Tres intéressant

1. Le transistor bipolaire

2. • Transistor bipolaire : élément actif à 3 accès (Base (B),
Collecteur (C), Emetteur (E)) constitué de 3 couches semi-
conductrices NPN et PNP.
Transistor NPN
Transistor PNP
Les tensions de polarisation (VBE et VCE) et les courants (IB et IC) sont des grandeurs
continues données avec leurs signes respectifs (>0 ou <0) pour un fonctionnement normal
Présentation générale
N
N
P
C
E
B
IC > 0
IB > 0
VBE > 0
VCE > 0 B
C
E
IB > 0
IE > 0
IC > 0
VBE > 0
VCE > 0
P
P
N
C
E
B
IC < 0
IB < 0
VBE < 0
VCE < 0 B
C
E
IB < 0
IC < 0
IE < 0
VBE < 0
VCE < 0

3. 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.
E C
B
N N
P
+
-
+
-
- +

4. E C
B
N N
P
+
-
+
-
- +
• 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 peu d’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

5. Polarisation du transistor NPN
Polarisation base commune
Polarisation émetteur commun
E C
B
N N
P
VBE > 0 VCB > 0
E C
B
N N
P
VBE > 0
VCE > 0
Avec VCE > VBE
car VCB = VCE – VBE > 0

6. Relations fondamentales – Les courants
Effet amplificateur de courant
1

7. Réseau des caractéristiques statiques du transistor
Le transistor comporte trois accès il est caractérisé par 6 grandeurs électriques :
3 courants IB, IC et IE
3 tensions VBE, VCE, VCB
Mais et
4 relations indépendantes sont nécessaires pour le caractériser
IC
IB
VCE
VBE
IB = cste
VCE = cste
VCE = cste

8. Polarisation du transistor – Droites de charge statiques
Objectif de la polarisation : Fixer les valeurs des tensions VBE, VCE et des
courants IB, IC pour imposer la localisation des points de fonctionnement
dans le réseau
Droite de charge statique de sortie ∆ :
tracé dans le réseau de caractéristique statique IC = f(VCE)
Droite de charge statique d’entrée ∆’ :
tracé dans le réseau de caractéristique statique IB = f(VBE)
IB
IE
IC
VBE
VCE
RC
RB
E > 0
Exemple : polarisation directe de la base et
du collecteur par deux résistances RB et RC

9. Le point de fonctionnement Q dans le réseau d’entrée IB = g(VBE) est
situé à l’intersection de la droite de charge ∆’ 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 charge ∆ et d’une caractéristique IB =
cste
Polarisation du transistor – Point de fonctionnement
IC
IB
VCE
VBE
E/RB
Q
VBE0
IB0
P
IB0
IC0
VCE0
Droite de charge
statique d’entrée ∆
∆
∆
∆’
E/RC
E
Droite de charge
statique de sortie ∆
∆
∆
∆

10. 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 à un
interrupteur fermé
Au point de blocage, le transistor idéal est équivalent à un
interrupteur ouvert
IC
VCE
P
IB0
IC0
VCE0
E/RC
E
Point de blocage IB ≈
≈
≈
≈ 0
IC ≈
≈
≈
≈ 0
Point de saturation VCE = VCEsat
IC ≈
≈
≈
≈ E/RC
VCEsat

11. Autres exemples de circuits de polarisation
RC
R1
E > 0
RE
R2
Diviseur de courant
RC
RB
E > 0
Contre-réaction au collecteur
RC
RE
RB
VCC
VEE
Polarisation d’émetteur

12. 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 C1 et C2 sont des capacités de découplage
RC
RB
E > 0
Rg
C1
C2
RL
B
C
E
1
2
1 2

13. 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
IC
VBE
VCE
RC
RB
E > 0
Les circuits de polarisations fixent les
valeurs des tensions VBE, VCE et des courants
IB, IC (voir étude précédente)

14. 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
RB
Rg
RL
B
C
E
i1
iC i2
vCE
) *
+,+-
+,. +-
/

