Transistors de Puissance Expliqués : Caractéristiques Clés, Avantages et Applications

Pensez à un système d'alimentation qui délivre des niveaux de puissance élevés. Une telle unité nécessite des amplificateurs de puissance pour délivrer juste la bonne quantité de courant. C'est ici qu'un transistor de puissance devient utile.

Chez OurPCB, nous avons tous les aperçus clés sur tout type de transistor. Néanmoins, l'accent sera mis sur les transistors de puissance pour ce guide. De plus, il expliquera le principe opérationnel, les avantages et inconvénients, parmi d'autres aperçus clés.

Qu'est-ce qu'un Transistor de Puissance ?

Fig 1 : Un Ingénieur Électronicien Travaillant sur un Circuit Imprimé

C'est un type de transistor qui est clé dans la commutation et l'amplification de signaux électroniques et de puissance électrique. Vous trouverez ce transistor dans les systèmes d'alimentation et les amplificateurs de haute puissance. Principalement, c'est un transistor à jonction, mais vous pouvez le considérer comme un transistor à effet de champ semi-conducteur.

Alors que sa structure est différente des autres transistors, il fonctionne sous le même principe.

Néanmoins, pour le transistor de puissance, vous trouverez des caractéristiques contrôlées uniques. Par exemple, l'alimentation du courant d'entrée à la borne de base l'allume. D'autre part, l'enlèvement du signal de contrôle éteindra le transistor de puissance.

Types de Transistors de Puissance

Fig 2 : Différents Types de Transistors

Les suivants sont les différents transistors qui sont courants dans les circuits de contrôle de puissance :

Transistor à Jonction Bipolaire (BJT)

Ce type de transistor a des trous et des électrons comme porteurs de charge. Ainsi, nous pouvons le considérer comme ayant deux polarités ; d'où le nom - transistors bipolaires. Il est utile comme commutateur et amplificateur, en faisant un dispositif important de contrôle de courant.

Caractéristiques du BJT de puissance incluent :

• Il est essentiel dans l'utilisation de haute puissance.
• Il comporte une chute de tension en état passant plus élevée que les autres types de transistors.
• Une capacité de transport de courant plus élevée.
• Une tension de claquage élevée.
• Il est aussi plus grand que le transistor moyen. C'est impératif pour permettre au courant maximal de circuler.

Transistor à Effet de Champ Métal-Oxyde-Semi-conducteur (MOSFET)

Fig 3 : Transistor MOSFET Électronique DPAK

Le MOSFET est un type de transistor à effet de champ avec trois bornes. Elles incluent la base, la source et le drain. Le fonctionnement d'un MOSFET de puissance repose principalement sur la largeur de son canal. Par exemple, à une largeur de canal large, la performance du transistor sera optimale.

Les caractéristiques des MOSFET de puissance incluent :

• Le transistor est utile comme contrôleur de tension
• Pendant le fonctionnement, il n'a pas besoin de courant d'entrée
• Il est aussi caractérisé par une impédance d'entrée élevée

Transistor à Induction Statique

Fig 4 : Transistors de Puissance

Le transistor a trois bornes. De plus, il a une fréquence orientée verticalement et transmet une haute puissance. Il a une tension de claquage plus élevée que les FET conventionnels - transistors à effet de champ.

Ses propriétés clés incluent :

• Moins de bruit que les autres FETs
• Résistance de borne faible
• Il s'allume et s'éteint en quelques secondes
• Il comporte un canal relativement court

Transistor Bipolaire à Grille Isolée (IGBT)

Fig 5 : Transistors IGBT Puissants

C'est un amalgame d'un FET et d'un transistor BJT. La fonction de ce transistor repose sur sa grille à partir de laquelle vous pouvez l'allumer ou l'éteindre. Vous les trouverez couramment dans les gadgets d'électronique de puissance comme les systèmes d'alimentation, les onduleurs et les convertisseurs.

Ils sont caractérisés par :

• Un gain de puissance relativement élevé,
• Des pertes significativement limitées à l'entrée du circuit.

Fonctionnement du Transistor de Puissance

Fig 6 : Transistors BJT

Tout transistor bipolaire de puissance (BJT) typique comportera quatre zones de fonctionnement. Elles incluent :

• Région active
• Zone de quasi-saturation
• Zone de dure saturation
• Région de coupure

Vous pouvez avoir le transistor dans la zone de coupure si vous le polarisez en inverse sous deux conditions. Elles incluent :

• Connecter sa borne de base à la borne négative et la borne d'émetteur à la borne positive,
• Connecter sa borne de collecteur à la borne négative et la borne de base à la borne positive.

Deuxièmement, le transistor est dans un état inactif si vous atteignez :

• Une jonction émetteur-base en polarisation directe et une région collecteur-base en polarisation inverse.

Ensuite, votre transistor sera dans le statut de quasi-saturation lorsque vous polariserez en direct la base-émetteur et collecteur-base. Enfin, il sera dans les régions de dure saturation lorsque vous polariserez en direct la base-émetteur et collecteur-base.

Avantages et Inconvénients de l'Utilisation du Transistor de Puissance

Fig 7 : Différents Types de Transistors

Avantages des transistors de puissance

• Densité de courant élevée
• Tension directe faible
• Gain de tension élevé
• Large bande passante de gain

Inconvénients des transistors de puissance

• Plus bruyants que les autres types de transistors
• Ils sont relativement plus complexes à contrôler
• Faible stabilité thermique

Applications

Fig 8 : Panneau de Contrôle d'Amplificateur

• Ils sont utiles dans les relais
• Essentiels dans les amplificateurs de puissance
• Vous les trouverez aussi dans les convertisseurs DC-DC
• Utiles dans les circuits de contrôle de puissance
• Enfin, ils trouvent aussi leur utilité dans les alimentations à découpage (SMPS)

Différence Entre un Transistor et un Transistor de Puissance ?

Un transistor est un dispositif électronique avec trois ou quatre bornes en structure. L'application d'une tension d'alimentation à l'une de ses bornes cause un changement de courant dans une autre borne. Ainsi, son fonctionnement est synonyme du fonctionnement d'un amplificateur ou commutateur.

Inversement, un transistor de puissance est comme un dissipateur thermique. Il est significatif pour protéger le circuit contre les dommages. Aussi, il est relativement plus grand que le transistor normal moyen.

Conclusion

Comme vous l'avez vu, presque tous les systèmes numériques doivent avoir un transistor de puissance. Ils sont particulièrement significatifs dans les circuits de commutation, les systèmes de puissance et les applications audio. Aussi, pour toute question, contactez-nous.