Les transistors bipolaires fonctionnent grâce à l'application de deux flux de porteurs de charge différents, les électrons et les trous. Dans un transistor bipolaire NPN, la jonction émetteur-base est polarisée en direct, ce qui signifie que le côté P de la jonction est connecté au pôle positif de l'alimentation électrique, permettant un flux d'électrons de l'émetteur vers la base. Simultanément, la jonction collecteur-base est polarisée en inverse, ce qui empêche le flux de charges de passer de la base au collecteur sans énergie supplémentaire. En appliquant un petit courant à la base (0.6-0.7V), il est possible de contrôler un courant plus important entre l'émetteur et le collecteur. Ce principe est au cœur de la capacité d'amplification du transistor.
Définition
Transistor bipolaire
Un dispositif semi-conducteur à trois couches, capable d'amplifier un signal électrique. Il est composé de deux jonctions P-N, appelées émetteur-base et collecteur-base.
Jonction P-N
Une interface ou une frontière entre deux types de matériaux semi-conducteurs, le type P et le type N, dans un transistor.
Émetteur
La région d'un transistor bipolaire qui émet les porteurs de charge (électrons ou trous) vers la base.
Collecteur
La région du transistor bipolaire qui recueille les porteurs de charge provenant de l'émetteur après leur passage par la base.
Base
La région centrale d'un transistor bipolaire qui contrôle le nombre de porteurs de charge qui passent de l'émetteur au collecteur.
Fonctionnement des transistors bipolaires
Types de transistors bipolaires
Il existe principalement deux types de transistors bipolaires, le NPN et le PNP. Dans un transistor NPN, le courant de l'émetteur circule vers le collecteur grâce à une majorité de porteurs de charge d'électrons. L'inverse est vrai pour les transistors PNP, où la majorité des porteurs de charge sont des trous, et le courant circule du collecteur à l'émetteur. Les transistors NPN sont généralement préférés dans de nombreuses applications électroniques modernes en raison de leur meilleure mobilité des électrons par rapport aux trous, ce qui permet des vitesses de commutation plus rapides.
Applications des transistors bipolaires
Les transistors bipolaires sont largement utilisés dans divers circuits électroniques, en particulier dans des applications d'amplification et de commutation. Ils peuvent servir à amplifier des signaux faibles dans des dispositifs tels que les microphones, les haut-parleurs, et les amplificateurs audio. En tant que commutateurs, les transistors bipolaires sont cruciaux dans les ordinateurs et autres circuits numériques, où ils permettent le traitement rapide et efficace des signaux numériques. Grâce à leur capacité à manipuler de fortes densités de courant élevé, les transistors bipolaires sont également utilisés dans des configurations de puissance élevée, telles que les onduleurs et les pilotes de moteur.
Caractéristiques électriques des transistors bipolaires
Les transistors bipolaires possèdent plusieurs caractéristiques électriques clés qui déterminent leur fonctionnement dans les circuits, y compris le courant de saturation, le courant de fuite, et le gain de courant (hFE). Le gain de courant est une mesure importante, définie comme le rapport entre le courant de collecteur et le courant de base. Ce gain, qui peut varier considérablement d'un transistor à l'autre, est un facteur crucial pour la conception de circuits amplificateurs, car il détermine le niveau d'amplification que le transistor peut fournir. La tension de claquage, qui est la tension maximale que le transistor peut supporter avant que la jonction n'échoue, est également une considération importante, surtout dans les applications de haute tension.
A retenir :
En résumé, les transistors bipolaires sont des composants essentiels des systèmes électroniques, offrant des capacités d'amplification et de commutation grâce à leur structure unique de jonctions semi-conductrices. Comprendre leur fonctionnement, leurs types et applications, ainsi que leurs caractéristiques électriques, est crucial pour tirer parti de leur potentiel dans diverses technologies électroniques.
Transistor NPN
