Le Transistor Bipolaire en commutation

Transcription

1 Objectifs du cours Ce cours traitera essentiellement les points suivants : - Présentation et symbolisation du transistor bipolaire en commutation - Fonctionnement et caractéristiques - Travaux pratiques Présentation Le transistor est un semi-conducteur contrôlable qui permet deux types de fonctionnement : - Fonctionnement en régime linéaire (amplificateur de courant). - Fonctionnement en régime de commutation (bloqué / saturé). Il existe deux types de transistors bipolaires : les NPN et les PNP. Le transistor est doté de trois broches repérées B, C et E et appelées respectivement : Base, Collecteur et Emetteur. Symbole Définition des grandeurs caractéristiques - I b : courant de base. - I c : courant de collecteur. - I e : courant d'émetteur. - V CE : tension Collecteur Emetteur (V EC pour le transistor PNP). - V BE : tension Base Emetteur (V EB pour le transistor PNP). Les tensions et courants repérés sont positifs pour les deux types de transistor. 1

2 Fonctionnement en régime linéaire Le transistor réalise une amplification du courant d entrée I b : Où β désigne l' amplification en courant du transistor (aussi appelée h 21 ou h FE ).Aucun transistor ne dispose du même β, il se situe dans une plage garantie par le constructeur et est compris entre deux valeurs limites : β min. <= β <= β max. Fonctionnement en commutation Le transistor se comporte comme un interrupteur (entre C et E) commandé par la base. Transistor bloqué : interrupteur ouvert Le transistor est bloqué si I b est nul Dans ce cas I c = 0 Transistor saturé : interrupteur fermé Le transistor est saturé si I b > I cmax / β min Dans ce cas I c = I cmax La valeur minimale de I b qui garantit la saturation est appelée I bsatmin. V CE = V CESAT = 0 V (transistor parfait) Pour obtenir la meilleure saturation possible du transistor, c'est-à-dire pour obtenir une tension V CESAT qui soit la plus proche de 0, on choisit généralement pour Ib une valeur telle que Ib = K. I bsatmin. avec K : coef. de sursaturation (habituellement choisi entre 2 et 5). 2

3 Travaux pratiques TP N 1 Réalisez le circuit suivant : 1. En vous aidant de la «Datasheet» du transistor déterminer : Le courant collecteur Ic? Le courant collecteur est-il adapté au transistor et pourquoi? La tension d alimentation est-elle adapté au transistor et pourquoi? Calculez la résistance de base et sélectionnez la valeur standard la plus proche (coéfficient de sécurité pour I bsatmin = 5) : 3

4 2. Mettez sous-tension le montage et relevez les mesures suivantes : Pos. S1 V R1 V be V ce V R2 1 2 Le transistor est-il saturé et pourquoi? Recalculez le courant de base et le courant de mesure à partir des mesures effectuées? Corrigez le si besoin pour atteindre la saturation Calculez la puissance dissipée dans le transistor P t? Quelle est la température atteinte par la jonction (Ta = 20 C) 3. Remplacez l inverseur par un générateur de fréquence carré et d amplitude 12 V, dessinez les formes d ondes obtenues pour la tension collecteur au fréquences suivantes 1 khz 10 Khz 100 Khz? 4

5 TP N 2 Réalisez le circuit suivant : 1. En vous aidant de la «Datasheet» du transistor déterminer : Le courant collecteur Ic? Le courant collecteur est-il adapté au transistor et pourquoi? La tension d alimentation est-elle adapté au transistor et pourquoi? Calculez la résistance de base et sélectionnez la valeur standard la plus proche (coéfficient de sécurité pour I bsatmin = 5) : 5

6 2. Mettez sous-tension le montage et relevez les mesures suivantes : Pos. S1 V R1 V be V ce V R2 2 1 Le transistor est-il saturé et pourquoi? Recalculez le courant de base et le courant de mesure à partir des mesures effectuées? Corrigez le si besoin pour atteindre la saturation Calculez la puissance dissipée dans le transistor P t? Quelle est la température atteinte par la jonction (Ta = 20 C) 3. Remplacez l inverseur par un générateur de fréquence carré et d amplitude 12 V, dessinez les formes d ondes obtenues pour la tension collecteur au fréquences suivantes 1 khz 10 Khz 100 Khz? 6