    Un exemple :
      Pour ce transistor qui a, supposons, un β=100 :

      Si nous créons Ib = 1mA... nous aurons donc Ic = 1mA x 100 = 100mA (et de ce fait Ie = Ic + Ib = 100 + 1 = 101mA).

      Simple n'est-il pas ?


    Oui, c'est bien beau tout ça, mais comment créer un courant de 1mA sur un transistor ?

    Spoiler:
     


Autres caractéristiques
    Comme tout composant, le transistor possède ses caractéristiques.
    Il faut se référer au data-sheet du composant pour les connaitre (et surtout les appliquer).
    Les valeurs chiffrées sont données pour le transistor 2N2222 (NPN).

    Principales caractéristiques :
    Symbole
    Désignation
    Valeur
    Vce0
    Tension max collecteur-émetteur
    30v
    Vbe0
    Tension inverse max base-émetteur
    -5v
    hfe
    Gain en courant (β)
    75 min
    Ic
    Courant collecteur max
    800mA
    Vce sat
    Tension collecteur-émetteur
    lorsque le transistor est saturé
    <=0,4v
    Ptot
    Puissance max pouvant être dissipée
    500mW
    Fr
    Fréquence de coupure
    >250Mhz

    • Sur les datas-sheet, le β (beta) est représenté par "hfe". En réalité, pour chaque transistor, la plage est très importante. Pour ce transistor par exemple, cela va de 75 à... 300 !!! Ceci en fonction de la température (dès qu'il conduit, il commence à chauffer) et aussi en fonction du courant collecteur.
      Pas facile à maitriser donc. Et nous le constaterons d'ailleurs dans les chapitres suivants.

    • Vbe0 : caractéristique à ne pas négliger. C'est la tension inverse maximum (à ne pas dépasser donc) entre la base et l'émetteur.
      En effet, comme cette jonction est une diode, elle possède donc cette caractéristique. Et, nous le constaterons dans les chapitres suivants, il est très facile d'appliquer une tension supérieure à 5v (en inverse) et pouvant détruire le transistor.


Montages fondamentaux
    Le transistor possède trois broches.
    Nous avons une entrée et une sortie. La troisième est considérée comme "commune".
    Nous avons donc trois types de montage pour un transistor :

      Emetteur commun- Entrée sur la base
      - Sortie sur le collecteur
      - Emetteur commun
      C'est le montage le plus universel
      car il permet un bon gain en tension
      et en courant avec des impédances
      d'entrée et de sortie moyennes.
      Collecteur commun- Entrée sur la base
      - Sortie sur l'émetteur
      - Collecteur commun
      Ce montage est également appelé
      émetteur suiveur car son gain en tension
      est voisin de 1 (à 0,6v près).
      Il est utilisé comme abaisseur d'impédance
      ou comme amplificateur de courant.
      Base Commune- Entrée sur l'émetteur
      - Sortie sur le collecteur
      - Base commune
      Ce montage possède une faible impédance
      d'entrée et peut travailler assez haut en fréquences.
      Nous le rencontrons souvent en premier étage
      amplificateur des récepteurs radios FM.


    Mais surtout (et à se graver dans le cerveau !) :
    Citation :
    LES SIGNAUX NE SORTENT JAMAIS PAR
    LA BASE

    ET NE RENTRENT JAMAIS PAR
    LE COLLECTEUR


Voilà.
Un trop rapide aperçu du transistor.
Encore beaucoup, mais vraiment beaucoup de choses à dire.

Mais, dans le cadre de ce cours, cela s'arrêtera là.

Intégrez déjà tous ces points, et avec les mises en pratique (pratique virtuelle sur le Forum) des prochains chapitres, vous allez progresser très rapidement.

Relisez, relisez, mais surtout.... COMPRENEZ !!!
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