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1. MODULES EDUCATIFS Pour l ENSEIGNEMENT et la PRATIQUE de l ELECTRONIQUE www cebek com D EDU 00 I Les Transistors bipolaires NPN et PNP o TD KRISSY S Y Eune d D e L Edu 007 d crit les bases du fonctionnement des transistors bipolaires NPN et PNP Les diff rentes exp riences du module permettent de monitoriser les trois r gions de fonctionnement du transistor active coupure et saturation n cessitant seulement un alimentateur et un multim tre pour pouvoir les d velopper Cette le on pratique est fournie avec des sch mas de fonctionnement interne de la structure du transistor Le on pratique l Le transistor bipolaire D finition et fonctionnement Le on pratique 2 Fonctionnement du transistor comme source de courant Le on pratique 3 Le transistor interrupteur NPN Le on pratique 4 Le transistor interrupteur PNP LV SY Le on pratique 5 Balance R S avec transistors EDU 00 7 Les transistors bipolaires NPN et PNP Garantie et Consid rations Les modules Educatifs Cebek de la s rie EDU pr sentent plusieurs le ons pratiques pour analyser exp rimenter et apprendre les connaissances de base sur le th me en question Leur fonction n est cependant pas de faire un mini cours sur chaque mati re mais de compl menter de servir de base et de permettre l exp rimentation sur le mat riel th orique du professeur Pour cette raison nous recommandons l utilisati
2. amplification mais un travail en commutation Dans la le on pratique 3 on utilise un collecteur 5 transistor NPN BC547 pour configurer un base D transistor qui travaille en commutation ou ne interrupteur Le symbole lectrique du metteur 595 E NPN est repr sent comme l indique le Symbole gt sch ma o appara t galement la lectrique configuration des pins du BC547 v e Le fonctionnement d un transistor bipolaire en mode commutation quivaut toujours un fonctionnement en mode coupure ou en mode saturation avec une tension de contr le et une tension de sortie Il faut utiliser deux voltm tres un VCC entre les points tests TP4C et TP4B pour monitoriser la tension de contr le du circuit et un autre entre TP4A et TP4B pour la lecture de la tension de sortie interrupteur SWI assume la tension de contr le Il applique la base du transistor polaris e par l interm diaire de R4 la valeur de Vcc ou il l envoit la masse Lorsque TP4C est connect e la masse le transistor se situera dans la PER zone de coupure et la tension 5 LD2 0 5 mm Red VCC Test Point T2 BC 547 4K7 0 5W TP4B collecteur metteur sera gale la TP4C Test Point tension maximale fournie par le Test Point s es Sh ma lectrique de la le on pratique 3 Si Vcc 8 2 V approx Vce Vcc Vled Le transistor en mode coupure quivaut un circuit ouvert par c
3. gal le gt Courant A partir de la relation des trois courants du transistor on obtient les param tres qui tablissent le gain et que chaque fabricant offrira dans ses caract ristiques La valeur Alfa de D C est gale au quotient du r sultat obten par la division de Ic par le La valeur de Beta en D C d un transistor correspond la valeur obtenue en divisant Ic par Ib Electrons de l Emetteur EDU 007 Les transistors bipolaires NPN et PNP a Le on pratique 2 Fonctionnement du transistor comme source de courant La valeur Beta en continu repr sente le gain de courant d un transistor et permet d obtenir par l interm diaire d un faible courant de base un courant tr s sup rieur du collecteur En appliquant les formules suivantes selon la valeur de Ib ou de lc on peut obtenir l amplification du transistor avec la valeur Beta 1b 1C Ic Bac Ib Bac Valeur Beta en continu Bdc Ib Courant de Base lc Courant du Collecteur Le transistor peut travailler en trois zones de fonctionnement la zone active la zone de coupure et la zone de saturation La le on pratique 2 montre une application de fonctionnement du transistor dans la zone active par l interm diaire d une polarisation de l metteur Le circuit fonctionne comme une source de vec courant constant en adaptant les changements de la tension d alimentation pour maintenir toujours un m me courant d metteur Cet
