Description du transistor bipolaire.

• Photos:

• Voici differents types de boitiers de transistors bipolaires.

• En general plus les transistors sont gros, plus ils pourront dissiper une puissance importante, c'est à dire laisser passer un courant et/ou une tension importante. (Puissance = Courant * Tension).

• Il existe deux types de transistors bipolaires: PNP et NPN. Nous verrons plus bas quelle est la difference entre ces deux types.

	Transistors CMS (Composants Miniatures de Surface). Quelques noms de boitier: SOT223, SOT23 Exemples de references courantes: NPN: BC847, BC817; PNP: BC857, BC807
	Transistors à usage general: commutation, amplification, ... (pour les courants faibles) Quelques noms de boitier: TO92 Exemples de references courantes: NPN: BC547, BC548, BC549, BC337; PNP: BC557, BC558, BC559, BC327
	Transistors faible bruit (pour l'audio) et haute frequence. (Les transistors à boitier metallique ne sont plus tres courants) Quelques noms de boitier: TO18, TO72, TO5, TO39, SOT37 Exemples de references courantes: NPN: 2N2222, 2N2219; PNP: 2N2907, 2N2905
	Transistors de moyenne puissance (>1W) Quelques noms de boitier: TO126 Exemples de references courantes: NPN: BD135, BD435; PNP: BD136, BD436
	Transistors de moyenne puissance (Ce type de boitier est tres peu utilise) Quelques noms de boitier: TO202 Exemples de references courantes: NPN: BF869; PNP: BF870
	Transistors de moyenne puissance (ils dissipent un peu plus que les transistors precedents: quelques dizaines de watts) Quelques noms de boitier: TO220 Exemples de references courantes: NPN: BD241, TIP31; PNP: BD242, TIP32
	Transistors a forte dissipation (de l'ordre de la centaine de watts) Quelques noms de boitier: TOP3, TO264, SOT39, ... Exemples de references courantes: NPN: BD249; PNP: BD250
	Transistor à forte dissipation (plusieur centaines de watts) Quelques noms de boitier: TO3 Exemples de references courantes: NPN: 2N3055; PNP: 2N2955
	Quelques vieux transistors (celui qui est en haut à gauche est un transistor au germanium, matériau maintenant abandonné au profit du silicium) Quelques noms de boitier: je n'en sais rien Exemples de references: AC181

• Symboles des transistors bipolaires:

• Il faut retenir les noms des pattes. L'emetteur est toujours reperé par la fleche. Le sens de la fleche indique le type de transistor.

• Les deux types de transistors sont necessaires et complementaires. Pour certaines applications, on peut utiliser indifferemment les deux types; pour d'autres, on doit utiliser exclusivement un certain type (notemment pour les amplificateurs audio de classe B).

• Les noms PNP et NPN viennent du type des jonctions à l'interieur des transistors. Pour le transistor PNP, on a une zone dopee P, puis N (la base), puis P. Pour plus de details sur les jonctions, voyez le cours sur les diodes.

	Le transistors PNP est un peu moins courant que son homoloque le NPN. En general, on s'en sert lorsqu'on ne peut pas mettre un transistor de type NPN. Mais ce n'est pas une raison pour l'ignorer! La fleche rentre dans le transistor pour un PNP (c'est une convention)
	Le transistor NPN est generalement celui qu'on utilise par defaut La fleche sort du transistor NPN

• Fonctionnement d'un transistor:

  	Sens des courants et tension pour un transistors PNP
  	Sens des courants et tension pour un transistors NPN
  	Voilà comment tester un transistor bipolaire. Ca permet de reconnaître si le transistor est de type PNP ou NPN.

  • Les informations que vous trouverez ci apres ont ete volontairement simplifiées pour qu'elles soient comprehensibles. Ca signifie que les formules et les graphiques ne sont pas forcement exacts.

  • Par analogie avec la page precedente, on peut differencier trois etats pour le transistor: bloqué (pas d'eau qui passe), passant, et saturé (le debit est maximum).

  • Premiere chose à savoir: Ic = ß x Ib. Cela signifie que le courant pouvant circuler dans le collecteur du transistor est proportionnel au courant circulant dans la base.
    (ß se dit beta et est le gain du transistor. Il est aussi appelé hfe, et est donné dans les datasheets des transistors. Il vaut de l'ordre de 200 pour les transistors de signal. Plus les transistors sont "gros", plus ce gain est faible).

  • Deuxieme chose à savoir: Ic = Ie.
    En effet, la formule exacte est Ie = Ic + Ib. Mais comme ß est "grand", le courant de base est negligeable par rapport au courant de collecteur.

  • Lorsque Ic < ß x Ib, le transistor est saturé, on a alors Vce = Vce_sat.
    C'est egalement un parametre constructeur qui depend beaucoup du transistor. pour les transistors de signal il vaut environ 0.2V.

    Caractéristique Ic = F(Ib)
    	Simple illustration de la formule Ic = ß x Ib. A noter que Ic peut etre inferieur à ß x Ib (soit Ib > Ic / ß). Dans ce cas, le transistor est saturé.

