Click here to load reader

: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE, MONTAGES EN ...gdedel95.free.fr/Sciences_de_l'ing%E9nieur/TSsi/TSSI... · Web viewLe modèle de Ebers et Moll permet de comprendre le fonctionnement de

  • View
    214

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of : LE TRANSISTOR BIPOLAIRE, MONTAGES EN...

: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE, MONTAGES EN COURANT CONTINU

: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE, MONTAGES EN COURANT CONTINU

Le but de cette leon est d'introduire au fonctionnement du transistor bipolaire et du montage inverseur.

Dans cette partie comme dans la prcdente consacre aux semiconducteurs et aux diodes, il est prsent une introduction au fonctionnement du transistor bipolaire. Le modle de Ebers et Moll permet de comprendre le fonctionnement de ce composant et nous l'utiliserons en exercices et en laboratoire dans le mode continu.

______________________________________________________

PLAN DE LA LEON X

I GENERALITES

1.1. Introduction1.2. Dfinitions1.3. Commentaire1.4. Hypothse1.5. Description :Transistor au repos

II MODE DE FONCTIONNEMNT DU TRANSISTOR

2.1. Description: Mode F2.2. Description: Mode de fonctionnement R

III MODELES DE EBERS ET DE MOLL

3.1. Description3.2. Mode F3.3. Mode R3.4. Modle de Ebers et Moll

IV CAS DE FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR

4.1. Introduction4.2. Dfinition4.3. Description: le blocage4.4. Description: le fonctionnement normal direct4.5. Commentaire4.6. Description: le fonctionnement normal inverse4.7. Description: saturation4.8. Exemple

V EFFET EARLY

5.1. Introduction5.2. Assertion5.3. Proprit5.4. Dfinition5.5. Modle

VI LE TRANSISTOR EN REGIME DACCROISSEMENT

6.1. Introduction6.2. Dfinition6.3. Assertion6.4. Modle6.5 Commentaire6.6. Conclusions

VII INVERSEUR A TRANSISTOR BIPOLAIRE

7.1. Rappel sur les caractristiques7.2. Description qualitative7.3. Calculs graphiques

VIII EXERCICES

8.1. Exercice8.2. Exercice8.3. Exercice8.4. Exercice8.5. Exercice

_________________________________________________________________ ____________________________________

______________________________________________________1. GENERALITES_____________

1.1. Introduction

Le transistor bipolaire est l'un des dispositifs semiconducteur les plus utiliss l'heure actuelle dans les rles d'amplificateur et d'interrupteur. C'est un lment compos de deux jonctions pn; aussi son tude ncessite-t-elle la connaissance pralable du chapitre SPN traitant de la jonction.

1.2. Dfinitions

Le transistor bipolaire (Bipolar Junction Transistor) est un dispositif semiconducteur prsentant trois couches dopages alterns npn ou pnp (voir fig. 1).

Figure 1: structures et symboles des transistors bipolaires

La couche mdiane est appele base. Leur gomtrie et leur nombre volumique en impurets distinguent les deux couches externes: metteur et collecteur. Par extension, on appelle galement base, metteur et collecteur les trois lectrodes qui donnent accs aux trois couches correspondantes.

Les deux jonctions qui apparaissent dans le transistor sont dsignes par le nom des deux rgions entre lesquelles elles assurent la transition; on trouve, par consquent, la jonction base-metteur (BE) galement dnomme jonction de commande et la jonction base-collecteur (BC). Dans les symboles de la figure 1, la flche dsigne la jonction de commande.

1.3. Commentaire

Dans les paragraphes et sections qui suivent, on tudie le comportement du transistor npn laissant au lecteur le soin d'largir ses connaissances au cas du transistor pnp.

1.4. Hypothse

Le principe de superposition s'applique aux charges injectes par la jonction BE et aux charges injectes par la jonction BC. On peut donc tudier sparment l'effet de chaque jonction.

1.5. Description: transistor au repos

La figure 2 montre les barrires de potentiel nergtique pour les lectrons et pour les trous. Au repos, elles sont telles que ni les lectrons de l'metteur, ni les lectrons du collecteur, ni les trous de la base ne peuvent les franchir.

