Le transistor bipolaire

Le transistor bipolaire

Pascal MASSON

(pascal.masson@unice.fr)

Edition 2015-2016

VII. Amplification en classe B VIII. Amplificateur opérationnel

Sommaire

I. Historique

II. Caractéristiques du transistor

IV. Les fonctions logiques

V. Amplification en classe A

VI. Multivibrateur astable ABRAHAM BLOCH

III. Polarisation du transistor

I.1. Définition

I. Historique

 Le transistor bipolaire est un composant électronique utilisé comme : interrupteur commandé, amplificateur, stabilisateur de tension, modulateur de signal …

I.2. Histoire du transistor

I. Historique

 1947 : John BARDEEN et Walter BRATTAIN inventent le transistor à contact (transistor) au laboratoire de physique de la société BELL (USA). Cette découverte est annoncée en juillet 1948.

Transistron 1948

 1948 : Herbert MATARE et Heinrich WELKER inventent (indépendamment de BELL) aussi le transistor à contact en juin 1948 (en France). Ce transistor sera appelé le Transistron pour le distinguer de celui de BELL.

Transistor à contact 1948

 1948 : en janvier William SHOCKLEY invente le transistor à jonction (bipolaire) mais la technique de fabrication ne sera maitrisée qu’en 1951

Transistor à jonction 1948

I. Historique

I.2. Histoire du transistor

 Les transistors remplacent les contacteurs électromécaniques des centraux téléphoniques et les tubes dans les calculateurs.

 1953 : première application portative du transistor entant que sonotone.

Sonotone 1010

1953 – calculateur (93 transistors + 550 diodes)

 1954 : première radio à transistors.

Régency TR-1 (4 transistors)

I.3. Histoire des premiers circuits intégrés

I. Historique

 1958 : Jack KILBY de Texas Instrument présente le premier circuit (oscillateur) entièrement intégré sur une plaque de semi- conducteur.

 1960 : production de la première mémoire Flip Flop par la société Fairchild Semiconductor.

1958 – premier circuit intégré

1960 – Flip Flop en circuit intégré

 1965 : à partir du nombre de composants par circuit intégré fabriqué depuis 1965, Gordon MOORE (Fairchild Semiconductor) prédit que le nombre de composants intégrés (par unité de surface) doublera tous les 12 mois. Cette loi est toujours vraie !

II. Caractéristiques du transistor

II.1. Définition d’un transistor bipolaire

 Le transistor bipolaire est créé en juxtaposant trois couches de semi- conducteur dopés N⁺, P puis N pour le transistor NPN (courant dû à un flux d’électrons) ou dopés P⁺, N puis P pour le transistor PNP (courant dû à un flux de trous). Le niveau de dopage décroit d’un bout à l’autre de la structure.

 Un faible courant de base, I_B, permet de commander un courant de collecteur, I_C, bien plus important.

II.2. Représentation

émetteur collecteur

émetteur collecteur

base P

N⁺ N V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

émetteur collecteur

base N

P⁺ P V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

E

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

 Si la tension V_BE est suffisante, la diode BE (base –émetteur) est passante :

V_BE

 Courant de trous de B vers E.

 Courant d’électrons de E vers B

 



 



 

 



 



 

kT exp qV

. I kT I

exp qV . I

I _S ^BE _{St Se} ^BE

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N⁺ B

E

 Si la tension V_BE est suffisante, la diode BE (base –émetteur) est passante :

V_BE

 Courant de trous de B vers E.

 Courant d’électrons de E vers B

 



 



 

 



 



 

kT exp qV

. I kT I

exp qV . I

I _S ^BE _{St Se} ^BE

 Si le nombre d’électrons dans l’émetteur et 100 fois plus grand que le nombre de trous dans la base alors I_St << I_Se.

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

C

N

 On positionne à présent le collecteur dopé N

V_BE

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

E C

N

V_BE V_BC



 On positionne à présent le collecteur dopé N

 La jonction BC est polarisée en inverse : augmentation du champs électrique interne.

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

C

N



V_BE V_BC

 On positionne à présent le collecteur dopé N

 La jonction BC est polarisée en inverse : augmentation du champs électrique interne.

 La longueur de la base est très courte et les électrons arrivent tous au niveau de la ZCE Base- collecteur.

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

E C

N

 On positionne à présent le collecteur dopé N



V_BE V_BC

 La jonction BC est polarisée en inverse : augmentation du champs électrique interne.

 La longueur de la base est très courte et les électrons arrivent tous au niveau de la ZCE Base- collecteur.

