Utilisation d'un transistor comme interrupteur commandé électriquement

Pièces et Matériaux

• Deux piles 6 V
• Un transistor NPN (2N2222 ou 2N3403 recommandés ; Radio Shack #276-1617 offre un pack de quinze)
• Une résistance 100 kΩ
• Une résistance 560 Ω
• Une LED (Radio Shack #276-026 ou toute LED standard)

Les valeurs des résistances et le type de LED spécifique ne sont pas critiques pour la démonstration.

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapitre 4 : « Transistors à jonction bipolaire ».

Objectifs d'Apprentissage

• Comprendre l'amplification de courant dans un transistor à jonction bipolaire.

Schéma Électrique

Illustration

Instructions

Le schéma montre un fil rouge qui se termine en pointe de flèche et se connecte à une extrémité de la résistance 100 kΩ. Laissez ce fil libre pour pouvoir le toucher brièvement à d'autres points du circuit.

Touchez l'extrémité libre du fil rouge à tout point plus positif que lui — le plus souvent la borne positive de l'alimentation DC. La LED s'allumera même si la résistance 100 kΩ limite le courant à seulement environ 0,12 mA (12 V ÷ 100 kΩ). Cela illustre comment un petit courant de base peut contrôler un courant de collecteur beaucoup plus important.

Pour quantifier l'effet, utilisez un ampèremètre en série avec le fil rouge et connectez-le à l'alimentation positive :

Choisissez la plage la plus sensible du multimètre pour lire le minuscule courant de base. Ensuite, mesurez le courant de la LED et comparez les deux valeurs. Vous trouverez généralement un gain de courant supérieur à 200, confirmant le rôle du transistor comme interrupteur commandé électriquement.

Pour une démonstration pratique, retirez le fil libre et essayez de relier l'extrémité non connectée de la résistance 100 kΩ à la borne positive de l'alimentation avec deux doigts. Mouiller le bout des doigts peut améliorer la conductivité. Variez la pression de votre contact pour changer la résistance dans le chemin de base ; observez comment la luminosité de la LED change. Cela montre la capacité du transistor à agir comme un contrôleur de courant variable, pas seulement comme un interrupteur binaire.

Simulation Informatique

Schéma avec numéros de nœuds SPICE :

Netlist (copiez le texte suivant dans un fichier .cir) :

 Transistor comme interrupteur
v1 1 0
r1 1 2 100k
r2 1 3 560
d1 3 4 mod2
q1 4 2 0 mod1
.model mod1 npn bf=200
.model mod2 d is=1e-28
.dc v1 12 12 1
.print dc v(2,0) v(4,0) v(1,2) v(1,3) v(3,4)
.end

Résultats de simulation : La chute de tension aux bornes de la résistance 560 Ω (v(1,3)) est de 10,26 V, correspondant à un courant LED de 18,32 mA. La résistance 100 kΩ subit une chute de 11,15 V, ne produisant que 111,5 µA de courant de base — soulignant la capacité d'amplification du transistor.

Le paramètre de modèle de diode is=1e-28 simule la chute de tension directe plus élevée d'une LED.

Fiche Connexe

• Fiche de travail : Transistors à jonction bipolaire comme interrupteurs