Figure 2: transistor au repos

______________________________________________________2. MODESDEFONCTIONNEMENTDUTRANSISTOR_____________

2.1. Description: mode F

Le mode F (Forward: progressif) est un mode particulier de fonctionnement du transistor dans lequel la tension de la jonction BC est maintenue zro. A la figure 3 on a reprsent les barrires de potentiel pour les lectrons et les trous dans le transistor en mode F.

Figure 3: fonctionnement du transistor en mode F

Dans le cas d'une polarisation inverse de la jonction BE, ni les lectrons de l'metteur, ni les trous de la base ne peuvent franchir la barrire de potentiel existant entre base et metteur. Aucun courant ne circule dans le transistor.

Si la jonction BE est polarise en sens direct, la barrire de potentiel de la jonction BE est diminue. Les lectrons de l'metteur diffusent dans la base; comme celle-ci est courte, ces lectrons sont rapidement happs par le puits de potentiel que reprsente le collecteur. Le flux d'lectrons allant de l'metteur au collecteur en transitant par la base se traduit par un courant IF, qui n'est rien d'autre que le courant de la jonction BE et qui rpond l'expression:

(1)

Les trous injects de la base dans l'metteur sont responsables du courant IBF et obissent galement la loi de la jonction. On peut ainsi crire:

(2)

Dfinition

Le rapport Fentre le courant de collecteur et le courant de base est constant; on l'appelle gain de courant en mode F :

(3)

Proprits

Les deux courants, IF et IBF qui traversent la jonction BE sont indpendants du comportement de la jonction BC.

Dans une modlisation du transistor, on traduit l'quation (1) en disant que le courant de collecteur du transistor, en mode F, est command par la tension base-metteur. On peut galement affirmer que le courant de collecteur du transistor, en mode F, est command par le courant de base selon la relation:

(4)

Ces deux proprits apparaissent dans les caractristiques de transfert en mode F de la figure 4.

Figure 4: caractristiques de transfert en mode F

La caractristique d'entre du transistor en mode F est donne par la relation (2) et reprsente la figure 5.

Figure 5: entre en mode F

CommentairesLors de la fabrication des transistors on met tout en oeuvre pour que le courant de base en mode F soit le plus faible possible. En particulier, l'metteur est dop beaucoup plus fortement que la base pour que les lectrons injects dans la base soient plus nombreux que les trous injects dans l'metteur. D'autre part, on ralise des bases aussi troites que possible de telle sorte que, pendant leur transit, les lectrons n'aient que peu de chances de s'y recombiner. Le gain de courant en mode F atteint des valeurs se situant entre 100 et 1000 pour des transistors de petite puissance (< 1W).

2.2. Description: mode de fonctionnement R

Tout comme le mode F, le mode R (Reverse: inverse) dsigne un fonctionnement particulier du transistor. En mode R, c'est la tension de la jonction BE que l'on maintient nulle. Les barrires de potentiel pour les lectrons et pour les trous prennent alors les allures dcrites la figure 6.

Les phnomnes sont identiques ceux qui se produisent en mode F: en polarisation inverse de la jonction BC, aucun courant ne circule alors qu'en polarisation directe, les lectrons du collecteur sont injects dans la base, la traversent, et les trous de la base sont injects dans le collecteur.

Si la jonction BC est polarise en sens direct, sa barrire de potentiel est diminue. Les lectrons du collecteur diffusent dans la base et sont happs par le puits de potentiel que reprsente alors l'metteur. Le flux d'lectrons allant du collecteur l'metteur en transitant par la base se traduit par un courant IR, qui n'est rien d'autre que le courant d'lectrons de la jonction BC et qui rpond l'expression:

(5)

Figure 6: fonctionnement du transistor en mode R

Les trous injects de la base dans le collecteur sont responsables du courant IBR et obissent galement la loi de la jonction. On peut ainsi crire:

(6)

Dfinition

Le rapport R entre le courant de collecteur et le courant de base est constant; on l'appelle gain de courant en mode R :

(7)

Proprits

Les deux courants, IR et IBR qui traversent la jonction BC sont indpendants du comportement de la jonction BE.