 Les électrons sont propulsés dans le collecteur pas le champ électrique.

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

C

N

 On positionne à présent le collecteur dopé N

 La jonction BC est polarisée en inverse : augmentation du champs électrique interne.



 La longueur de la base est très courte et les électrons arrivent tous au niveau de la ZCE Base- collecteur.

V_BE V_BC

 Les électrons sont propulsés dans le collecteur pas le champ électrique.

 Si on modifie la tension V_BC (dans une certaine limite), le champ électrique est toujours suffisant pour propulser tous les électrons :

Le courant de collecteur ne dépend pas de la tension V mais uniquement de V .

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

E C

 I_B : courant de trous de B vers E. N

 Le rapport, , entre les courants I_C et I_B dépend entre autres des niveaux de dopage de l’émetteur et de la base ainsi que de l’épaisseur de la base : I_C = .I_B

 I_E : courant de trous de B vers E + courant d’électrons de E vers C

 I_C : courant d’électrons de E vers C



 



 

T St BE

B V

exp V . I I



 



 

T Se BE

C V

exp V . I I

C T B

S BE

E I I

V exp V . I

I   



 



 

 Les trois courants du transistor bipolaire sont : ) K 300 à mV 6 . 25 kT (

V_T  q 

 Par convenance on pose :

I_C

I_B

I_E



II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

C

N

 Si la tension V_BC augmente trop :

I_C

I_B

I_E



 Le champ électrique base – collecteur diminue

II.3. Fonctionnement du transistor NPN

II. Caractéristiques du transistor

 Si la tension V_BC augmente trop :

 Le champ électrique base – collecteur diminue

 Les électrons ne sont plus tous propulsés dans le collecteur mais une partie sort par la base

 Le courant I_C tend à devenir nul

 La tension V_CE pour laquelle ce phénomène apparaît est notée V_CEsat.

 On dit dans ce cas que le transistor est saturé P

N B

E C

N I_C

I_B

I_E



II.3. Caractéristiques I

(V

) du transistor NPN

 Pour débloquer (rendre passant) le transistor NPN, il faut que la jonction base-émetteur soit polarisée en direct avec une tension supérieure à la tension de seuil, V_S, de cette diode : V_BE > V_S.

émetteur collecteur

base P

N⁺ N V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

 La caractéristique I_B(V_BE) est celle de la diode base-émetteur en ne considérant que le courant de trou.

I_B (A)

directe inverse

 Ici le courant de trous est bien plus faible que le courant d’électrons.

II. Caractéristiques du transistor

émetteur collecteur

base N

P⁺ P V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

V_BE (V)

0 I_B ^(A)

directe

V_S

inverse

II.3. Caractéristiques I

(V

) du transistor PNP

 Pour débloquer (rendre passant) le transistor PNP, il faut que la jonction base-émetteur soit polarisée en direct avec une tension supérieure (en valeur absolue) à la tension de seuil, V_S, de cette diode soit : V_BE < V_S.

 La caractéristique I_B(V_BE) est celle de la diode base-émetteur en ne considérant que le courant des électrons.

 Ici le courant des électrons est bien plus faible que le courant des trous.

II. Caractéristiques du transistor

émetteur collecteur

base P

N⁺ N V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

I_C ^(A)

II.3. Caractéristiques I

(V

) du transistor NPN

 Si la jonction BC est polarisée en inverse, alors le courant d’électrons peut traverser cette jonction.

I_B1

I_B2 > I_B1

I_B3 I_B4

 Dans ce cas le courant I_C est indépendant de V_CE : régime linéaire (I_C = .I_B)

II. Caractéristiques du transistor

émetteur collecteur

base P

N⁺ N V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

V_CE (V)

0 I_C ^(A)

II.3. Caractéristiques I

(V

) du transistor NPN

 Si la jonction BC est polarisée en inverse, alors le courant d’électrons peut traverser cette jonction.

I_B1

I_B2 > I_B1

I_B3 I_B4

 Dans ce cas le courant I_C est indépendant de V_CE : régime linéaire (I_C = .I_B)

 Si V_CE = 0 alors aucun courant ne circule entre l’émetteur et le collecteur

II. Caractéristiques du transistor

émetteur collecteur

base P

N⁺ N V_BE

V_CE

I_C

I_E I_B

I_C ^(A)

II.3. Caractéristiques I

(V

) du transistor NPN

 Si la jonction BC est polarisée en inverse, alors le courant d’électrons peut traverser cette jonction.