15. Analyse du circuit : tension composite de sortie
• La tension de sortie est donc un signal composite, somme de la
composante continue 0 et de la composante alternative )
1 ) 0
• La droite de charge dynamique ∆
∆
∆
∆’’ est la droite passant par le point
de fonctionnement P dans le réseau (IC , VCE) et de pente
2
+, 33 +-
*
+,. +-
+,+-
IC
VCE
P
IB0
IC0
VCE0
E/RC
E
∆ :
∆ :
∆ :
∆ : droite de charge statique
∆
∆
∆
∆’’ : droite de charge dynamique

16. Zone de fonctionnement de l’amplificateur
IC
VCE
P
IB0
IC0
VCE0
∆
∆
∆
∆’’ : droite de charge dynamique
vCE
t
IC
VCE
P
IB0
IC0
VCE0
∆
∆
∆
∆’’ : droite de charge dynamique
vCE
t
Fonctionnement non linéaire
Signal écrêté
Fonctionnement linéaire

17. 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
4
5 677 6785
687 6885
avec
9 9
5 9 5 9
Ces grandeurs représentent de petites variations autour du point de fonctionnement
iB
iC
vBE
vCE
iB
vBE
iC
vCE

18. Détermination graphique des paramètres hij
autour du point de fonctionnement
:22
;<=>
;?=
@
;<->A0
=
;<=>
;?=
@
<->B
résistance différentielle de la diode d’entrée = pente
de la caractéristique IB = f(VBE)
:2C
;<=>
;<->
@
;?=A0
=
;<=>
;<->
@
?=B
gain en tension ≈ 0
:C2
;?-
;?=
@
;<->A0
=
;?-
;?=
@
<->B
gain en courant = pente de la caractéristique IC = g(IB)
:CC
;?-
;<->
@
;?=A0
=
;?-
;<->
@
?=B
admittance = pente de la caractéristique IC = h(VCE)
IC
IB
VCE
VBE
E/RB
Q
VBE0
IB0
P
IB0
IC0
VCE0
∆
∆
∆
∆’
E/RC
E
∆
∆
∆
∆

19. • Schéma équivalent général
• Schéma équivalent simplifié
:2C 0 et ρ
2
FGG
→ ∞
Schéma électrique équivalent alternatif BF
iB
vBE
iC
vCE
h11
h12 vCE
h21 iB 1 / h22
iB
vBE
iC
vCE
h11
h21 iB
!

20. Caractéristiques électriques de l’amplificateur
en fonctionnement alternatif
RC
RB
Rg
RL
B
C
E
i1
iC i2
vCE
vBE
iB
v1
v2
iB
vBE
iC
vCE
h11
β
β
β
β iB
Rg
C
B
RB
v1
E
i1
RC
RL
v2
i2
Schéma électrique de
l’amplificateur
Gain en tension GV
J *K
L
677 L
Gain en courant GI
J *K
677 L
Résistance d’entrée Re
677
677
Résistance de sortie Rs
&

21. • Définitions
Gain en puissance
JM *
7
8
N 8
∗
8
7
8
N 7
∗
7
P' &&# " Q!'( à # "6#($
P' &&# " (# S# & T'#S( Mô
Gain transducique
JV *
7
8
N 8
∗
8
$
8
W $
P' &&# " Q!'( à # "6#($
P' &&# " S &M! S # &!'("
Gains en puissance d’un quadripôle
v1(t) v2(t)
i1(t) i2(t)
Zg
eg(t) ZL
Quadripôle
référence

22. Transistor bipolaire en hautes fréquences (HF)
– Schéma de GIACOLLETO
• Quand f β
β
β
β et apparition d’un déphasage entre les courants
d’entrée et de sortie
introduction de capacités parasites dans le schéma équivalent
car ces dernières ne peuvent plus être assimilées à des circuits
ouverts
B’ est une base fictive interne au transistor
Remarque : Les constructeurs ne donnent jamais les valeurs de ces
éléments
iB
vBE
iC
vCE
RBB’
gm vB’E RCE
B B’
RB’E
CB’E
vB’E
RB’C
CB’C
C
E

23. Fin