Dans une modlisation du transistor, on traduit l'quation (5) en disant que le courant d'metteur du transistor, en mode R, est command par la tension base-collecteur. On peut galement affirmer que le courant d'metteur du transistor, en mode R, est command par le courant de base selon la relation

(8)

Ces deux proprits apparaissent dans les caractristiques de transfert en mode R de la figure 7.

Figure 7: caractristiques de transfert en mode R

La caractristique d'entre du transistor en mode R est donne par la relation (6) et reprsente la figure 8.

Figure 8: entre en mode R

Commentaire

Il est intressant de remarquer que les caractristiques de transfert qui expriment la relation entre le courant command et la tension de commande [relations (1) et (5)] ont la mme forme. Ceci s'explique par le fait que, pour une tension donne. l'injection d'lectrons dans la base ne dpend que de la concentration des impurets dans la base.

Le gain de courant inverse R, du fait de la technologie, est plus petit que le gain de courant F; dans un transistor discret de petite puissance il peut tre compris entre 1 et 10 alors qu'il devient beaucoup plus petit que l'unit dans les transistors intgrs.

______________________________________________________3. MODELESDEEBERSETMOLL

3.1. Description

Le modle de Ebers et Moll (modle EM) du transistor rsulte de la superposition des modes F et R, superposition autorise en vertu de l'hypothse 1.4

3.2. Mode F

Le courant IF dpend uniquement de UBE (ou de IBF). Le couple de grandeurs (UBE, IBF), caractristique de la diode DE, rend compte du comportement de la jonction BE (fig. 9).

Figure 9: mode F

3.3. Mode R

Le courant IR dpend uniquement de UBC (ou de IBR). Le couple de grandeurs (UBC, IBR), caractristique de la diode DC, rend compte du comportement de la jonction BC (fig. 10).

Figure 10: mode R

3.4. Modle de Ebers et Moll

Comme le modle de Ebers et Moll rsulte de la superposition des modes F er R, le transistor peut tre reprsent par une source de courant, place entre collecteur et metteur, dont une composante est commande par la jonction BE et l'autre par la jonction BC; le comportement des deux jonctions est simul par les diodes DE et DC places entre base et metteur, respectivement entre base et collecteur (voir fig. 11).

Figure 11: modle de Ebers et Moll

Le modle de Ebers et Moll est entirement dcrit par trois paramtres qui sont: le courant inverse de saturation du transistor, Is, le gain de courant en mode F, F et le gain de courant en mode R, R.

______________________________________________________4. CASDEFONCTIONNEMENTDUTRANSISTOR_____________

4.1. Introduction

Les divers cas de fonctionnement du transistor dpendent uniquement des valeurs des tensions aux jonctions BE et BC. Si l'on considre l'tat passant et l'tat bloqu de chaque jonction, on dnombre quatre cas de fonctionnement possibles (fig. 12). La prsente section dcrit chacun des cas aprs en avoir donn une dfinition. Cette dfinition sert galement de critre pour dfinir le fonctionnement du transistor.

4.2. Dfinitions

Le transistor est bloqu lorsque ses deux jonctions sont en polarisation inverse (voir fig. 12).

Le transistor est en fonctionnement normal direct lorsque la jonction de commande BE est en polarisation directe et que la jonction BC est en polarisation inverse (voir fig. 12).

Le transistor est en fonctionnement normal inverse lorsque la jonction de commande BE est en polarisation inverse et que la jonction BC est en polarisation directe (voir fig. 12).

Le transistor est satur lorsque ses deux jonctions sont en polarisation directe (voir fig. 12).

Figure 12: fonctionnements

4.3. Description: le blocage

Aucun courant ne circule dans un transistor bloqu puisque ses deux jonctions sont polarises en sens inverse. Le transistor se comporte comme un circuit ouvert de telle sorte que le collecteur est isol de l'metteur.