I_B1

I_B2 > I_B1

I_B3 I_B4

 Dans ce cas le courant I_C est indépendant de V_CE : régime linéaire (I_C = .I_B)

 Si V_CE = 0 alors aucun courant ne circule entre l’émetteur et le collecteur

 Le basculement entre ces deux fonctionnements se produit à la tension V_CEsat (sat pour saturation) : le courant I_C n’est pas proportionnel à I_B.

Linéaire saturé

II. Caractéristiques du transistor

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

P

N B

E C

N I_C

I_B

I_E



V_CE (V)

0 I_C ^(A)

V_CEsat

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S

Bloqué : V_BE < V_S, I_B = 0, I_C = 0

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

I_C ^(A)

Passant_Linéaire : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C = .I_B

P

N B

C

N I_C

I_B

I_E

 V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

V_CE (V)

0 I_C ^(A)

V_CEsat

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S P

N B

E C

N I_C

I_B

I_E



Passant_Linéaire : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C = .I_B

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

I_C ^(A)

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S P

N B

C

N I_C

I_B

I_E



Passant_Linéaire : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C = .I_B

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

V_CE (V)

0 I_C ^(A)

V_CEsat

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S P

N B

E C

N I_C

I_B

I_E



Passant_Linéaire : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C = .I_B

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

I_C ^(A)

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S P

N B

C

N I_C

I_B

I_E



Passant_Linéaire : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C = .I_B

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

V_CE (V)

0 I_C ^(A)

V_CEsat

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S P

N B

E C

N I_C

I_B

I_E



Passant_Saturé : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C < .I_B, V_CE < V_CEsat

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

I_C ^(A)

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S P

N B

C

N I_C

I_B

I_E



Passant_Saturé : V_BE > V_S, I_B > 0, I_C < .I_B, V_CE < V_CEsat

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

V_BE (V)

0 I_B (A)

e^

P

N B

E V_BE

 Si on déconnecte le collecteur, le courant de base correspond à la somme des trous et des électrons (I_B = h⁺ + e^). La résistance série est de l’ordre de l’ohm

h⁺ h⁺ + e^

I_B

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

V (V)

0 I_B (A)

e^

h⁺ h⁺ + e^

P

N B

C

N I_C

I_B

I_E



V_BE

 En régime linéaire, le courant de base est constitué uniquement de trous (I_B = h⁺) donc la résistance série de la diode est beaucoup plus grande, de l’ordre du kohm

II.4. Bilan des caractéristiques I

(V

) et I

(V

)

II. Caractéristiques du transistor

V_BE (V)

0 I_B (A)

e^

 En régime saturé, le courant de base est constitué des trous et d’une partie des électrons (I_B = h⁺ + .e^)

h⁺ h⁺ + e^

P

N B

E C

N I_C

I_B

I_E



h⁺ + .e^

III.1. Polarisation simple

 La boucle d’entrée permet de déterminer la valeur de I_B

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

0 B S S

0 B B

G R .I V R .I

E    ^{B S}

S 0 G

B R R

V I E



 

0 B S S

0

BE V R .I

V  

I_B (A)

E_G^/R_B I_B0

 Détermination de I_B0 et I_C0

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

 Détermination de I_B0 et I_C0

B C .I I 

 On considère que le transistor est en régime linéaire

E_G V_BE

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B

R_C

I_C

 Détermination de I_B0 et I_C0

 On peut donc résumer le transistor à trois éléments :

 En entrée : V_S et R_S (donc la diode base-émetteur)

 En sortie: un générateur de courant I_C = .I_B

B C .I I 

 On considère que le transistor est en régime linéaire

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE 0

I_C

I_B0

V_DD V_DD/R_C

V_CE0 I_C0

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE V_CEsat

 Détermination de I_B0 et I_C0

CE C

C

DD R .I V

V   VCE  VDDRC.IC

 Il faut à présent vérifier si le transistor est réellement en régime linéaire par le calcul de V_CE

 Si V_CE > V_CEsat alors on confirme le régime linéaire et les calculs sont exacts

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

I_C

I_B0 V_DD/R_C

I_C0

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

 Détermination de I_B0 et I_C0

CEsat 0

C C

DD R .I V

V  

C

CEsat 0 DD

C R

V

I V 



 Si on utilise pas la droite de charge, on impose V_CE = V_CEsat et on détermine la valeur de I_C avec la boucle de sortie.

 Si V_CE < V_CEsat le transistor est en régime saturé et l’utilisation de la droite de charge donne les vraies valeurs de I_C0 et V_CE0

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S E_G

E_G^/R_B I_B0

V_BE0

 Détermination de I_B0 et I_C0

 Il faut aussi re-déterminer la véritable valeur du courant de base.

