Transistors - Principes de base, types et modes de montée en puissance

Introduction au transistor:

Auparavant, le composant critique et important d'un appareil électronique était un tube à vide, c'est un tube électronique utilisé pour contrôler le courant électrique . Les tubes à vide fonctionnaient mais ils sont volumineux, nécessitent des tensions de fonctionnement plus élevées, une consommation d'énergie élevée, un rendement inférieur et des matériaux émettant des électrons de cathode sont épuisés en fonctionnement. Donc, cela s'est terminé par de la chaleur qui a raccourci la durée de vie du tube lui-même. Pour surmonter ces problèmes, John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley ont inventé un transistor chez Bell Labs en 1947. Ce nouvel appareil était une solution beaucoup plus élégante pour surmonter de nombreuses limitations fondamentales des tubes à vide.

Le transistor est un dispositif semi-conducteur qui peut à la fois conduire et isoler. Un transistor peut agir comme un interrupteur et un amplificateur. Il convertit les ondes audio en ondes et résistances électroniques, contrôlant le courant électronique. Les transistors ont une très longue durée de vie, des dimensions plus petites, peuvent fonctionner sur des alimentations à tension plus faible pour une plus grande sécurité et ne nécessitent aucun courant de filament. Le premier transistor a été fabriqué avec du germanium. Un transistor remplit la même fonction qu'une triode à tube à vide mais en utilisant des jonctions semi-conductrices au lieu d'électrodes chauffées dans une chambre à vide. C'est la pierre angulaire des appareils électroniques modernes et on la trouve partout dans les systèmes électroniques modernes.

Bases du transistor:

Un transistor est un appareil à trois bornes. À savoir,

• Base: C'est responsable de l'activation du transistor.
• Collecteur: C'est le fil positif.
• Emetteur: C'est le fil négatif.

L'idée de base d'un transistor est qu'il vous permet de contrôler le flux de courant à travers un canal en faisant varier l'intensité d'un courant beaucoup plus petit qui circule dans un deuxième canal.

Types de transistors:

Il existe deux types de transistors présents: les transistors à jonction bipolaire (BJT), les transistors à effet de champ (FET). Un petit courant circule entre la base et l'émetteur, la borne de base peut contrôler un flux de courant plus important entre le collecteur et les bornes de l'émetteur. Pour un transistor à effet de champ, il possède également les trois bornes, elles sont grille, source et drain, et une tension à la grille permet de contrôler un courant entre source et drain. Les schémas simples de BJT et FET sont présentés dans la figure ci-dessous:

Transistor à jonction bipolaire (BJT)

Transistors à effet de champ (FET)

Comme vous pouvez le voir, les transistors sont disponibles dans une variété de tailles et de formes différentes. Une chose que tous ces transistors ont en commun est qu'ils ont chacun trois conducteurs.

• Transitor à jonction bipolaire:

Un transistor à jonction bipolaire (BJT) a trois bornes connectées à trois régions semi-conductrices dopées. Il est livré avec deux types, P-N-P et N-P-N.

Transistor P-N-P, constitué d'une couche de semi-conducteur dopé N entre deux couches de matériau dopé P. Le courant de base entrant dans le collecteur est amplifié à sa sortie.

C'est-à-dire lorsque le transistor PNP est passant lorsque sa base est tirée vers le bas par rapport à l'émetteur. Les flèches du transistor PNP symbolisent le sens de circulation du courant lorsque l'appareil est en mode de transmission actif.

Transistor N-P-N constitué d'une couche de semi-conducteur dopé P entre deux couches de matériau dopé N. En amplifiant le courant de la base, nous obtenons le courant élevé du collecteur et de l'émetteur.

C'est lorsque le transistor NPN est sur ON lorsque sa base est tirée vers le bas par rapport à l'émetteur. Lorsque le transistor est à l'état passant, le courant circule entre le collecteur et l'émetteur du transistor. Sur la base des porteurs minoritaires dans la région de type P, les électrons se déplacent de l'émetteur au collecteur. Il permet un plus grand courant et un fonctionnement plus rapide pour cette raison, la plupart des transistors bipolaires utilisés aujourd'hui sont NPN.

• Transistor à effet de champ (FET):

Le transistor à effet de champ est un transistor unipolaire, un FET à canal N ou un FET à canal P sont utilisés pour la conduction. Les trois bornes du FET sont la source, la porte et le drain. Les FET de base à canal n et à canal p sont indiqués ci-dessus. Pour un FET à canal n, le dispositif est construit à partir d'un matériau de type n. Entre la source et le drain, un matériau de type alors agit comme une résistance.

Ce transistor contrôle les porteurs positifs et négatifs concernant les trous ou les électrons. Le canal FET est formé en déplaçant des porteurs de charge positifs et négatifs. Le canal de FET qui est fait de silicium.

Il existe de nombreux types de FET, MOSFET, JFET, etc. Les applications des FET sont dans un amplificateur à faible bruit, un amplificateur tampon et un commutateur analogique.