4.4. Description: le fonctionnement normal direct

Les barrires de potentiel du transistor en fonctionnement normal direct sont reprsentes la figure 12. La jonction BE dtermine le dbit des lectrons. La jonction BC, polarise en sens inverse, n'influence d'aucune manire le dbit des lectrons. On peut donc dire que, dans ce cas de fonctionnement, le courant de collecteur est indpendant de la tension UBC ( 0) et que les seules grandeurs prendre en considration sont celles qui apparaissent dans les expressions (1), (2) et (3). Le modle du transistor se ramne au modle EM en mode F (fig. 9).

4.5. Commentaire

Comme le gain de courant F est trs grand, en gnral, il est loisible de ngliger IB vis--vis de IC ou de IE en fonctionnement normal direct. On admet l'galit entre le courant de collecteur et le courant d'metteur.

(9)

4.6. Description: fonctionnement normal inverse

La jonction BC dtermine l'injection des lectrons dans la base puis dans l'metteur, indpendamment de la jonction BE. Les lectrons de l'metteur ne peuvent franchir la barrire de potentiel qui a pour sige la jonction BE; il n'y aura par consquent aucune influence de la tension UBE sur le dbit des lectrons. On a reprsent les barrires de potentiel du fonctionnement normal inverse la figure 12. Dans ce cas de fonctionnement, le courant d'metteur est indpendant de la tension UBE ( 0) et les seules grandeurs qui entrent en jeu sont celles qui apparaissent dans les relations (5), (6) et (7). Le modle du transistor se ramne au modle EM en mode R (fig. 10)

4.7. Description: saturation

En saturation, les deux jonctions du transistor conduisent: c'est donc le modle EM complet qu'il faut utiliser pour dcrire ce cas de fonctionnement.

Il est intressant de remarquer que le courant qui circule du collecteur l'metteur est infrieur au courant qui circulerait si seule l'une ou l'autre jonction tait polarise en sens direct sous mme tension.

4.8. Exemple

Le modle EM permet de reprsenter les caractristiques de sortie IC = f(UCE) d'un transistor lorsqu'on prend comme paramtre la tension UBE. Pour UBE constant, le courant IF est constant. Ds que UCE < UBE, la jonction BC se polarise en sens direct, le transistor entre en saturation et un courant IR (1 + 1/ R) se soustrait au courant de collecteur IF.

Figure 13: caractristique de transfert et caractristique de sortie

A la figure 13, on a reprsent la caractristique de transfert IF = f(UBE) et des caractristiques de sortie pour diffrentes valeurs de UBE. En fonctionnement normal direct, on remarque le comportement du transistor en source de courant commande.

______________________________________________________5. EFFETEARLY_____________

5.1. Introduction

La longueur de la base est dtermine par les frontires des zones de dpltion des jonctions BE et BC. La largeur de ces zones de dpltion dpend de la tension applique la jonction. Il en rsulte que la longueur de la base dpend de la tension applique aux deux jonctions adjacentes. Cet effet de modulation de la longueur de la base par les tensions UBE et UBC a une influence sur le courant de collecteur et est connu sous le nom d'effet Early (Early est la personne qui, la premire, a dcrit le phnomne).

Plus prcisment, on appelle effet Early la modulation de la longueur de la base par la tension UBC et effet Late (Late: "tard", par opposition Early qui signifie "tt"... le tout avec un brin d'humour!) la modulation de la longueur de la base par la tension UBC.

5.2. Assertion

On peut dmontrer que le courant de diffusion d aux lectrons injects de l'metteur dans la base est proportionnel au gradient de leur nombre volumique. A la frontire de la zone de dpltion de la jonction BC, ce nombre volumique est toujours pratiquement nul tant donn que les lectrons y sont happs par le puits de potentiel que reprsente le collecteur ( voir figure 14).

Figure 14: modulation de la largeur de la base

On constate, d'aprs la figure 14, qu'une augmentation de la tension UCB rtrcit la base, augmentant ainsi le gradient du nombre volumique des lectrons. Par consquent, il en dcoulera une augmentation du courant de collecteur.

5.3. Proprit

La thorie et la pratique montrent que, dans un transistor en fonctionnement normal direct, les caractristiques de sortie peuvent, en premire approximation, tre assimiles des droites qui concourent toutes vers un mme point UCB = -UA situ sur l'axe des abscisses IC = 0 (voir figure 15).