 Les électrons qui passent de l’émetteur à la base ne sont pas tous propulsés au collecteur et une partie sort par la base.

 Les valeurs de V_S et R_S sont donc différentes

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

I_B (A)

 Variation de R_B avec R_C constant

 On part d’une valeur de R_B suffisamment grande pour que le transistor soit en régime linéaire

I_C

I_B0 V_DD/R_C

 On diminue alors R_B

 La droite de charge en sortie ne change pas

E_G^/R_B

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S E_G

 Variation de R_B avec R_C constant

 On part d’une valeur de R_B suffisamment grande pour que le transistor soit en régime linéaire

V_CE 0

I_C

I_B0

V_DD V_DD/R_C

V_CEsat

 On diminue alors R_B

 La droite de charge en sortie ne change pas

E_G^/R_B

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

I_B (A)

E_G/R_B

 Variation de R_B avec R_C constant

 On part d’une valeur de R_B suffisamment grande pour que le transistor soit en régime linéaire

I_C

I_B0 V_DD/R_C

 On diminue alors R_B

 La droite de charge en sortie ne change pas

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S E_G

E_G/R_B

 Variation de R_B avec R_C constant

 On part d’une valeur de R_B suffisamment grande pour que le transistor soit en régime linéaire

V_CE 0

I_C

I_B0

V_DD V_DD/R_C

V_CEsat

 On diminue alors R_B

 La droite de charge en sortie ne change pas

I_C0

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

I_B (A)

E_G/R_B

 Variation de R_C avec R_B constant

 On part d’une valeur de R_C suffisamment faible pour que le transistor soit en régime linéaire

I_C V_DD/R_C

 On augmente alors R_C

 La droite de charge en entrée ne change pas

I_B0 I_B0

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S E_G

E_G/R_B

 Variation de R_C avec R_B constant

 On part d’une valeur de R_C suffisamment faible pour que le transistor soit en régime linéaire

V_CE 0

I_C

V_DD V_DD/R_C

V_CEsat

 La droite de charge en entrée ne change pas

I_B0

 On augmente alors R_C

I_B0

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

I_B (A)

E_G/R_B

 Variation de R_C avec R_B constant

 On part d’une valeur de R_C suffisamment faible pour que le transistor soit en régime linéaire

I_C V_DD/R_C

 La droite de charge en entrée ne change pas

I_B0

 On augmente alors R_C

I_B0

III.1. Polarisation simple

III. Polarisation du transistor

V_CE I_C

I_B

V_DD

R_B E_G

R_C

V_BE

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S E_G

E_G/R_B

 Variation de R_C avec R_B constant

 On part d’une valeur de R_C suffisamment faible pour que le transistor soit en régime linéaire

V_CE 0

I_C

V_DD V_DD/R_C

V_CEsat

 La droite de charge en entrée ne change pas

I_B0

 On augmente alors R_C

I_C0 I_B0

I_B

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

R_C V_DD

V_BE I_P + I_B

R₁

R₂

V_CE

 Les résistances R₁ et R₂ forment un pont entre la base et V_DD d’où le nom.

 La détermination de I_B passe par celle de I_P.

I_P

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 I_B : approche simple

 On considère que I_P >>> I_B.

R_C V_DD

V_BE I_P + I_B

R₁

R₂

V_CE I_P

 Dans ce cas un simple pont diviseur de tension permet de connaître la valeur de V_BE et par suite la valeur de I_B.

DD 2

1

BE 2 V

R R V R

 

I_B

 Puis on détermine I_B.

S S B BER

V

I V 



III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 I_B : système de 2 équations

 On résout un système de deux équations qui correspond à l’ écriture de deux mailles en entrée

R_C V_DD

V_BE I_P + I_B

R₁

R₂

V_CE I_P

B S S

P 2

BE R .I V R .I

V   









1

DD R . I I V R .I V R R I

V       

 On trouve

2 S 1 S

1

2 S DD 1

B

R . R R R

R

V R 1

V R

I







 



 





I_B

(1) (2)

(1) (2)

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 I_B : Thévenin

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

R_C V_DD

V_BE I_P + I_B

R₁

R₂

V_CE I_P

I_B

Thévenin

R_C V_DD

V_CE R_th

E_th

I_B V_BE

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

Thévenin

 I_B : Thévenin

R_C V_DD

V_CE R_th

E_th

I_B V_BE

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

Thévenin

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

R_C V_DD R₁

R₂

V_CE

 On débranche la base du transistor pour éliminer le courant I_B

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

R₁

R₂

 On débranche la base du transistor pour éliminer le courant I_B

2 1

2 th 1

R R

R . R R

 

