Transistors BJT :une introduction à la conception d'équipements électroniques légers

Une étude de l'histoire de l'électronique montrera que l'invention des transistors a été cruciale pour l'humanité. Des transistors sont disponibles pour remplacer les tubes à vide encombrants, gourmands en énergie et à faible rendement.

Actuellement, on utilise des transistors soit pour l'amplification soit pour la commutation dans les circuits électroniques.

Consultez cet article pour en savoir plus sur les transistors à jonction bipolaire, leurs configurations et leurs applications.

Qu'est-ce qu'un transistor BJT ?

Fig 1 :Un transistor de puissance NPN

Un transistor bipolaire à jonction (BJT) est un dispositif à semi-conducteur commandé en courant qui comprend deux jonctions n-p.

Il a trois terminaux; la base, l'émetteur et le collecteur. Selon l'arrangement n-p, un BJT utilise soit les trous, soit les électrons comme porteurs de charge primaires.

L'application d'un signal à la borne de base subit une amplification à la borne de collecteur du transistor. Cependant, il nécessite une certaine alimentation CC pour amplifier le signal.

Configuration des transistors BJT

Fig 2 :Composants électroniques sur un circuit imprimé

Un BJT est un dispositif de commutation ou d'amplification à trois bornes essentiel dans les circuits électroniques. Selon le porteur de charge primaire, il est possible de développer deux configurations de transistors bipolaires à jonction.

Par conséquent, dans les transistors à jonction bipolaire, nous avons deux entrées, mais il est impossible d'avoir deux sorties puisqu'il s'agit d'un dispositif à trois bornes.

L'un des terminaux est commun à l'entrée et à la sortie pour surmonter un terminal de sortie supplémentaire.

Les trois suivantes sont les configurations BJT possibles.

Transistors BJT : La configuration commune de l'émetteur

Ici, nous appliquons le signal d'entrée entre la jonction base-émetteur et la sortie de la jonction collecteur et émetteur. Par conséquent, l'émetteur inverse le signal d'entrée.

Transistors BJT : La configuration commune du collecteur

Cette configuration applique l'entrée entre la jonction base-collecteur tout en prenant la sortie du coin collecteur-émetteur.

La configuration de base commune

La configuration de base commune utilise la borne de base pour les signaux d'entrée et de sortie. La configuration de base standard n'a qu'un gain de tension mais pas de revenu de courant.

Caractéristiques BJT

Fig 3 :Un schéma de circuit avec des transistors

Les trois configurations BJT se traduisent par des circuits différents avec des caractéristiques différentes. Les caractéristiques les plus importantes incluent les impédances d'entrée et de sortie, les gains de courant et de tension.

Caractéristiques	Base commune	Émetteur commun	Collecteur commun
Gain de puissance	Faible	Très élevé	Moyen
Gain de courant	Faible	Moyen	Élevé
Gain de tension	Élevé	Moyen	Faible
Angle de phase	0°	180°	0°
Impédance de sortie	Très élevé	Élevé	Faible
Impédance d'entrée	Faible	Moyen	Élevé

La configuration d'émetteur standard est la configuration BJT la plus courante. Par conséquent, ses bons gains de puissance, de tension et de courant améliorent l'amplification du circuit.

Types de transistors BJT

Fig 4 :Un technicien vérifiant une carte électronique

Les transistors à jonction bipolaire sont classés en fonction des principaux porteurs de charge dans leur structure. En conséquence, nous avons 

• PNP BJT - Transistors avec trous comme principaux porteurs de charge
• BJT NPN :transistors utilisant des électrons comme principaux porteurs de charge.

Les transistors NPN sont plus populaires que les PNP car ils offrent une meilleure amplification. Les transistors NPN ont plus d'électrons dans leur structure et les électrons ont une mobilité plus élevée que les trous.

Transistors BJT :Transistors à jonction bipolaire PNP

Un transistor PNP est un transistor à jonction bipolaire qui consiste à doper un matériau de type N entre deux matériaux semi-conducteurs de type P. L'émetteur fournit les porteurs de charge positifs dans les transistors PNP, qui passent à travers la base et sur le collecteur.

De cette façon, la base contrôle le nombre de porteurs de charge qui passent de l'émetteur au collecteur.

Transistors à jonction bipolaire NPN

Un transistor NPN est un transistor à jonction bipolaire qui consiste à doper un matériau semi-conducteur de type P entre deux matériaux de type N. Dans ce cas, la majorité des porteurs de charge sont des électrons libres.

Les porteurs de charges négatives se déplacent de la valence vers les bandes de conduction lorsqu'ils sont suffisamment excités. Par conséquent, il y aura un certain flux de courant à travers la région semi-conductrice de type N.

La zone de travail du transistor BJT

Fig 5 :Une carte de circuit électronique

Les transistors agissent techniquement comme des commutateurs ou des dispositifs d'amplification dans les circuits électroniques. Les transistors à jonction bipolaire sont des dispositifs actifs à trois bornes qui peuvent conduire ou non en fonction de la polarisation de la grille.

Par conséquent, regardons les zones de travail d'un BJT

Région active

Ici, le transistor fonctionne comme un amplificateur.

Ic =𝞫.Ib

𝞫 est le rapport des courants de collecteur et de base et fournit le gain de courant pour un transistor à émetteur commun.

Région de saturation

Le transistor est complètement activé, ses jonctions base-collecteur et base-émetteur étant en mode de polarisation directe.

Ic =I(Saturation)

Région de coupure

Ici, le transistor est entièrement désactivé, sa tension de base étant inférieure aux tensions de collecteur et d'émetteur.

Ic=0

Transistors BJT :Applications des BJT

• Premièrement, les transistors à jonction bipolaire fonctionnent comme des démodulateurs ou des détecteurs
• Deuxièmement, utilisé dans les circuits amplificateurs comme amplificateurs ou utilisé comme modulateurs
• Ils font également fonctionner des oscillateurs et des multivibrateurs
• De plus, ce sont des circuits d'écrêtage essentiels pour la mise en forme des ondes
• En outre, les BJT sont également essentiels dans les circuits de temporisation
• Enfin, les BJT fonctionnent dans des circuits de commutation électroniques

Conclusion

Les transistors à jonction bipolaire sont des composants électroniques critiques qui nécessitent une compréhension approfondie d'un circuit. Par conséquent, vous les avez peut-être vus mais vous n'avez pas compris comment ils fonctionnent.

Nous espérons que cet article a dissipé un peu de mystère autour des BJT et vous a ouvert des portes pour poursuivre votre projet.

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