Figure 15: effet Early

5.4. Dfinitions

La tension UA est appele tension Early.Le mme raisonnement qui a t fait en mode normal direct peut tre fait en mode normal inverse. On rend compte de la modulation de la longueur de la base par la tension UB appele tension Late.

5.5. Modle

En mode normal direct et en tenant compte des effets Early et Late, le courant de collecteur peut s'crire:

(10)

Tout se passe, en fait, comme si le courant inverse de saturation avait pour expression:

(11)

_________________________________________________ 6. LETRANSISTORENREGIMED'ACCROISSEMENTS_____________

6.1. Introduction

Dans la plupart de ses applications en lectronique analogique, le transistor travaille en fonctionnement normal direct et en rgime d'accroissements autour d'un point de repos. Le but de la prsente section est de donner un modle linaire simplifi du transistor, partir du modle EM, pour rsoudre les problmes de petits accroissements.

6.2. Dfinition

Le point de repos est dfini par l'ensemble des grandeurs lectriques caractrisant le transistor en l'absence des signaux amplifier. On affecte ces grandeurs de l'indice 0: IC0 UBE0 etc. Les accroissements sont les variations de ces grandeurs lectriques par rapport au point de repos. On les dsigne par la lettre : IC, UBE etc.

6.3. Assertion

Le travail en rgime d'accroissements permet de linariser les caractristiques du transistor autour du point de repos: les accroissements sont assez petits pour que les caractristiques puissent tre assimiles leur tangente au point de repos. On obtient ainsi des relations linaires entre les accroissements et partant, un modle simplifi du transistor.

6.4. Modle

Soir un point de repos dtermin par le couple de grandeurs (IC0, UBE0). Le modle du transistor en fonctionnement normal direct peut tre linaris lorsqu'on considre des accroissements. En particulier la relation entre les accroissements de courant command et les accroissements de la tension de commande devient:

(12)

o

(13)

est la conductance de transfert du transistor.

On peut rappeler que la relation entre les accroissements du courant command et les accroissements du courant de commande reste linaire:

(14)

La conductance qui, dans le cas des accroissements, remplace la diode entre base et metteur a pour expression:

(15)

Le modle qui rend compte de ces diffrents points est reprsent la figure 16.

Figure 16: modles pour accroissements

6.5. Commentaire

La conductance gce qui, la figure 16, est en parallle avec la source de courant rend compte de l'effet Early. Elle a pour expression:

(16)

La capacit CTC est la capacit de transition de la jonction base-collecteur (voir SPN.4). Elle permet de rendre compte des effets dynamiques qui ont pour sige la jonction BC, polarise en sens inverse.

6.6. Conclusions

Les rgimes de petits accroissements permettent de linariser le modle EM et conduisent des calculs de circuits simplifis. Il faut cependant tre conscient du fait que, pour linariser les caractristiques, les accroissements de tension UBE doivent tre trs infrieurs UT, ce qui entrane une validit du modle pour des accroissements de la tension de commande de quelques mV seulement.

_________________________________________________ 7. L'INVERSEURATRANSISTOR BIPOLAIRE_____________

Ce paragraphe a pour ambition de montrer le fonctionnement de l'inverseur transistor bipolaire. Qu'est ce qu'un inverseur ? Dans le domaine des signaux numriques, l'information est reprsente par des "0" et des "1". Un tat logique 0 est obtenu par une tension avoisinant le 0 Volt, alors qu'un tat logique 1 est obtenu par une tension avoisinant le niveau de l'alimentation des circuits, soit souvent 5 Volts. "Inverser le signal numrique" signifie produire un 0 si on dispose d'un 1, et rciproquement. Nous renvoyons la leon XIII consacre une INDUCTION AUS SYST7MES LOGIQUES

L'inverseur transistor bipolaire constitue un montage-type du transistor bipolaire, simple et utile connatre.

7.1. Rappel sur les caractristiques des transistors bipolaires

Dans le montage dit " metteur commun", le transistor apparat comme un quadriple dont deux des connexions sont branches l'metteur du transistor bipolaire :

Les caractristiques d'entre, de sortie et de transfert se schmatisent - en metteur commun - de la manire suivante :

Il convient encore de rappeler que le gain en courant continu =IC/IB n'est pas une constante comme schmatis au-dessus, mais une fonction de la temprature et du courant de collecteur IC.

