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TRANSISTOR BIPOLAIRE 1 GENERALITES 1.1 UTILITEDESTRANSISTORS Inventé en 194

TRANSISTOR BIPOLAIRE 1 GENERALITES 1.1 UTILITEDESTRANSISTORS Inventé en 1948 par les Américains J. Bardeen, W. Brattain et W. Shockley, le transistor est un composant à semi-conducteur qui remplit deux fonctions vitales en électronique : x Celles d'amplificateur (c'est un générateur de fort courant en sortie commandé par un faible courant en entrée) et x De commutateur (à la manière d'un interrupteur marche/arrêt). Certains transistors sont spécialisés dans l'une ou l'autre de ces fonctions, d'autres sont aptes à les remplir toutes deux (désignés "general purpose" en anglais). Il existe en outre plusieurs familles technologiques de transistors ; nous en reparlerons plus loin. Précision importante : en dépit de son apparente "simplicité", le transistor demeure un composant assez complexe, aussi bien sur le plan théorique que pour sa mise en œuvre. Nous nous bornerons ici à décrire son fonctionnement et ses principaux paramètres de manière très succincte. 1.2 CONSTITUTIONETPRINCIPEDEFONCTIONNEMENT Un transistor à jonction bipolaire est un composant à semi-conducteur constitué de 2 jonctions P-N, très proches l'une de l'autre. Une diode ordinaire étant elle-même constituée d'une unique jonction P-N, on pourrait dire qu'un transistor contient 2 diodes. Un transistor est formé de 3 zones (N-P-N ou P-N-P selon son type), tel qu'illustré sur le dessin ci-dessous. Chaque "zone" est reliée à une électrode : base (B), émetteur (E), collecteur (C). La base, on le constate, est très mince : son épaisseur est de l'ordre de quelques microns seulement. 1.3 SYMBOLESTENSIONSETCOURANTS Q NPN Grandeurs positives L'émetteur est repéré par la flèche qui symbolise le sens réel du courant PNP Grandeurs négatives B C E IB IE IC VBE VCE B C E IB IE IC VBE VCE Q C E B N N P N N P P P N Collecteur Base Emetteur P P N C E B 2 FONCTIONNEMENT Une analogie hydraulique est proposée ci-contre : un courant Ib assez faible permet l'ouverture du "robinet" (B), ce qui provoque via l'émetteur (E) l'écoulement d'un fort courant Ic en provenance du réservoir collecteur (C). Notez que lorsque le "robinet" est complètement ouvert, le courant Ic est maximal : il existe donc (on s'en doutait !) une limite physique au gain en courant. Cette analogie n'a qu'un but pédagogique, mais elle illustre assez bien l'effet transistor. 3 TESTERUNTRANSISTOR Tester un transistor revient à tester une diode ! En se rappelant le schéma équivalent du transistor, on a : • NPN • PNP C E B C COM : B E COM : 0.L B C COM : B E COM : 0.703 0.703 0.L C E B B C COM : 0.L B E COM : 0.L B C COM : 0.703 B E COM : 0.703 4 BOITIERS C’est la forme du transistor. Elle permet d’identifier les broches (pattes du transistor) et sa forme physique (important pour la réalisation du typon : circuit imprimé). Quelques exemples : 5 CODAGEDELADESIGNATIONDESCOMPOSANTS 5.1 STANDARDUSACODAGEJEDEC Le codage JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) né de l'organisation américaine EIA a ouvert un catalogue enregistrant les composants préfixés par 1N pour les diodes et 2N pour les transistors, thyristors et triacs. En fait la lettre est toujours N, le chiffre est égal au nombre de broches moins un ou au nombre de jonctions dont dispose le circuit. Cette codification prend la forme chiffre, lettre, numéro de série, [suffixe]. Exemples de transistors : 2N 2222A ,2N 3055 etc. Le chiffre, la lettre N et le numéro de série compris entre 100 et 9999 ne signifient rien de particulier si ce n'est une idée de la date d'introduction du circuit. Le suffixe (optionnel) indique le groupe de gain (hfe) du circuit : x A = Faible gain x B = Gain médium x C = Gain élevé x L’absence de suffixe signifie un gain quelconque. 5.2 STANDARDEUROPEPROELECTRON L'association internationale Pro Electron a créé le même type de catalogue d'enregistrement mais le codage est différent, la première lettre désigne le type de matériaux et la deuxième lettre désigne la fonction, puis vient le n° de série avec une lettre en plus suivant le gain du transistor. 1ere lettre : Matériaux 2ème lettre : Fonction 3ème lettre ou n° de série A : Germanium ou tension de seuil 0,6 à 1 V B : Silicium ou tension de seuil 1 à 1,3 V C : Arséniure de gallium ou tension de seuil 1,3 V et plus R : Matériaux composés (ex: Sulfure de cadmium) A : Diode ; signal, faible puissance B : Diode ; varicap C : Transistor ; faible puissance, fréquence audio D : Transistor ; puissance, fréquence audio E : Diode ; tunnel F : Transistor ; faible puissance, fréquence audio G : Varie en fonction de la 3eme lettre H : Diode ; sensible aux champs magnétiques L : Transistor ; puissance, haute fréquence N : Photo coupleur P : Photorécepteur ; 3eme lettre Q : Photoémetteur ; 3erne lettre R : Triac ou Thyristor suivant 3eme lettre ; faible puissance S : Transistor ; faible puissance T : Triac ou Thyristor suivant 3eme lettre puissance U : Transistor ; puissance X : Diode Y : Diode de redressement Z : Diode zener ou de tension de référence ; suivant 3eme lettre A : Pour Triac après la 2eme lettre R ou T F : Pour émetteur ou récepteur de fibre optique après la 2ème lettre G, P ou Q L : Pour laser O : Opto-triac après la 2eme lettre R T : Pour led 3 couleurs après la 2ème lettre Q W : Diode d'écrêtage après la 2eme lettre Z 5.3 STANDARDJAPONAISJIS L'organisme japonais Japanese industrial standards (JIS) a réalisé un mixage des deux méthodes précédentes, les noms des transistors sont préfixés par le code 2S suivi par une lettre puis le numéro de série. Exemple de transistor : 2SD1972 ...Sur le composant l'inscription est D1972 Transistors 1ère lettre 2S A = PNP haute fréquence B = PNP basse fréquence C = NPN haute fréquence D = NPN basse fréquence SE : Diodes SQ : LED SF : Thyristors SR : Rectifier SG : Gunn SS : Diodes Signal SH : U JT - Unijonction ST : Diodes Avalanche SJ : P-channel FET/MOSFET SV : Varicaps SK : N-channel FET/MOSFET SZ : Diodes Zéner SM : Triac 6 TRAVAUXPRATIQUES On désire allumer une lampe avec deux contacts (ouvert ou fermé) La lampe est alimentée en 230 V AC 6.1 TABLEAUDEVERITE A B H 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 6.2 TRAVAILDEMANDE 6.2.1 Equation Donner l’équation de H 6.2.2 Logigramme Proposer un logigramme avec : x Des portes de votre choix x Des portes NAND uniquement x Des portes NOR uniquement 6.2.3 Circuitintégré Pour chaque schéma donner la référence du circuit intégré à utiliser 6.2.4 Schéma Proposer un schéma avec un transistor et un relais pour commander la lampe en 230V AC uploads/s3/ transit-or.pdf