Un transistor bipolaire est un dispositif électronique à base de semi-conducteur de la famille des transistors. Son principe de fonctionnement est basé sur deux jonctions PN, l'une en direct et l'autre en inverse.
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.
Contrairement aux transistors bipolaires dont le fonctionnement repose sur deux types de porteurs, les trous et les électrons, les transistors unipolaires fonctionnent avec un seul type de charges, les trous ou les électrons. Le transistor à effet de champ à jonction en est un premier exemple.
- Il existe deux types de transistors bipolaires : PNP et NPN. - Les lettres B (base), C (collecteur) et E (émetteur) sont utilisées pour identifier les pattes du transistor. - La principale caractéristique du transistor est sa capacité d'amplification.
Le transistor est bloqué lorsque les jonctions émetteur-base et base-collecteur sont toutes deux polarisées en inverse. Une jonction PN est polarisée en inverse si la région P est négative par rapport à la région N.
Un tel test de transistor bipolaire peut être réalisé soit en basculant le multimètre en mode ohmmètre (test de résistance) soit en passant au test de diode, dans le premier cas la limite doit être fixée à 2kOhm.
Un transistor NPN est commandé (ou activé) par un courant positif polarisé à la base pour contrôler le flux de courant du collecteur à l'émetteur. Les transistors de type PNP sont commandés par un courant négatif polarisé à la base pour contrôler le flux de l'émetteur au collecteur.
Un transistor bipolaire est constitués de 2 jonctions PN et existe sous 2 polarités : La géométrie du système (base mince) aboutit à l'effet transistor qui se traduit par un fort courant collecteur commandé par un faible courant de base (voir les car caractéristiques de fonctionnement).
Dans les deux types de transistors bipolaires, l'électrode traversée par l'ensemble du courant s'appelle l'émetteur.
En pratique, afin de savoir dans quel sens la diode conduit, il suffit de prendre le multimètre en position ohmmètre et de mesurer la résistance de la diode dans un sens et dans l'autre. Le bon sens, c'est-à-dire le sens conducteur est celui de moindre résistance.
Un peu comme les antiques tubes à vide, les MOSFET sont donc contrôlés avec une tension, par opposition aux transistors bipolaires qui sont contrôlés par un courant traversant leur base. Ils ont donc l'avantage de consommer moins d'énergie et ils peuvent amplifier avec un gain très supérieur.
Le transistor est considéré comme un quadripôle ; il a deux bornes d'entrée et deux bornes de sortie (une patte sera alors commune à l'entrée et à la sortie) et va être défini par 4 signaux : courant et tension d'entrée, courant et tension de sortie.
Composant électronique de très grande importance, le transistor remplit plusieurs fonctions. Il permet notamment le redressement, la modulation ou l'amplification des signaux électriques. On le retrouve généralement à l'intérieur des circuits électroniques, que ce soit en haute ou en basse tension.
Les transistors sont essentiellement classés en deux types. Il s'agit des transistors à jonction bipolaire (BJT) et des transistors à effet de champ (FET). Les BJT sont à nouveau classés en transistors NPN et PNP. Les transistors FET sont classés en JFET et MOSFET.
La jonction base collecteur est alors polarisée en direct (VBC = VBE + VEC est voisin de 0,6 V – 0,2V = 0,4 V). On dit que le transistor est saturé. Un transistor fonctionne en régime de commutation quand son courant base est soit très faible (transistor bloqué) soit très intense (transistor saturé).
L'effet transistor est le phénomène de contrôle du flux de courant électrique à travers un matériau semi-conducteur. L'invention du transistor a révolutionné le domaine de l'électronique et est considérée comme l'une des inventions les plus importantes du 20e siècle.
En fonction de la tension d'alimentation et du transistor on trouve donc typiquement une puissance dissipée de quelques mW à une centaine de mW pour des faibles signaux (dans un ampli audio on parle de la centaine de W soit 1000 fois plus).
A la différence du thyristor où une impulsion suffit pour l'amorcer, il faut maintenir le courant de base pour que le transistor reste passant. Lorsqu'on supprime le courant de base, ce transistor se bloque, il se comporte comme un interrupteur ouvert.
La polarisation d'un transistor est l'état dans lequel il est tant qu'on ne lui envoie pas le moindre signal, état définit par les courants continus qui le traversent et les tensions continues à ses bornes. Polariser un transistor revient à régler les tensions et courants continus qui le traversent.
Le circuit intégré, une révolution. Les premiers transistors commerciaux étaient difficiles d'emploi, car ils devaient être câblés individuellement. L'invention du circuit intégré en 1960 a déclenché une nouvelle révolution dans l'industrie informatique.
Pour polariser correctement un transistor, il faut que : la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct, la jonction entre C et B soit polarisée dans le sens inverse.
Sur un schéma, la différence entre un transistor PNP et un NPN ne se voit qu'avec le sens de la flèche de l'émetteur. Sur un PNP, la flèche est rentrante, sur un NPN, elle est sortante. Il y a aussi toutes sortes de boitiers différents pour les transistors, suivant son emploi et la puissance qu'il devra dissiper.
La plupart des résistances du montage et la source de tension forment un circuit de polarisation, dont le rôle est de mettre l'entrée et la sortie à une tension non-nulle. Le transistor est alors en régime de saturation et peut fonctionner comme amplificateur de petits signaux.
Le plug and play (l'abréviation PnP est également utilisée), qui signifie « connecter et jouer » ou « brancher et utiliser », est une technique permettant aux systèmes d'exploitation qui l'intègrent de reconnaître rapidement et automatiquement les périphériques compatibles avec cette technique dès le branchement, sans ...
L'avantage des sorties NPN est la possibilité de pouvoir choisir une tension de signal arbitraire. Notez qu'une sortie NPN fonctionne à l'inverse d'une sortie PNP: le signal passe à zéro quand le capteur est actif.