7.2. L'inverseur transistor bipolaire: description qualitative

Le montage de base est le suivant :

7.3. L'inverseur transistor, calculs graphiques

Pour calculer graphiquement le montage transistor bipolaire, il convient de considrer deux diples connects ensembles. Le premier diple est non-linaire et est constitu par le transistor en metteur commun :

Sa caractristique de sortie est la suivante :

Le second diple est la source de tension alimentant le transistor. Il est reprsent par une source de Thvenin :

La caractristique de la source de Thvenin est bien connue, mais gagne cependant tre reprsente :

Le montage complet fait donc intervenir l'association des deux diples prcdents.

Le calcul graphique consiste superposer les caractristiques et rechercher le point de fonctionnement du systme constitu part les deux diples.

_________________________________________________ 8. EXERCICES_____________

8.1. Exercice

NONC--- a)

Une mesure sur un transistor bipolaire NPN, faite avec le circuit ci-dessus, a donn les rsultats suivants :

pour Vcc = 3 V et IB = 12 A => IC = 2 mA et VBE = 0.675 V

Dans quel mode de fonctionnement se trouvait le transistor ?

Dterminer les paramtres IS et de ce transistor.

Quel courant de base faudrait-il imposer pour avoir un courant de collecteur de 10mA ? Quelle serait alors la tension base-metteur ? Dans ces conditions quelle est la variation relative du courant de collecteur si la source de courant de base varie de 2% ?

b)

Avec le mme transistor quau point a) mis dans le circuit de mesure ci-dessus, quelle tension base-metteur faut-il imposer pour avoir le mme courant de collecteur de 10mA ? Quel est le courant de base correspondant ?

Dans ces conditions quelle est la variation relative du courant de collecteur si la source de tension VBE varie de 2% ?

8.2. Exercice

NONC--- Introduction l'amplificateur. Soit le montage suivant :

UB0 = 2.9 V Uj =0.7 V RC = 4.7 k RE = 2.2 k

= 200 Vcc = 15 V

Calculer le point de repos c..d. les courants IB0, IE0 et IC0, ainsi que les tensions UE0 et UC0 lorsque UB = 0.

Quel est le mode de fonctionnement du transistor ?

Dcrivez le fonctionnement du montage

8.3. Exercice

NONC--- Soit le montage transistor bipolaire de la figure suivante. Sachant que UBE = Uj, calculer les courants IB, IE et IC, ainsi que les tensions UE et UC.

Quelle est le mode de fonctionnement du transistor ?

Valeurs numriques : U = 3.4 V Uj = 0.7 V R1 = 4.7 k R2 =2.7 k

= 200 Vcc =10 V

8.4. Exercice

NONC--- Soit le montage reprsent la figure suivante. Sachant que UBE = Uj, calculer les courants IB et IC, ainsi que les tensions UB et UC.

Valeurs numriques : U = 3.4 V Uj = 0.7 V R1 = 4.7 k

R2 =2.7 k = 200 Vcc = 10 V

8.5. Exercice

NONC--- On considre le montage suivant :

= 100 Uj = 0.7V I2max = 100 mA

Dterminez R1 et R2 pour que le montage fournisse une tension de sortie V2 stabilise 6V.

8.6. Exercice

NONC---

Dcrire qualitativement le fonctionnement du transistor suivant:

8.7. Exercice

NONC---

Commentez le fonctionnement de l'inverseur transistor bipolaire et indiquez ses points de fonctionnement.

_________________________________________________ 9. CORRIGES

Exercice 9.1

CORRIG---

a) Vcc = VCE = 3 V et VBE Uj = 0.7 V

VCB = VCE - VBE 2.3 V > 0 => mode normal

IC= IB => = = 167

=> => IS= 10.6 fA

pour avoir IC = 10 mA, il faut imposer IB = = 60 A

ce qui donne la valeur exacte VBE = = 0.717 V

Comme IC = IB, si IB varie de 2%, IC varie de 2%.

b) Pour avoir IC = 10 mA,

il faut imposer : VBE = = 0.717 V

et le courant de base vaut : IB = = 60 A

Si VBE varie de 2%, IC varie de 5.78 mA 17.43 mA, soit de -42% +74% !