 Pour déterminer R_th, on éliminer les sources (ici V_DD = 0) ce qui donne R₁ // R₂

R_C V_DD

V_CE

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

 On débranche la base du transistor pour éliminer le courant I_B

2 1

2 th 1

R R

R . R R

 

 Pour déterminer R_th, on éliminer les sources (ici V_DD = 0) ce qui donne R₁ // R₂

R_C V_DD

V_CE R_th

E_th

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

R_C V_DD R₁

R₂

V_CE

 On débranche la base du transistor pour éliminer le courant I_B

 On détermine alors E_th avec un pont diviseur de tension

2 1

2 th 1

R R

R . R R

 

DD 2

1

th 2 V

R R E R

 

 Pour déterminer R_th, on éliminer les sources (ici V_DD = 0) ce qui donne R₁ // R₂

E_th

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

 On débranche la base du transistor pour éliminer le courant I_B

 On détermine alors E_th avec un pont diviseur de tension

2 1

2 th 1

R R

R . R R

 

DD 2

1

th 2 V

R R E R

 

 Pour déterminer R_th, on éliminer les sources (ici V_DD = 0) ce qui donne R₁ // R₂

R_C V_DD

V_CE R_th

E_th E_th

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On peut aussi transformer V_DD, R₁ et R₂ en générateur de thévenin

R_C V_DD

V_CE

 On débranche la base du transistor pour éliminer le courant I_B

 On détermine alors E_th avec un pont diviseur de tension

2 1

2 th 1

R R

R . R R

 

DD 2

1

th 2 V

R R E R

 

 Pour déterminer R_th, on éliminer les sources (ici V_DD = 0) ce qui donne R₁ // R₂

E_th

I_B V_BE

 D’où I_B :

S th

S th

R R

V IB E



 

R_th

 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On retrouve le théorème de Thévenin à partir des deux mailles en entrée :

R_C V_DD

V_BE I_P + I_B

R₁

R₂

V_CE I_P

I_B

P 2 BE R .I

V 





1

DD R . I I V

V   

 On extrait I_P de la première équation que l’on reporte dans la deuxième

BE B

2 1 1 BE

DD R .I V

R .V R

V   

 Qui s'écrit aussi en regroupant les V_BE

2 BE 2 B 1

1

DD V

R R I R

. R

V 



 



 





 I_B : Thévenin

III.2. Pont de base

III. Polarisation du transistor

 On retrouve le théorème de Thévenin à partir des deux mailles en entrée :

R_C V_DD

V_BE I_P + I_B

R₁

R₂

V_CE I_P

I_B

P 2 BE R .I

V 





1

DD R . I I V

V   

 On extrait I_P de la première équation que l’on reporte dans la deuxième

BE B

2 1 1 BE

DD R .I V

R .V R

V   

 Qui s'écrit aussi en regroupant les V_BE

BE B

2 1

2 DD 1

2 1

2 .I V

R R

R . V R

R R

R 

 



Rth Eth

 I_B : Thévenin

III.3. Résistance d’émetteur

III. Polarisation du transistor

R_C V_DD

V_CE

 La maille en entrée s'écrit :





E B

S S

B th

th R .I V R .I R . I I

E     

R_th

E_th

I_B V_BE

R_E

 Dans la résistance R_E il passe le courant I_E donc les courants I_B et I_C

 

E B

S S

B th

th R .I V R .I R .1 .I

E     

 On trouve le courant I_B

 

S th

S B th

R . 1 R

R

V I E









 

 Vu de l’entrée (donc de I_B), la résistance R_E est multipliée par (1+)

 En fonction de la valeur de  on peut écrire :





Erreur classique : oublie du 

III.3. Résistance d’émetteur

III. Polarisation du transistor

R_C V_DD

V_CE R_th

E_th

I_B V_BE

R_E

 La présence de R_E permet une régulation thermique du transistor

 En fonctionnement, le transistor chauffe à cause de la circulation du courant ce qui augmente la valeur du courant qui engendre une augmentation de la température etc …

 En présence de R_E :

V_E

T° I_B

V_E V_BE I_B

 Si la présence de R_E n’est pas suffisante, il faut ajouter un radiateur sur le transistor.

V_BE (V)

0 I_B (A)

V_S

T°