4. ation on remarque que les deux fonctionnent comme une porte invers e Dans le NPN une tension positive fournit le n gatif la charge et dans le PNP le n gatif fournit la tension positive la charge Ainsi quelque soit le signal de contr le on peut contr ler l activation d sactivation d un second signal en utilisant le transistor correspondant Fonctionnement du transistor en mode Commutation Signal de Contr le Circuit de sortie EDU 007 Les transistors bipolaires NPN et PNP e Le on pratique 5 Balance R S avec transistors La le on pratique 5 profite du fonctionnement du transistor en commutation pour r aliser un multivibrateur stable La principale application de ce dernier est d obtenir deux tats logiques dans chaque sortie z ro ou un logiques oppos s entre eux Toute l information digitale se codifie de la m me mani re z ros ou uns logiques connu sous le nom de code binaire Dans de nombreuses applications il est n cessaire en plus du signal m me et selon ses changements qu il soit indiqu avec un r sultat oppos exprim comme signal refus VCC VCC l R8 l R10 820 0 5W 820 0 5W M 0 5 mm Green M 0 5 mm Red SP1 Push Button Push Button TP6A Test Point Test Point T4 BC547 10K 0 5W 10K 0 5W TP6B Test Point Test Point Sch ma Electrique de la Le on pratique 5 e Afin d illustrer le fonctionnement de la le on pratique on doit monitoriser le
5. ller et vous apporter une aide sur les concepts d crits Dans le circuit chaque le on pratique sera d limit e par un rectangle avec le num ro correspondant Une ou plusieurs exp rimentations seront d crites sur cette le on Alimentation du module Le module doit tre aliment par une tension de 12 VD C Il faudra utiliser une source d alimentation stabilis e de laboratoire ou bien la source d alimentation Cebek FE I 13 L alimentation du circuit se r alise uniquement par l interm diaire du connecteur m le de la plaque aucun type de signal ne devra tre inject sur n importe quel autre terminal du circuit Une fois aliment le circuit fournit des tensions n cessaires pour exp rimenter sur chaque le on pratique Pour la connexion de l alimentation le module dispose d un c ble dont l une des extr mit s pr sente un connecteur m le et l autre des terminaux nus du c ble Connectez chacun des terminaux la sortie correspondante de la source d alimentation en respectant la polarit du connecteur Pour finir vous pourrez l ins rer dans le module Remarque le fusible du circuit est de 200 mA Connecteur femelle Connecteur m le Mat riel n cessaire Vous n aurez besoin d aucun mat riel ni de composants additionnels pour exp rimenter avec ce module Il suffira des instruments de mesure n cessaires pour pouvoir obtenir et comparer les valeurs des le ons pratiques Pour ce module vous aurez besoin d un ou p
6. lusieurs multim tres avec sa fonction de voltm tre ou amp rem tre Si vous disposez d un Oscilloscope vous pourrez aussi l utiliser pour remplacer le voltm tre Bibliographie Principes de l Electronique E McGraw Hill Auteur Albert Paul Malvino Sur Google Le transistor bipolaire BC547 BC557 EDU 007 Les transistors bipolaires NPN et PNP a Le on pratique l Le transistor bipolaire D finition et fonctionnement Le transistor a t invent en 1951 par le physicien William Schockley Son analyse des porteurs minoritaires dans l union P N et leur r le dans l injection et la recollection des porteurs ont permis la cr ation du transistor d union form d une planche de mat riaux P N P Le nouveau composant avec seulement un courant minime de basse imp dance produisait une augmentation consid rable de puissance haute imp dance ce qui ouvrirait les portes l amplification de signaux de radio et t l vision Le transistor pouvait galement agir comme interrupteur de courant en r alisant des op rations binaires Ainsi plus tard l int gration d un ensemble de transistors sur un fragment en silicium donna naissance au circuit int gr et avec celui ci le point de d part transcendantal de l lectronique et de l informatique e Un transistor peut tre en silicium ou en germanium La diff rence principale entre l un et l autre r side sur la valeur des barri res de potentiel 0 7 V 25 C po
