{"id":155,"date":"2017-12-16T21:36:22","date_gmt":"2017-12-16T20:36:22","guid":{"rendered":"http:\/\/pbelaire.free.fr\/wordpress\/?page_id=155"},"modified":"2017-12-16T21:36:22","modified_gmt":"2017-12-16T20:36:22","slug":"les-transistors","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/ordi-tech.fr\/index.php\/les-transistors\/","title":{"rendered":"Les transistors"},"content":{"rendered":"

Utilit\u00e9 des transistors<\/span><\/i><\/p>\n

Invent\u00e9 en 1948 par les Am\u00e9ricains\u00a0J. Bardeen<\/a>, W. Brattain et W. Shockley, le transistor est un composant \u00e0 semi-conducteur qui remplit deux fonctions vitales en \u00e9lectronique: celles d’amplificateur<\/strong>\u00a0(c’est un g\u00e9n\u00e9rateur de fort courant en sortie command\u00e9 par un faible courant en entr\u00e9e) et de\u00a0commutateur<\/strong>\u00a0(\u00e0 la mani\u00e8re d’un interrupteur marche\/arr\u00eat).
\nCertains transistors sont sp\u00e9cialis\u00e9s dans l’une ou l’autre de ces fonctions, d’autres sont aptes \u00e0 les remplir toutes deux (d\u00e9sign\u00e9s \u00ab\u00a0general purpose<\/em>\u00a0\u00bb en anglais).
\nIl existe en outre plusieurs familles technologiques de transistors; nous en reparlerons plus loin.<\/p>\n

Pr\u00e9cision importante: en d\u00e9pit de son apparente \u00ab\u00a0simplicit\u00e9\u00a0\u00bb, le transistor demeure un composant assez complexe, aussi bien sur le plan th\u00e9orique que pour sa mise en oeuvre. Nous nous bornerons ici \u00e0 d\u00e9crire son fonctionnement et ses principaux param\u00e8tres de mani\u00e8re tr\u00e8s succinte.<\/p><\/blockquote>\n

\n

Constitution et principe de fonctionnement d’un transistor \u00e0 jonction<\/span><\/i><\/p>\n

Un\u00a0transistor \u00e0 jonction bipolaire\u00a0<\/strong>est un composant \u00e0 semi-conducteur constitu\u00e9 de 2 jonctions P-N, tr\u00e8s proches l’une de l’autre. Une diode ordinaire \u00e9tant elle-m\u00eame constitu\u00e9e d’une unique jonction P-N, on pourrait dire qu’un transistor contient 2 diodes.
\nUn transistor est form\u00e9 de 3 zones (N-P-N ou P-N-P selon son type), tel qu’illustr\u00e9 sur le dessin ci-dessous. Chaque \u00ab\u00a0zone\u00a0\u00bb est reli\u00e9e \u00e0 une \u00e9lectrode:\u00a0base (B)<\/strong>,\u00a0\u00e9metteur (E)<\/strong>,\u00a0collecteur (C)<\/strong>. La base, on le constate, est tr\u00e8s mince: son \u00e9paisseur est de l’ordre de quelques microns seulement.<\/p>\n

\"Constitution<\/p>\n

D’une mani\u00e8re tr\u00e8s sch\u00e9matique, on pourrait dire qu’une jonction P-N fonctionne comme suit: si elle n’est soumise \u00e0 aucune tension ext\u00e9rieure, les \u00e9lectrons (charges n\u00e9gatives) sont majoritaires dans la zone N, les \u00ab\u00a0trous\u00a0\u00bb (charges positives) sont majoritaires dans la zone P et entre les deux, on trouve une zone \u00ab\u00a0neutre\u00a0\u00bb, d\u00e9sert\u00e9e. Appliquons maintenant une tension inverse \u00e0 cette jonction: on augmente le champ \u00e9lectrique de la zone centrale, ce qui a pour effet de repousser encore plus loin les \u00e9lectrons de la zone N et les \u00ab\u00a0trous\u00a0\u00bb de la zone P. Cons\u00e9quence: la zone \u00ab\u00a0neutre\u00a0\u00bb s’\u00e9largit, la diode est\u00a0bloqu\u00e9e<\/strong><\/em>, ou non passante.
\nSi maintenant on inverse la polarit\u00e9 de la tension aux bornes de la jonction, c’est-\u00e0-dire si on lui applique une tension directe, sup\u00e9rieure \u00e0 0,7 V environ, on annule le champ \u00e9lectrique de la zone centrale (\u00ab\u00a0neutre\u00a0\u00bb), ce qui provoque le d\u00e9placement des charges n\u00e9gatives de la zone N vers les \u00ab\u00a0trous\u00a0\u00bb de la zone P: il y a donc circulation d’un courant \u00e9lectrique, la diode devient\u00a0passante<\/strong><\/em>.<\/p>\n

