C Vcb Ic. Ib B. Vce. Ie Vbe E

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1 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h 1. DIFFRNTS TYPS : Le transistor bipolaire à jonction est un composant électronique comportant trois broches repérées : B : Base; : metteur; C : Collecteur. On rencontre deux types de transistors bipolaires : TYP : NPN TYP : PNP C Vcb C Vcb B B Ie Ie F Remarque : avec les conventions choisies pour les tensions et les courants, nous aurons en fonctionnement normal : Pour un transistor NPN : toutes les tensions et tous les courants positifs. Pour un transistor PNP : toutes les tensions et tous les courants négatifs. Loi des mailles : = + Vcb Loi des noeuds : Ie = + Relation entre et : = h21e x = hf x = β x h21e = hf = b = coefficient d amplification en courant. h21e : le e veut dire que le coefficient est valable pour un montage metteur Commun (C); l'émetteur est relié à la masse (pour le régime variable); 2 est la sortie et 1 l entrée. hf : Le F vient de FORWARD (direct) et pour un montage metteur Commun. 2. MONTAG MTTUR COMMUN (C) : CARACTRISTIQUS STATIQUS: b On relève point par point les grandeurs caractéristiques suivantes : (Voir courbes) Réseau de sortie : = f(); Réseau d entrée : = f(); Réseau de transfert en courant : = f(); Réseau de transfert en tension : = f(); 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 1 / 7 - M.DZST-01/04/05

2 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h 3. PUISSANC DISSIP DANS L TRANSISTOR N RGIM CONTINU. Pour un transistor, la puissance totale Ptot dissipée vaut : Pour un fonctionnement normal nous avons : # 0,7 V; = / b avec 100 < b < 300. La puissance dissipée dans le circuit de base ( x ) est très faible devant la puissance dissipée dans le collecteur ( x ) La puissance totale dissipée dans le transistor est alors : Ptot = x + x Ptot x F n continu : Pour limiter l échauffement du transistor, il est nécessaire de limiter la puissance dissipée( x ). On limitera les valeurs < max = o et < max Tout point de fonctionnement devra se situer à l intérieur de l aire de sécurité délimitée par max, o et l hyperbole de puissance Ptotmax. F Zones de fonctionnement du transistor : On définie 2 zones F Une zone de fonctionnement SATUR ou en SATURATION : F xemple de données constructeur : = β x > sat ( 2 V) < 1,2 V) La puissance totale : Ptot = x est importante. < β x sat ( 2 V) < 1,2 V) La puissance totale : Ptot = x est faible. Pour un transistor 2N2222, relever dans la documentation : La tension maximale entre le collecteur et l émetteur, la base étant ouverte : o =... V. La puissance totale dissipée à ne pas dépassée : Ptot =... W. Le gain en courant en fonctionnement linéaire pour : hf =... à... Le gain (forcé) en courant continu et la tension sat pour = 500 ma et = 50 ma. β = βf... ; sat =... V; 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 2 / 7 - M.DZST-01/04/05

3 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h 3-1.Droite de charge statique : b F lle est donnée par l équation de maille dans le circuit collecteur : =... Pour utiliser les caractéristiques du constructeur fournies dans le plan = f(), on exprime dans l expression précédente : =... Nous avons une droite de pente (-1 / ) qui coupe les axes aux points : n ordonnées : = 0 = / ; n abscisses : = 0 = ; (A) max = / (V) o 4. UTILISATION DU TRANSISTOR N INTRRUPTUR : Interrupteur K fermé b Interrupteur K ouvert Ik = / Vk=0 Ik = 0 Vk= 4-1. Caractéristiques d un interrupteur K : tat passant : La tension Vk à ses bornes doit être faible : Vk 0 V; Le courant Ik = /. La puissance dissipée dans l interrupteur fermé Pk = Vk x Ik doit être faible. tat ouvert (bloqué) : La tension Vk à ses bornes est : Vk = ; Le courant Ik = 0 A. La puissance dissipée dans l interrupteur fermé Pk = Vk x Ik doit être faible. n commutation : (passe d un état bloqué à passant et vise versa) lle doit se faire le plus rapidement possible et avec le minimum de pertes. 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 3 / 7 - M.DZST-01/04/05

