Transistor NPN (2N 1711)
Jackie DELANOE Collège Californie, 49000 Angers
1. RÔLE DE LA TENSION UBE 1.1. Montage potentiométrique
– A l’aide du voltmètre, valeur de la tension UXM. 1.2. Montage potentiométrique + transistor
– A l’aide du voltmètre, valeur de la tension UXM = UBE, – État de la led : 0 = éteinte, 1 = allumée,
– État du transistor : bloqué ou passant, – Tableau de mesures rassemblant les résultats,
Points X 0 1 2 3 4 5 6
Sans transistor UXM(V) 0,00 0,22 0,45 0,67 0,89 1,12 1,34
Avec transistor
UXM(v) 0,00 0,22 0,45 0,65 0,70 0,71 0,73
Led 0 0 0 1 1 1 1
Transistor Bloqué Passant
– Si la tension UBE < 0,50 V, alors le transistor est bloqué,
– Si la tention UBE ≥ 0,50 V, alors le transistor est passant ; de plus le transistor «impose» une tension supérieure UBE limitée à environ 0,75 V.
2. CARACTÉRISTIQUE DU TRANSISTOR 2.1. Montage
2.2. Caractéristiques (Ic, Ib) en fonction de la résistance de charge – L’allure de la caractéristique dépend de la résistance de charge Rc, – Rc = 47 Ω : gain du transistor β = 110,
– Rc = 47 W :intensité du courant de saturation 57 mA, – Rc = 100 Ω : gain du transistor β = 150,
– Rc = 100 W :intensité du courant de saturation 123 mA.
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3. DÉTECTEUR DE LUMIÈRE 3.1. LDR
Résistance à la lumière environ 400 Ω, Résistance à l’obscurité environ 200 000 Ω,
3.2. Montage du pont diviseur de tension
– A l’aide du voltmètre mesurer la tension ULM
– A la lumière ULM = 0,26 V Les valeurs sont indicatives, elles dépendent de l’éclairement du moment.
– Dans l’obscurité ULM = 2,3 V
– On peut vérifier ces 2 valeurs par : ULM = UPN × R R + 2000
Il existe un dispositif capable de changer d’état entre ces 2 valeurs : c’est le transistor.
3.3. Montage avec transistor
– A la lumière : UBE = 0,28 V, T bloqué, led éteinte, – Dans l’obscurité : UBE = 0,70 V, T passant, led allumée.
3.4. Inversons dans le montage la LDR et la résistance de 2000 Ω – A la lumière : UBE = 0,77 V,
T passant, led allumée, Les valeurs sont indicatives, elles dépendent de l’éclairement du moment.
– Dans l’obscurité : UBE = 0,06 V, T bloqué, led éteinte.
Vérification du pont diviseur de tension sans le transistor : ULM= UPN× 2000
R + 2000 – à la lumière : ULM = 2,2 V,
– dans l’obscurité : ULM = 0,06 V.
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4. DÉTECTEUR DE FLAMME 4.1. CTN
– Résistance : 220 Ω à 20 ºC,
– Résistance : 5 à 10 Ω dans la flamme d’une allumette.
4.2. Montage du pont diviseur de tension – A l’aide du voltmètre, valeur de la tension ULM, – CTN froide ULM = 0,40 V,
– CTN dans la flamme ULM = 2,00 V,
– On peut vérifier ces 2 valeurs en utilisant la relation : ULM = UPM × 47
R + 47
A nouveau, le transistor est capable de changer d’état entre ces 2 valeurs.
4.3. Montage avec transistor
– CTN froide : UBE = 0,40 V, T bloqué, led éteinte,
– CTN dans la flamme : UBE = 0,75 V, T passant, led allumée.
4.4. Inversons dans le montage la CTN et la résistance de 47 – CTN froide : UBE = 0,78 V, T passant, led allumée,
– CTN dans la flamme : UBE = 0,30 V, T bloqué, led éteinte.
Vérification du pont diviseur de tension sans le transistor : ULM = UPN × R
R + 47 – CTN froide : ULM = 2,0 V,
– CTN dans la flamme : ULM = 0,30 V.
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5. TENSION CONTINUE RÉGLABLE 5.1. Montage potentiométrique
– A l’aide du voltmètre valeurs : – - de la tension d’entrée Ue = UXM, – - de la tension de sortie US = UEM,
Points X 0 1 2 3 4 5 6
Ue en V 0,0 0,65 1,32 1,98 2,62 3,25 3,90
Us en V 0,0 0,0 0,65 1,30 1,92 2,55 3,20
Ue – Us T bloqué 0,65 0,67 0,68 0,70 0,70 0,70
– Si le transistor est passant : US = Ue – 0,70 V,
– C’est le montage de type suiveur, mais dont l’intensité au niveau émeteur sera nettement plus conséquente que celle de la base,
– On remplace la résistance de 100 Ω par un moteur bipolaire, et l’on constate que le moteur tourne plus ou moins vite en fonction de la position du point X.
5.2. Montage définitif
6. REMARQUES PÉDAGOGIQUES
6.1. Durée en fonction des paragraphes – Élèves (1) puis professeur (2) = 1 heure, – Élèves (3) puis professeur (4) = 1 heure, – Élèves (5) = 1 heure.
6.2. Maquettes
– Les dipôles (résistances, LDR,...) sont montés dans des boîtiers transparents JEULIN.
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– Je n’utilise pas la platine UME 120 JEULIN car, en collège, le nombre de douilles est très important et le risque de court-circuit n’est pas négligeable même après vérification du professeur (classe de 30 élèves = 10 groupes).
– J’ai élaboré des maquettes qui laissent peu de libertés aux élèves.
– Très rapidement les montages deviennent corrects, même pour les classes les plus faibles. De ce fait tout le monde est content (élèves parce que le montage est réussi ; et professeur parce que la vérification est très rapide).
– Les maquettes sont montées sur un support en contre-plaqué (une maquette avec le transistor et une maquette sans transistor ; avec ces 2 maquettes les élèves peuvent faire toutes les expériences d’électricité en collège).
– La face supérieure est peinte en blanc, une douille femelle correspond à chaque lettre, la sérigraphie est réalisée au feutre bleue ; 2 couches de vernis incolore protègent cette dernière. Le câblage est protégé par une deuxième plaque en contre-plaqué, de même dimension que celle qui correspond à la face supérieure (les élèves peuvent poser ces maquettes sur leur cahier, même à spirales, sans risque de court-circuit.
– Liste des composants montés sur les boîtiers transparents bipolaires : – - résistances 1/4 W (valeurs en Ω) : 100 - 330 - 1000 - 1000 - 2000, – - résistances 1 W (valeurs en Ω) : 10 - 47,
– - 2 cavaliers, – - LDR - CTN,
– - led protégée par une résistance de 220 Ω.
– Composant monté sur un boîtier transparent quadripolaire :
– - un potentiomètre de 470 Ω avec une résistance de 330 Ω au point milieu (curseur). En fait 3 des 4 pôles sont utilisés.
– Un potentiomètre à 6 positions fait à partir de 6 résistances de 100 Ω et une de 510 Ω.
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