7. on des modules EDU sous la supervision et l attention de l enseignant Cebek n offre pas de service de consultations en ce qui concerne la th orie ou les principes de fonctionnement concernant le sujet trait par le module Il offre seulement une assistance technique relatives aux questions ou aux probl mes manant du fonctionnement intrins que du circuit Tous les modules Cebek de la s rie EDU b n ficient d une garantie totale de 3 ans en composants et main d uvre Les pannes ou dommages d des causes externes au circuit des connexions erron es ou une installation ou un fonctionnement non sp cifi s dans la documentation du module ne seront pas couverts par la garantie il en sera de m me pour toutes erreurs de manipulations Pour tout probl me il faudra pr senter la facture d achat de l appareil Pour contacter le d partement technique envoyez un message sat cebek com ou un fax au N 34 93 432 29 95 ou encore un courrier l adresse suivante CEBEK c Quetzal 17 21 08014 Barcelona SPAIN e R glementation et Identification des El ments de la s rie EDU Pour faciliter une identification rapide et une r glementation unique pour les diff rentes le ons pratiques et circuits des modules ducatifs Cebek tous les l ments communs r pondent un code de couleur ou une forme Test Point TP Il permet de connecter les pointes de l oscilloscope ou du multim tre pour r aliser les lectures des param
8. ons quent le circuit du led ne peut pas se connecter la masse et permettre son illumination En commutant SW et en injectant Vcc dans TP4C le transistor passera la zone de saturation et se comportera comme un court circuit un interrupteur ferm permettant ainsi que le circuit du led se ferme la masse et donc s illumine Afin d assurer un fonctionnement du transistor dans la zone de saturation on recherche la saturation dure gr ce laquelle on s assure que le transistor travaille De mani re pratique il existe une norme pour assurer la saturation dure d un transistor qui consiste utiliser une r sistance de base 10 fois sup rieure la r sistance de collecteur Circuit quivalent du transistor de la le on pratique dans vcc vec LD2 LD2 0 5 mm Red 0 5 mm Red Zone de coupure RS Zone de saturation 470 0 5W 470 0 5W TP4A TP4A EDU 007 Les transistors bipolaires NPN et PNP e Le on pratique 4 Le transistor interrupteur PNP Le fonctionnement du transistor en mode commutation n est pas restreint seulement au NPN logique la polarisation de base est galement utilis e de la m me mani re dans les transistors PNP metteur L quivalent du transistor BC547 en base 5 configuration PNP est le transistor BC557 HiL 5 celui ci maintient la m me configuration collecteur eiS F des pins et les caract ristiques sont Symbole cs gt presq
9. s tensions Vce de chaque transistor Pour cela il faut connecter un voltm tre entre TP6A et TP6B et un autre entre les points tests TP7 L exercice consiste d nommer chaque bouton poussoir selon le fonctionnement de la balance R ou S On l appelle balance RS parce qu un signal de contr le situe la sortie du transistor principal ou Q haut niveau appel S Set Lorsque l autre signal R Reset est activ la sortie du transistor principal est plac e bas niveau L autre transistor fonctionne toujours de mani re inverse au principal dont la sortie est appel e Q Q En activant le bouton poussoir vert la base de T5 est envoy e la masse par l interm diaire de RI I Le transistor s tablit en mode coupure et Vce Vcc Vled La tension Vce du transistor T5 par l interm diaire de R9 situe le T4 en mode saturation ce dernier fonctionnant en tant que court circuit permet l illumination du led vert et maintient galement T5 en mode coupure En activant le bouton poussoir rouge le proc d se r p tera en changeant l tat des modes coupure et saturation des transistors et en permettant l illumination du led rouge
10. te application a une utilit sp ciale dans les circuits d alimentation de i leds Le potentiom tre RVI et R2 constituent un diviseur de tension qui permet d ajuster l alimentation du circuit de la le on pratique Vcd entre 4 5 et 8 5 V approximativement Le led plac en s rie Kee devrait modifier sa luminosit selon l alimentation appliqu e mais paradoxalement le courant reste inalt r La source d alimentation constante sur la base tablie environ 3 1 V et la r sistance d metteur permettent un LD1 0 5 mm Green Test Point courant constant de collecteur metteur Installez un voltm tre entre les points tests TPIA et TPIB et un autre voltm tre entre TP2A y TP2B installez aussi un amp rem tre entre TP3A et TP3B en retirant le jumper afin de permettre la lecture en s rie Comme l indique le sch ma une augmentation de Vc est absorb e proportionnellement par Vce 6V Test Point JP1 le lc JUMPER TP3B Test Point R3 150 0 5W Sch ma Electrique de la Le on pratiqu Vc 5y Ve Vbb 0 7 aN Ve Vcd lc 3V Vce Re 2V Vce Vc Ve 1V Vcd OV sv 6V 7N 8 V 9y EDU 007 Les transistors bipolaires NPN et PNP a Le on pratique 3 Le transistor interrupteur NPN En plus du fonctionnement dans la zone active un transistor peut aussi agir dans des zones d nomm es zone de coupure et zone de saturation dont la fonction primordiale n est pas l
