TP N°1TP N°1  ::Transistor bipolaireTransistor bipolaire

1. Présentation du transistor bipolaire.

Transistor, nom masculin (mot anglais, de transfer resistor, résistance de transfert)

Dispositif à semi-conducteur, qui peut amplifier des courants électriques,

Le transistor bipolaire est l’opérateur technique de base de fonctions de l’électronique telles que l’amplification ou la commutation. Il est obtenu en insérant un barreau semi-conducteur entre deux du type opposé. On obtient ainsi 2 possibilités :

 

Le transistor NPN :

Chapitre 1 Chapitre 2  

Le transistor PNP : Chapitre 3

                                                                                                    

Les noms des 3 bornes ainsi constituées sont : la base (B), l’émetteur (E) et le collecteur (C). Les représentations symboliques des transistors nous informent sur leur type (PNP ou NPN) ainsi que sur le sens des courants.

Deux jonctions constituent le transistor, jonctions que l’on peut assimiler à 2 diodes (entre B-C et B-E) dont le sens dépend du type. Ainsi, pour permettre le passage d’un courant à travers le transistor, il faut d’abord s’assurer de la conductions ou du blocage de ces jonctions.

Principe de fonctionnement   :

On distingue 2 modes de fonctionnement du transistor : le mode linéaire et non linéaire (ou de saturation).

La représentation ci-contre montre l’évolution des courants de base (i B) et de collecteur (iC) du transistor. On peut identifier alors les 2 modes de fonctionnement :

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linéaire : le courant iC est directement proportionnel au courant iB , on exploite alors les propriétés d’amplification du transitor : iC = K iB.

non linéaire : à partir d’un certain courant iB, le courant iC  atteint une valeur maximale, le transistor est dit « saturé ». On distingue, dans ce mode, deux cas extrêmes traduisant un fonctionnement binaire, tout ou rien, très utilisé dans les composants logiques.

 

Très souvent, dans les différentes structures organisées autour du transistor, on distingue :

un circuit de commande sensé déterminer le régime de fonctionnement de transistor ou constituant un signal ‘source’,

le circuit de charge qui intervient dans l’état de fonctionnement du transistor et influe sur les paramètres électriques environnants.

2. Ensemble des caractéristiques du transistor bipolaire.

Montage

Rb = 10 k et Rc = 100

 

Mesures

2-1. Caractéristique d'entrée Ib = f(Vbe)

E1 varie entre entre 0 et 12 V; E2 = 10V

En faisant varier E1, relever Ib et Vbe (On fera varier Ib  entre 0 et 1mA)

2-1-1.Tracer la courbe Ib = f(Vbe).

2-1-2. A quel composant électronique peut-on comparer la jonction base-émetteur du transistor? Justifier.

                        2-2. Caractéristique de transfert en courant Ic=f(Ib) à Vce constant.

En jouant sur l’alimentation E1, faire varier Ib. On maintiendra Vce constant en jouant sur la tension E2.

2-2-1. Pour Vce = 5V, relever et tracer la caractéristique de transfert en courant Ic = f (Ib).

2-2-2 On appelle "coefficient d'amplification de courant", le rapport = Ic/Ib dans le domaine de linéarité de la courbe.

2-2-3. Calculer la valeur de et la comparer à l’indication donnée par le constructeur : 100 < < 200.

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2-3. Caractéristique de sortie Ic = f (Vce) à Ib constant

2-3-1. Pour un Ib1 = 500 A. Faire varier Vce en jouant sur E2 . Relever et tracer la courbe Ic = f (Vce). (on ajustera E1 pour maintenir Ib constant)

2-3-2.Même travail pour Ib2 = 330 A. ( Remarque :  On se limitera à des valeurs de Vce  10 V)

 

3. Exploitation des caractéristiques du transistor bipolaire.

3-1.   Droite de charge

3-1-1.  Pour  E2 = 10V , trouver la relation liant Vce, Rc, Ic et E2.( Loi des mailles ).

3-1-2. La courbe d'équation Ic = f(Vce) s'appelle la droite de charge du transistor. Tracer cette courbe sur le même graphe que précédemment.

3-1-3. Déterminer le point de fonctionnement du transistor pour Ib = 250 A.

            3-2. Conclusion

3-2-1 Pour Vce = E2 = 5V, le transistor est dit "bloqué". Pourquoi?

3-2-2. Pour 0 < Ib < E2/.Rc, le transistor fonctionne en régime linéaire. Par quoi cela se traduit-il?

3-2-3. Pour Ib > E2/.Rc, le transistor est dit saturé, donner une explication.

 Dans un tableau, donner les différents états de fonctionnement du transistor.

Modèle de tableau ci-dessous.

Etat bloqué : Vbe = Etat saturé : Vbe =

  Ib =     Ib =

  Ic =     Ic =

  Vce =     Vce =

4. Polarisation du transistor.

On notera IC0 et VCE0 les coordonnées du point de polarisation.

4-1   : Donner l'équation de la droite d'attaque, c'est à dire l'équation liant VBM, VCC, R1, R2 et IB.

4-2   :  Donner l'équation de la droite de charge, c'est à dire l'équation liant VCC, VCE, RC, RE et IC, sachant

que IE IC.

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Le schéma est le suivant:  

4-3   :  Vous allez choisir les valeurs suivantes:

VCC = 10V, RC = 50 , RE = 50 , R1 = 10k , R2 = 10k .

Tracer la droite de charge sur le graphe IC=f(VCE) déjà tracé au 2-3-2. Déterminer graphiquement le point de polarisation.

Réaliser le montage. Mesurer les valeurs de IB0, VCE0 , IC0 et VBE0. Retrouver la valeur de . Le point de polarisation est-il placé au milieu de la droite de charge statique?  4-4   :  puissances

Pour les valeurs mesurées précédemment : Calculer la puissance utile : . Calculer la puissance de commande : . Comparer les deux valeurs. Commentaires ?

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