Biais de transistor à jonction bipolaire

Les transistors sont les dispositifs actifs à semi-conducteurs les plus importants, essentiels pour presque tous les circuits. Ils sont utilisés comme interrupteurs électroniques, amplificateurs, etc. dans les circuits. Les transistors peuvent être NPN, PNP, FET, JFET, etc. qui ont des fonctions différentes dans les circuits électroniques. Pour le bon fonctionnement du circuit, il est nécessaire de polariser le transistor à l'aide de réseaux de résistances. Le point de fonctionnement est le point sur les caractéristiques de sortie qui indique la tension collecteur-émetteur et le courant du collecteur sans signal d'entrée. Le point de fonctionnement est également appelé point de polarisation ou point Q (point de repos).

La polarisation est appelée à fournir des résistances, des condensateurs ou une tension d'alimentation, etc. pour fournir des caractéristiques de fonctionnement appropriées des transistors. La polarisation CC est utilisée pour obtenir le courant de collecteur CC à une tension de collecteur particulière. La valeur de cette tension et de ce courant est exprimée en termes de point Q. Dans une configuration d'amplificateur à transistor, l'IC (max) est le courant maximal qui peut circuler à travers le transistor et VCE (max) est la tension maximale appliquée à travers l'appareil. Pour faire fonctionner le transistor comme un amplificateur, une résistance de charge RC doit être connectée au collecteur. La polarisation règle la tension et le courant de fonctionnement CC au niveau correct afin que le signal d'entrée CA puisse être correctement amplifié par le transistor. Le point de polarisation correct se situe quelque part entre les états complètement ON ou complètement OFF du transistor. Ce point central est le point Q et si le transistor est correctement polarisé, le point Q sera le point de fonctionnement central du transistor. Cela aide le courant de sortie à augmenter et à diminuer lorsque le signal d'entrée oscille tout au long du cycle.

Pour régler le point Q correct du transistor, une résistance de collecteur est utilisée pour régler le courant du collecteur à une valeur constante et constante sans aucun signal dans sa base. Ce point de fonctionnement continu continu est défini par la valeur de la tension d'alimentation et la valeur de la résistance de polarisation de base. Les résistances de polarisation de base sont utilisées dans les trois configurations de transistor telles que les configurations de base commune, de collecteur commun et d'émetteur commun.

Modes de biais:

Voici les différents modes de polarisation de la base du transistor:

1. Polarisation actuelle:

Comme le montre la figure 1, deux résistances RC et RB sont utilisées pour régler la polarisation de base. Ces résistances établissent la région de fonctionnement initiale du transistor avec une polarisation de courant fixe.

Le transistor polarise en direct avec une tension de polarisation de base positive via RB. La chute de tension base-émetteur vers l'avant est de 0,7 volts. Par conséquent, le courant à travers RB est I_B= (V_DC- V_ÊTRE) / JE_B

2. biais de rétroaction:

La figure 2 montre la polarisation du transistor par l'utilisation d'une résistance de rétroaction. La polarisation de base est obtenue à partir de la tension du collecteur. La rétroaction du collecteur garantit que le transistor est toujours polarisé dans la région active. Lorsque le courant du collecteur augmente, la tension au niveau du collecteur chute. Cela réduit le variateur de base qui à son tour réduit le courant du collecteur. Cette configuration de rétroaction est idéale pour les conceptions d'amplificateurs à transistors.

3. Double polarisation de rétroaction:

La figure 3 montre comment la polarisation est obtenue à l'aide de doubles résistances de rétroaction.

En utilisant deux résistances RB1 et RB2, augmentez la stabilité concernant les variations de Beta en augmentant le flux de courant à travers les résistances de polarisation de base. Dans cette configuration, le courant dans RB1 est égal à 10% du courant du collecteur.

4. Biais de division de tension:

La figure 4 montre la polarisation du diviseur de tension dans laquelle deux résistances RB1 et RB2 sont connectées à la base du transistor formant un réseau diviseur de tension. Le transistor est polarisé par la chute de tension à travers RB2. Ce type de configuration de polarisation est largement utilisé dans les circuits amplificateurs.

5. Double polarisation de base:

La figure 5 montre une double rétroaction pour la stabilisation. Il utilise à la fois le retour de base de l'émetteur et du collecteur pour améliorer la stabilisation en contrôlant le courant du collecteur. Les valeurs de résistance doivent être sélectionnées pour régler la chute de tension à travers la résistance de l'émetteur à 10% de la tension d'alimentation et le courant à travers RB1, 10% du courant du collecteur.

Avantages du transistor:

1. Plus petite sensibilité mécanique.
2. Coût inférieur et taille plus petite, en particulier dans les circuits à petit signal.
3. De faibles tensions de fonctionnement pour une plus grande sécurité, des coûts réduits et des dégagements plus serrés.
4. Durée de vie extrêmement longue.
5. Aucune consommation d'énergie par un radiateur cathodique.
6. Commutation rapide.

Il peut prendre en charge la conception de circuits à symétrie complémentaire, ce qui n'est pas possible avec des tubes à vide. Si vous avez des questions sur ce sujet ou sur les projets électroniques laissez les commentaires ci-dessous.