Transistors BJT : la pierre angulaire de la conception électronique compacte et efficace

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

Actuellement, nous utilisons les 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 applications.

Qu'est-ce qu'un transistor BJT ?

Fig 1 : Un transistor de puissance NPN

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

Il a trois bornes : 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 principaux.

L'application d'un signal au terminal de base subit une amplification au terminal de collecteur du transistor. Cependant, il nécessite une certaine alimentation continue pour amplifier le signal.

Configuration des transistors BJT

Fig 2 : Composants électroniques sur une carte de circuit

Un BJT est un dispositif de commutation ou d'amplification à trois bornes critique dans les circuits électroniques. Selon le porteur de charge principal, il est possible de développer deux configurations de transistor à jonction bipolaire.

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 pour l'entrée et la sortie pour surmonter un terminal de sortie supplémentaire.

Les trois configurations BJT possibles sont les suivantes :

Transistors BJT : Configuration à émetteur commun

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

Transistors BJT : Configuration à collecteur commun

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

Configuration à base commune

La configuration à base commune utilise le terminal de base pour les signaux d'entrée et de sortie. La configuration à base commune n'a qu'un gain en tension mais pas de gain en courant.

Caractéristiques des BJT

Fig 3 : Schéma de circuit avec transistors

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

Caractéristiques	Base Commune	Émetteur Commun	Collecteur Commun
Gain de puissance	Faible	Très Élevé	Moyen
Gain en courant	Faible	Moyen	Élevé
Gain en tension	Élevé	Moyen	Faible
Angle de phase	0°	180°	0°
Impédance de sortie	Très Élevée	Élevée	Faible
Impédance d'entrée	Faible	Moyenne	Élevée

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

Types de transistors BJT

Fig 4 : Un technicien vérifiant une carte de circuit électronique

Les transistors à jonction bipolaire sont classés selon les porteurs de charge principaux dans leur structure. Par conséquent, nous avons :

• BJT PNP - Transistors avec les trous comme porteurs de charge principaux
• BJT NPN - Transistors qui utilisent les électrons comme porteurs de charge principaux.

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 bipolaires à jonction PNP

Un transistor PNP est un transistor à jonction bipolaire qui implique le dopage d'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 par 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 bipolaires à jonction NPN

Un transistor NPN est un transistor à jonction bipolaire qui implique le dopage d'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 charge négatifs passent de la bande de valence aux 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 fonctionnement du transistor BJT

Fig 5 : Une carte de circuit électronique

Les transistors agissent techniquement comme des interrupteurs ou des dispositifs d'amplification dans les circuits électroniques. Les transistors à jonction bipolaire sont des dispositifs actifs à trois bornes qui peuvent soit conduire, soit ne pas conduire selon le biais de gate.

Par conséquent, regardons les zones de fonctionnement 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 en courant pour un transistor à émetteur commun.

Région de saturation

Le transistor est entièrement ON, avec ses jonctions base-collecteur et base-émetteur en mode de polarisation directe.

Ic = I(Saturation)

Région de coupure

Ici, le transistor est entièrement OFF, avec 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 démodulateurs ou détecteurs
• Deuxièmement, utilisés dans les circuits amplificateurs comme amplificateurs ou comme modulateurs
• Aussi, ils font fonctionner les oscillateurs et multivibrateurs
• En outre, ils sont des circuits de coupure critiques pour le façonnage d'ondes
• De plus, les BJT sont également critiques dans les circuits de délai temporel
• Enfin, les BJT fonctionnent dans les circuits de commutation électronique

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 n'avez pas compris comment ils fonctionnent.

Nous espérons que cet article a dissipé certains mystères autour des BJT et ouvert des portes pour que vous puissiez avancer avec votre projet.

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