11. tres relatifs la le on pratique Selon sa couleur il indiquera que le Test Point TP est connect au positif ou au n gatif du circuit lecture de courant de tension charge etc TP circuit TP circuit TP Tension TP Courant Rouge Noir Jaune Bleu 5 Sans courant ou TP AC Blanc Commutateur Interrupteur Selon la couleur du capuchon vous contr lerez le voltage le courant ou l alimentation f Alimentation Courant Tension Lo ji ue Rouge Bleu Jaune Jumper Point important Il permet de fermer ou Point important rappel ou partie d ouvrir un signal ou circuit m moriser Avant de commencer une le on pratique il est important de lire attentivement son manuel d instructions et les indications correspondantes R alisez correctement les connexions au niveau des points de contact indiqu s sinon les mesures qui d pendent de ces connexions seront confuses ou incorrectes Ne pas r aliser ni court circuiter des connexions non sp cifi es dans les instructions car le circuit pourrait tre endommag Si la led de l alimentation PWR ne s allume pas ou si sa fonction cesse soudainement d connectez vite l alimentation du dispositif et v rifiez qu il ne se produise aucun court circuit ainsi que l tat du fusible Bien que les le ons d crites puissent se r aliser en suivant les indications du manuel nous vous recommandons la supervision d un enseignant pouvant vous consei
12. ue identiques Le symbole lectrique lectrique E du PNP est diff rent du NPN comme le 9 montre le sch ma a Un transistor PNP monte les zones dop es contrairement un NPN donc son fonctionnement doit tre consid r en mode invers Dans la le on pratique 3 on commutait le circuit la masse par l interm diaire de l metteur la charge tait r f r e au positif Avec le PNP en change le circuit se commutera au positif et la charge se r f rera au n gatif Connectez un voltm tre entre les points tests TP5C et TP5B vce pour monitoriser la tension de contr le du circuit et un autre voltm tre entre TP5A et TP5B VCC T3 BC557 AK7 0 5 W pour le circuit de sortie La Switch 2Pos tension de contr le s injecte a TestPoint galement par l interm diaire Test Point R7 d un interrupteur dans ce cas ADO OU SW sur la r sistance de base R6 Cependant ici lorsque LD3 TP5C est connect Vcc le X Q gt mm Red transistor T3 agira dans la Taz zone de coupure et fonctionnera comme un interrupteur ouvert Test Point en emp chant l alimentation du led Sch ma Electrique de la Le on pratique 4 Lorsque TP5C est connect la masse le transistor T3 demeurera satur et se comportera comme un interrupteur ferm Vce sera gale la tension maximale permise par le circuit Vcc Vled et le led s illuminera En observant le fonctionnement des deux transistors NPN et PNP en commut
13. ur le transistor en silicium et 0 3 V pour celui en germanium Bien que leur fonctionnement lectrique soit similaire le transistor en silicium est le plus commun et le plus utilis dans le secteur industriel Le transistor se divise en trois zones de dopage l metteur la base et le collecteur Lorsque la configuration enferme une zone P entre deux N on l appelle transistor NPN et lorsque c est une zone N qui est limit e entre deux zones P il s agit d un transistor PNP Les unions entre les zones de dopage se situent entre l metteur et la base et entre la base et le collecteur En appliquant une source d alimentation entre la base et l metteur Vbb les lectrons libres de l metteur se d placent jusqu la base Etant donn que celle ci est tr s troite et qu elle n est pratiquement pas dop e elle permet aux lectrons de disposer du temps de vie n cessaire pour se glisser jusqu au collecteur et pour circuler travers Rc jusqu au positif de la source Vcc le pourcentage de perte dans la base travers Rb jusqu au positif de Vbb es tr s bas Polarisation du transistor normalement inf rieur 1 L metteur agit comme un g n rateur d lectrons donc on d finit le Ib lc Cependant tant donn que le courant lc de base est tr s faible Ib en comparaison avec celui du collecteur il se peut que lc soit le approximativement 7 gt Flux d Electrons

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