Les transistors sont des dispositifs électroniques fabriqués à partir de semi-conducteurs, tels que le silicium ou le germanium. Ils fonctionnent principalement comme des amplificateurs ou des commutateurs. Un transistor bipolaire est composé de trois couches appelées base, émetteur et collecteur. La base est la couche intermédiaire, et elle contrôle le comportement des autres en se comportant comme une porte. Chaque couche a un conducteur métallique pour la connexion dans un circuit.
Un transistor bipolaire NPN est ainsi appelé parce que les couches externes sont des semi-conducteurs de type N, tandis que la base est de type P. N est l'abréviation de porteurs de charges négatives ou d'électrons, et P de porteurs ou de trous de charge positifs.
Caractéristiques générales
Un circuit émetteur ou CE commun est utilisé pour l'amplification. Un petit signal introduit dans la base produit un signal plus important en sortie. Il a le conducteur d'émetteur relié à la terre. Il est généralement construit avec au moins deux résistances, l'une à la base et l'autre au collecteur.
Le circuit comporte deux boucles, l'une appelée boucle de base et l'autre la boucle collectrice. Les boucles sont trouvées en utilisant la loi de Kirchoff pour suivre le chemin entre la tension fournie et les fils du transistor. La loi d'Ohm est également utilisée. C'est V = IR, où V est la tension, I le courant et R la résistance.
Le gain du transistor, ou dc bêta, est le rapport du courant de collecteur IC au courant de base IB, et est symbolisé par Bdc, où B est la lettre bêta grecque. Il est également appelé Hfe. Le gain indique combien le signal d'entrée est amplifié. C'est une constante qui dépend du type de transistor.
Les transistors NPN peuvent être modélisés comme deux diodes dos-à-dos dans ce qu'on appelle le modèle d'Ebers-Moll. L'émetteur de base se comporte comme une diode polarisée vers l'avant, tandis que le collecteur de base se comporte comme une diode polarisée en inverse. La polarisation directe signifie que la tension est appliquée dans une direction conductrice, tandis que la polarisation inverse signifie que la tension est appliquée contre un courant facile.
Caractéristiques d'entrée
Les caractéristiques d'entrée sont déterminées en considérant Boucle de base.
Un graphique du courant de base IB par rapport à VBE, qui est la tension entre la base et l'émetteur, ressemble à celui d'une diode ordinaire. Le courant est nul jusqu'à ce que VBE atteigne 0,7 volts, où il augmente alors très soudainement.
La tension de base vers l'avant polarise l'émetteur. L'équation pour trouver la tension aux bornes de la résistance RB est VBB - VBE, où VBB est la tension de base. Le courant IB est trouvé en utilisant VBB - VBE /RB.
Caractéristiques de sortie
Les caractéristiques de sortie sont trouvées en considérant la boucle du collecteur.
Un graphique du courant de collecteur IC par rapport à la tension collecteur-émetteur VCE présente sensiblement la même forme pour différents transistors, bien que les nombres soient différents. Lorsque VCE est nul, IC l'est aussi. Au fur et à mesure que VCE augmente, IC reste à zéro et se déclenche soudainement lorsque la tension atteint une certaine valeur, à peu près de la même manière que IB. Contrairement à IB, IC atteindra un plateau et restera ensuite pratiquement constant au fur et à mesure que VCE augmente. Le graphique illustre que IC = Bdc * IB, ou qu'une petite augmentation de IB conduit à une forte augmentation de IC. La tension du collecteur inverse le collecteur. La tension collecteur-émetteur est égale à la tension du collecteur moins la tension aux bornes de la résistance du collecteur. C'est VCE = VC - IC * RC.
