Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-1 COURS Chapitre 3

Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-1 COURS Chapitre 3 TRANSISTORS BIPOLAIRES FONCTIONNEMENT ET POLARISATION Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-2 Chapitre 3: TRANSISTOR BIPOLAIRE Þ Construction : Jonctions P-N-P, N-P-N Þ Fonctionnement : I E = I B + I C Þ Facteur d‟amplification et polarisation Þ Gain de courant | DC et polarisation Þ Modèles DC Þ Montage en émetteur commun O Courbes caractéristiques Þ Entrée, Sortie O Droite de charge statique O Point de fonctionnement O Fonctionnement en ampli ou commutateur Þ Polarisation Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-3 III. Transistor bipolaire III.1 Introduction Þ le Transistor = l’élément “clef” de l’électronique il peut : × amplifier un signal 7 amplificateur de tension, de courant, de puissance,... × être utilisé comme une source de courant × agir comme un interrupteur commandé ( = mémoire binaire) 7 essentiel pour l‟électronique numérique × ...etc il existe : × soit comme composant discret × soit sous forme de circuit intégré, i.e. faisant partie d‟un circuit plus complexe, allant de quelques unités (ex: AO) à quelques millions de trans tors par circuit (microprocesseurs) Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-4 Þ Un TR bipolaire = élément SC dans lequel sont formées 2 jonctions très voisines. Donc deux régions de même types de conductivité (N ou P) sont séparées par une mince région de conductivité opposée appelée base. Þ Il peut y avoir 2 types de transistors suivant que la région centrale (base) est de type N en P. Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-5 I. Structure et fonctionnement d’un transistor bipolaire Þ Structure simplifiée P + P N E B C émetteur collecteur base Transistor PNP × Un transistor bipolaire est constitué de 3 zones semiconductrices différentes, l’émette ur, la base et le collecteur, qui se distinguent par la nature du dopage. E C Transistor NPN N N P B + couplage entre les diodes diode « EB » diode « BC » × Les deux « jonctions PN » se partagent la région centrale : la « base ». Le couplage entr e les jonctions est à l’origine de l’ « effet transistor »: le courant dans l’une des diodes (généralement dans la jonction base/émetteur) détermine le courant dans la seconde. × Symétrie NPN/PNP: Les TR: PNP et NPN ont un comportement analogue à condition d’inverser les polarités des tensions. diode « EB » diode « BC » Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-6 Représentation symbolique N N P C B E COLLECTEUR BASE EMETTEUR P P N C B E COLLECTEUR BASE EMETTEUR fi g. 1 : transi stor NPN fi g. 2 : transi stor PNP Le TR présente 2 jonctions P-N dont les sens passant sont opposés: × La zone comprise entre les 2 jonctions est très mince, c‟est la BASE. × Une des zones extrêmes est fortement dopée, c‟est l‟EMETTEUR du transistor. × L‟autre zone extrême, faiblement dopée, est le COLLECTEUR du transistor. ×Sur le symbole du composant, l’émetteur est distingué du collecteur par une flèche indiquant le sens passant de la jonction base-émetteur. Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-7 Fonctionnement physique simplifié V BE <0 E E C C B B V CB <0 V BE >0 V CB >0 V BE = 0,6V I B +I C +I E = 0 I B > 0 , I C > 0 I E < 0 V BE = -0,6V I B +I C +I E = 0 I B < 0 , I C < 0 I E > 0 Polarisation direct Polarisation inverse Polarisation direct Polarisation inverse Par convention, les courants entrants sont positifs Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-8 Þ En fonctionnement normal, la jonction base– émetteur (BE) est polarisée en direct tandis que celle collecteur–base (CB) est en inverse. Þ Pour le transistor NPN, l‟injection d‟un courant dans la base contrôle un courant proportionnel circulant du collecteur vers l‟émetteur (pour le PNP, c‟est l‟extraction). Þ Il en résulte des courants: I E , I C , I B polarisation TRB.swf Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-9 Fonctionnement Relation entre les courants I E , I C , I B V BE <0 V CB <0 Jonction E-B (en directe): × Les trous passent par diffusion dans la bases pour donner I dp × Les électrons passent par diffusion de la bases vers E pour donner I dn ×I i „: courant inverse dû à l‟agitation thermique (minoritaires) Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-10 Jonction B-C (en inverse): × la grande partie I dp1 du courant I dp traverse la jonction BC car la polarisation inverse attire les trous vers le collecteur. × À la jonction BC il existe aussi un courant inverse de saturation I S (I CBO ) qui s‟ajoute à I dp1 Billan des courants: S i dn dp dp B S dp C i dn dp E I I I I I I I I I I I I I ÷ ÷ + ÷ = + = ÷ + = ' ' ) ( 1 1 I C I B I E I dp1 I dn I S I’ i B C E I I I + = C:\Documents and Settings\babboud.FST\Bureau\Nouveau dossier\transistors-animati on.php.htm ( ) 900 20 999 , 0 95 , 0 1 avec ) 1 ( avec 1 s s s s | . | \ | ÷ = + + = + + = | . | \ | = + = | o o o | | | o o o CBO B C CBO C B C E dp CBO E C I I I I I I I I I I I I Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-11 Rq: 95 à 99% trous provenant de E arrivent au collecteur (=oI E ) on aura donc: B E C I I I | o ~ ~ En général: I CBO <<o I E : Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-12 On considère le TR comme un quadripôle dont une électrode est commune á l´entré et la sortie. Trois montages sont donc á envisager: Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-13 Différents montages du TR C B E V BE V CE B C E V E B V CB B C E V BC V EC Montage Montage Montage Emetteur Commun Base Commune Collecteur Commun Rq: Montage Emetteur Commun le plus utilisé pour l´amplification Bip_ass.qt Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-14 I c =f(V CE ) I B =f(V BE ) I C =f(I B ) V BE =f(V CE ) Réseau de caractéristiques Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-15 Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-16 Circuits de polarisation du transistor (fonctionnement statique) • Le circuit de polarisation fixe le point de repos (ou point de fonctionnement statique) du TR. • Le choix du point de repos dépend de l’application du circuit. • Il doit être à l’intérieur du domaine de fonctionnement du TR (I C(B) < I max, , V CE (BE) <V max ,....) Les principales caractéristiques d’un circuit de polarisation sont : × sensibilité par rapport à la dispersion de fabrication du TR (incertitude sur h FE ,… ) × stabilité thermique. (coeff de température des = paramètres du transistor :V BE , |, I…). Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-17 V CE0 I C0 I B0 V BE0 Q ¤Le point de repos C:\Documents and Settings\babboud.FST\Bureau\Nouveau dossier\trans_npn.htm Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-18 Différents montage de polarisation du TR &Influence de T Polarisation à 2 sources V CC R C R B V CC R C R B R B Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-19 V CC R C R B R P V CC R C R T E T Transformation du circuit à l‟aide du Théorème de Thevenin Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l'électronique 4-20 Þ Influence de la température O La caractéristique d’une jonction PN dépend de la température × les courants inverses (mode bloqué) augmentent avec T × V BE , à I B,E constant, diminue avec T × ou réciproquement : pour V BE maintenue fixe, I E (et donc I C ) augmente avec T × Risque d’emballement thermique : × Necessité d’une contre-réaction dans les amplificateurs à transistors bipolaires : + ¬ + ¬ + ¬ | ¬ | C B BE C I I V I T L ¬ ¬ ¬ T dissipée Puissance C I T Pr. B. ABBOUD Parcours EEA : Introduction à l électronique 4-21 Variation des caractéristiques d´un uploads/Litterature/ chapt4-tr.pdf

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