Caractéristique Ic = F(Vbe)

Lorsque la tension Vbe est nulle, aucun courant ne circule dans le collecteur (donc non plus dans l'emetteur). Si on reprend l'analogie avec la premiere page, le robinet est fermé. On dit que le transistor est bloqué. Lorsque la tension Vbe vaut environ 0.7V (depend des transitors), le transistor est passant, et il peut etre saturé. Pour savoir si le transistor est saturé ou non, il faut regarder le graphique ci dessous. Lorsque Vbe est entre 0 et 0.7V, le transistor est quasiment bloqué, Ic est negligeable.

Caractéristique Vce = F(Ib)

Sur cette caractéristique, on distingue bien les trois zones de fonctionnement du transistor. C'est à mon avis la caracteristique la plus utile pour comprendre le fonctionnement du transistor meme si elle n'est dans aucun livre. ~ Ib = 0 => Vce peut prendre les valeurs qu'"il veut". C'est à dire que le transistor est bloque et Ic = 0. ~ 0 < Ib < Ib_sat => le transistor est passant mais non saturé. Vce est supérieur à Vce_sat = 0.2V. Il y a un courant qui circule. ~ Ib >= Ib_sat => le transistor est saturé. Pour toute valeur de Ic < ß x Ib, la tension Vce reste constante et vaut Vce_sat = 0.2V pour un transistor de faible puissance.

Caractéristique Vce = F(Ic)
	Cette caractéristique est celle donnée dans tous les livres. Elle montre que pour une valeur fixee de Ib, si le courant Ic est faible, on a Vce < 0.7V et le transistor est saturé. Par contre, si Ic devient trop important, le transistor se comporte comme un generateur de courant presque parfait, et on a Ic = ß x Ib. La droite en bleu represente la "droite de charge" cette droite represente les valeurs des couples (Ic,Vce) lorsqu'on fait varier Ib. C'est un cas particulier, en fait on obtient une droite de pente 1/R. Cet exemple sert uniquement à illustrer le graphique precedent. Ainsi on constate à nouveau que le fait d'augmenter Ib permet d'augmenter Ic, et entraine une diminution de Vce.

• Les codes de marquage des transistors

• La plupart des transistors europeens portent une reference à la norme pro-electron comme pour les diodes (cf cours sur les diodes).

  premiere lettre: Matériau utilisé	Deuxieme lettre (et eventuellement troisieme): Type de transistor
  A: germanium B: silicium C: arséniure de gallium R: matériaux composés	C: transistor de faible puissance ou audio D: transistor de puissance fréquence audio F: transistor de faible puissance haute frequence LX: transistor de puissance haute fréquence LY: phototransistor PX: transistor de puissance haute frequence PY: phototransistor S: transistor de faible puissance interrupteur T: triac ou thyristor U: transistor de puissance interrupteur

• Autre norme: la norme Jis (transistors japonais)

  Reference:	Type de transistor:
  2SAxxxx	PNP haute frequence
  2SBxxxx	PNP basse frequence
  2SCxxxx	NPN haute frequence
  2SDxxxx	NPN basse frequence
  2SHxxxx	Unijonction (transistor assez special dont je parlerai peut etre)
  2SJxxxx	FET canal P
  2SKxxxx	FET canal N

• Norme americaine: Jedec
  Ce sont tous les transistors préfixés par 2Nxxxx.

• Cliquez ici pour voir le tableau complet:
  ~ Premiere page
  ~ Deuxiemme page

• Les principales caractéristique des transistors bipolaires

• Caractéristiques à regarder pour le choix d'un transistor (Suivant l'utilisation, on privilegiera certaines de ces caractéristiques):

• Le gain (Hfe, ß) sans unité. On rappelle que Ic = ß x Ib. Plus le gain est élevé, mieux c'est.
  Remarque: pour les transistors type BC547, ... les suffixes indiquent le gain. En gros: A, -16: gain de 150; B, -25: gain de 200; C, -40: gain de 400. Exemple: BC327-40.

• Ic_max en A. C'est le courant maximum qu'on peut faire passer dans le collecteur (donc l'emetteur) du transistor sans le détruire.

• Vce_max (Vce0) en Volts. C'est la tension collecteur-emetteur maximale que peut supporter le transistor sans claquer.

• Ptot en Watts. C'est la puissance maximale que peut dissiper le transistor. Plus il est gros, plus il peut dissiper.

• Vce_sat. C'est la tension collecteur-emetteur lorsque le transistor est saturé. Plus le transistor est "gros", plus cette valeur est élevée. Elle peut aller de 0.1V pour des transistors de faible puissance à quelques volts pour des monstres!

• Ft en Hz. C'est la fréquence de transition. A cette fréquence, le transistor devient inutile. En effet, il faut savoir que le gain du transistor baisse avec la fréquence d'utilisation. A la fréquence de transition, le gain vaut 1. Ce parametre est tres important en haute frequence.

• Dans la page suivante, nous ellons voir si vous avez bien compris ... et nous allons parler des composants (code couleur, marquage, ...)

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