Transistor de puissance - Tout ce que vous devez savoir

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

Chez OurPCB, nous avons toutes les informations clés sur tout type de transistor. Néanmoins, l'accent sera mis sur les transistors de puissance pour ce guide. En outre, il expliquera le principe opérationnel, les avantages et les inconvénients, entre autres informations clés.

Qu'est-ce que le transistor de puissance ?

Fig 1 :Un ingénieur en électronique travaillant sur un circuit imprimé

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

Bien que sa structure soit différente des autres transistors, il fonctionne selon le même principe.

Néanmoins, pour le transistor de puissance, vous trouverez des caractéristiques contrôlées uniques. Par exemple, la fourniture de courant d'entrée à la borne de base l'active. D'autre part, la suppression du signal de commande éteindra le transistor de puissance.

Types de transistors de puissance

Fig 2 :Différents types de transistors

Voici 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 de transistors bipolaires. Il est utile comme interrupteur et amplificateur, ce qui en fait un important dispositif de contrôle du courant.

Les caractéristiques de la puissance BJT incluent :

• Il est essentiel en cas d'utilisation à haute puissance.
• Il présente une chute de tension à l'état passant plus élevée que les autres types de transistors.
• Une capacité de transport de courant plus élevée.
• A une tension de claquage élevée.
• Il est également plus grand que le transistor moyen. Il est impératif de laisser passer un maximum de courant.

Transistor à effet de champ semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET)

Fig 3 :Transistor électronique MOSFET DPAK

Le MOSFET est un type de transistor à effet de champ à trois bornes. Ils comprennent les bornes de base, de source et de drain. Le fonctionnement d'un MOSFET de puissance repose principalement sur la largeur de son canal. Par exemple, à une large largeur de canal, les performances du transistor seront optimales.

Les caractéristiques des MOSFET de puissance incluent :

• Le transistor est utile comme contrôleur de tension
• Pendant le fonctionnement, il n'a pas besoin d'un courant d'entrée
• Il se caractérise également 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 puissance élevée. Il a un claquage de tension plus élevé que les transistors à effet de champ FET conventionnels.

Ses principales propriétés incluent :

• Moins de bruit que les autres FET
• Faible résistance terminale
• Il s'éteint et s'allume en quelques secondes
• Il dispose d'un canal relativement court

Transistor bipolaire à grille isolée (IGBT)

Fig 5 :Puissants transistors IGBT

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'activer ou le désactiver. Vous les trouverez généralement dans les gadgets électroniques de puissance tels que les systèmes d'alimentation, les onduleurs et les convertisseurs.

Ils se caractérisent par :

• Un gain de puissance relativement élevé,
• Pertes considérablement limitées à l'entrée du circuit.

Fonctionnement du transistor de puissance

Fig 6 :Transistors BJT

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

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

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

• 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 obtenez :

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

Ensuite, votre transistor sera dans l'état de quasi-saturation lorsque vous polarisez en direct la base-émetteur et le collecteur-base. Enfin, ce sera dans les régions de saturation dure lorsque vous polarisez en avant la base-émetteur et le collecteur-base.

Avantages et inconvénients de l'utilisation du transistor de puissance

Fig 7 :Différents types de transistors

Avantages des transistors de puissance

• Haute densité de courant
• Tension directe basse
• Gain haute tension
• Gain de bande passante important

Inconvénients des transistors de puissance

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

Applications

Fig 8 :Panneau de configuration de l'amplificateur

• Ils sont utiles dans les relais
• Essentiel dans les amplificateurs de puissance
• Vous les trouverez également dans les convertisseurs DC-DC
• Utile dans les circuits de contrôle de puissance
• Enfin, ils trouvent également une utilisation dans les alimentations à découpage (SMPS)

Différence entre un transistor et un transistor de puissance ?

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

A l'inverse, un transistor de puissance est comme un dissipateur de chaleur. Il est important de protéger le circuit contre les dommages. De plus, 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 importants dans les circuits de commutation, les systèmes d'alimentation et les applications audio. Aussi, pour toute question, contactez-nous.