Le transistor est donc beaucoup plus sensible des variations de la tension VBE qu des variations du courant IB, ce qui est gnant pour faire des mesures statiques, mais devient intressant pour faire un amplificateur.

Exercice 9.2

CORRIG---

a) UB = 0 UE0 = UB0 - Uj = 2.2 V

IE0 = = 1 mA IC0 = IE0 IE0 = 1 mA

IB0 = = 5 A UC0 = Vcc - RC IC0 = 10.3 V

UBC0 = UB0 - UC0 = -7.4 V => mode normal

b) gm = = 3.85.10-2 A/V gbe = = 192 A/V

c) UE = RE( IC + IB) = RE(gm + gbe) UBE

UC = -RC IC = -gmRC UBE

UB = UE+ UBE= (RE(gm + gbe)+1) UBE

comme >> 1 on peut admettre que (gm + gbe) gm

do : et

si de plus gmRE >>1 c.a.d si REIC0 UE0 >> UT = 26 mV

alors et

Application numrique : UE0 = 2.2 V >> 26 mV

=> et

Exercice 9.3

CORRIG---

UE = U - Uj = 2,7 V

IE = = 1 mA

Si le transistor T fonctionne en mode Normal Direct, alors :

IC = . IB IE = (+1) IB IC

=> IB = 5 A IC = 1 mA

donc UC = VCC - R1 IC = 10V - 4,7V = 5,3 V

La jonction BC est bloque (VBC = U-UC = 3.4V - 5.3V= - 1.9V), donc le transistor T se trouve bien en mode Normal Direct.

Exercice 9.4

CORRIG---

Soit UR2 la diffrence de potentiel aux bornes de R2 (dfinie dans le mme sens que le courant IB).

-U + UR2 + Uj = 0 UR2 = U - Uj = 2,7 V

IB= = 1 mA

Posons comme hypothse : T en mode Normal Direct, alors :

IC= . IBIE = (+1) IBIC

IC= 200 mA UC = 10V - 0,2 . 4700 = - ... kV !

Ceci est impossible : T se trouve donc en saturation, la jonction BC conduit, UBC = 0,7V et UC =UCE= 0V. Il faut recalculer le courant IC.

IC = = 2,1 mA

IE = IC +IB = 3.1mA

Exercice 9.5

CORRIG---

VCC - Uj = V2

= 0.56 = 0.79

Le courant dans les 2 rsistances du pont diviseur de tension doit tre suprieur 10 fois le courant de base maximum du transistor.

IBmax = I2max/ = 1mA

R1 + R2 < VCC/(10.IBmax) R1 + R2< 1.2K

Exemple: R2 = 570 R1 = 450

Exercice 9.6

CORRIG---

Dcrire qualitativement le fonctionnement du transistor suivant:

Lorsque la tension Vin est suffisamment leve pour contrecarrer la tension de seuil de la jonction base-metteur ( environs 0.7 V), un courant Ib circule dans la base du transistor. Ce courant de base commande un courant de collecteur, pour autant bien sr qu'une source de tension soit disponible du ct du collecteur. Lorsque le courant de collecteur augmente, la tension de sortie du montage diminue.

Exercice 9.7

CORRIG---

Commentez le fonctionnement de l'inverseur transistor bipolaire et indiquez ses points de fonctionnement.

Si la tension d'entre Vin est nulle ou faible, aucun courant ne circule dans la base et par consquent dans le collecteur. La tension de sortie du montage est au niveau de celle de l'alimentation. On parle de bloquage. Point de fonctionnement: en bas droite sur le graphe.

Si la tension d'entre Vin est suffisamment grande ou maximum, un courant de base circule et commande un courant de collecteur maximum. Dans ce cas dit de saturation, la tension de sortie est pratiquement nul. Point de fonctionnement: en haut gauche.

_________________________________________________________________