4 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h La commande de l interrupteur : lle doit mettre en jeu, dans le circuit de commande, une puissance très faible devant la puissance utilisée dans la charge. F On constate que la seule région de fonctionnement pour utiliser le transistor en interrupteur est la zone de fonctionnement en SATURATION. ZON D FONCTIONNNMNT N SATURATION DU TRANSISTOR = /, indépendant du courant x ( / bf); (bf = gain forcé) x sat(max) et = sat 0,7 V La puissance P = x ; la puissance mise en jeu dans le transistor est faible. 5. XMPLS : 5-1.Soit le montage suivant : Déterminer la résistance Déterminer le courant Déterminer la zone de fonctionnement du transistor. 5-2.Soit le montage suivant : Ve = 5V ou Ve = 0V =22KΩ =0,7V =15V =-0,7V =15KΩ Q 2N2222 =-10V =-1mA =-5V β = Chercher dans la documentation constructeur la valeur de sat(max) Donner l équation de la droite de charge statique = f(). Préciser l intersection avec les axes : = 0 V ----> =...; = > =...V; Déterminer la valeur du courant Indiquer dans quelle zone de fonctionnement se trouve le transistor. 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 4 / 7 - M.DZST-01/04/05

5 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h 5-3.Soit le montage suivant : =15V D Ka Ve = 12V ou Ve = 0V =0,7V Q 2N Chercher dans la documentation constructeur la valeur de la résistance Ra de la bobine du relais Ka Déterminer la valeur de quand le transistor est saturé Déterminer dans la documentation constructeur le gain en courant b que l on doit utiliser pour saturer le transistor Déterminer la valeur courant Déterminer la valeur de la résistance. On choisira une résistance normalisée dans la série 12 à 10%. On prendra = 0,7V. Résistances normalisées Valeurs normalisées Série Donner le rôle de la diode D en parallèle sur le relais. A quel moment joue-t-elle son rôle Soit le montage suivant : Déterminer le gain du montage b = / Quel est l intérêt d un tel montage. =1 β1 Ie1=2 β2 2 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 5 / 7 - M.DZST-01/04/05

6 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h 5-5.Soit le montage suivant : Commande gauche de la barre du Pilote Automatique : Relais K2 =12V Résistance 220 W 2N2219A 2N2222A D4 1N4148 K2 sat < 0,3 V < 0,3 V sat < 1,2 V < 1,2 V sat 150 ma 150 ma sat 150 ma 15 ma VCDG = 12V ou VCDG = 0V VFCG = 12V ou VCDG = 0V CDG FCG R6=1,5KΩ R7=10KΩ Q3 2N Q4 2N2219A Calculer le courant IC4 dans le transistor Q4 quand ce dernier est saturé Déterminer la valeur du gain forcé en saturation bf4 que l on doit choisir pour Q Déterminer la valeur du courant de base IB4 nécessaire pour saturer le transistor Q Compte tenu des éléments du montage déterminer le courant IB4 circulant dans la base de Q4. Q4 est-il saturé? Justifier votre réponse? Calculer le courant IC3 dans le collecteur de Q3 quand ce dernier est saturé Déterminer la valeur du gain forcé en saturation bf3 que l on doit choisir pour Q Déterminer la valeur du courant de base IB3 nécessaire pour saturer le transistor Q Compte tenu des éléments du montage déterminer le courant IB3 circulant dans la base de Q3. Q3 est-il saturé? Justifier votre réponse? Quand VCDG = 12 V et VFCG = 12 V donner l état des transistors Q3 et Q4. Justifier votre réponse? Compléter la table de vérité suivante : CDG FCG Q3 Q4 Relais K n déduire l équation du relais K2 en fonction des entrées CDG et FCG. 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 6 / 7 - M.DZST-01/04/05

7 Classe: 1-SI L TRANSISTOR BIPOLAIR Durée : 1 h 1SI-TRANSISTOR.sxw Page - 7 / 7 - M.DZST-01/04/05