\n

Effet transistor et gain en courant<\/span><\/i>
\nRevenons au transistor et consid\u00e9rons le petit montage repr\u00e9sent\u00e9 sur le dessin ci-dessous.<\/p>\n

\"Effet<\/p>\n

La jonction E-B est polaris\u00e9e dans le sens passant, mais la jonction B-C, polaris\u00e9e en inverse, est bloqu\u00e9e. Il circule donc un courant de E \u00e0 B, appelons-le Ib. La base, on s’en souvient, est une zone tr\u00e8s \u00e9troite et les \u00e9lectrons qui arrivent de l’\u00e9metteur vont certes se combiner avec les \u00ab\u00a0trous\u00a0\u00bb (peu nombreux) de la base, mais ils seront en majorit\u00e9 fortement attir\u00e9s vers la zone du collecteur par le champ \u00e9lectrique cr\u00e9\u00e9 par la polarisation inverse de la jonction B-C: il en r\u00e9sulte, sous l’effet d’avalanche, un important courant de collecteur, Ic. C’est ce qu’on appelle l’effet transistor<\/strong>.
\nLe courant de collecteur Ic est proportionnel au courant de base Ib, le facteur\u00a0\u00df<\/span>\u00a0(b\u00e9ta) \u00e9tant le\u00a0gain en courant<\/strong>. Cette relation est fondamentale:<\/p>\n

I<\/strong>c\u00a0<\/strong><\/sub>=<\/strong>\u00a0<\/strong><\/sub>\u00df I<\/strong>b<\/strong><\/sub><\/p>\n

Pour donner un ordre de grandeur, le gain en courant peut varier de 10 \u00e0 500, voire 1000, selon le mod\u00e8le de transistor.
\nQuand la tension collecteur \u00e9metteur VCE<\/sub>\u00a0diminue pour devenir tr\u00e8s faible, la jonction B-C cesse d’\u00eatre polaris\u00e9e en inverse, et l’effet transistor d\u00e9cro\u00eet alors tr\u00e8s rapidement. A la limite, la jonction B-C devient aussi polaris\u00e9e en direct: on n’a plus un transistor, mais l’\u00e9quivalent de deux diodes en parall\u00e8le. On dit que le transistor est\u00a0satur\u00e9<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n
<\/td>\n\n

Une analogie hydraulique est propos\u00e9e ci-contre: un courant\u00a0Ib<\/strong>\u00a0assez faible permet l’ouverture du \u00ab\u00a0robinet\u00a0\u00bb (B), ce qui provoque via l’\u00e9metteur (E) l’\u00e9coulement d’un fort courant\u00a0Ic<\/strong>\u00a0en provenance du r\u00e9servoir collecteur (C). Notez que lorsque le \u00ab\u00a0robinet\u00a0\u00bb est compl\u00e8tement ouvert, le courant\u00a0Ic<\/strong>\u00a0est maximal: il existe donc (on s’en doutait!) une limite physique au gain en courant. Cette analogie n’a qu’un but p\u00e9dagogique, mais elle illustre assez bien l’effet transistor.<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\n

Transistors NPN et PNP<\/span><\/i><\/p>\n

Il existe deux mani\u00e8res de disposer les jonctions P-N pour fabriquer un transistor:<\/p>\n