minilabo 004
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1. 11 Redressement command Principe 12 Redressement command double alternance 13 Alimentation d une machine courant continu gr ce aux livres de r f rences qui vous sont propos s Bonne exp rimentation tous aide m moire qui nonce les principales lois de l lectricit et de l lectronique un r sum de la technologie des composants un formulaire Cet ouvrage permet de d couvrir ou de retrouver facilement les principes et les notions fondamentales de l lectronique tout en vitant de 14 Onduleur assist 15 Redresseurs industriels 16 Gradateurs 17 Hacheur s rie Principe 18 Hacheur s rie avec charges inductive 19 Hacheur parall le 20 Hacheur r versible 21 Alimentation d coupage convertisseur fly bach 22 Alimentation d coupage forward 23 Onduleurs deux transistors 24 Onduleur en pont 25 Onduleur MPLI 26 Onduleurs Applications 27 Syst mes command s 28 Syst mes asservis 29 R gulation de la vitesse d un moteur 30 Pr cision et stabilit 31 Transducteurs et capteurs minilabo Dossier L amplification Un amplificateur lectronique ou amplificateur ou ampli est un syst me lectronique augmentant la tension et ou l intensit d un signal lectrique L nergie n cessaire l amplification est tir e de l alimentation du syst me Un amplificateur2. est la r sistance d entr e du Fr Ti y g transistor is Jp Ay est le coefficient de r action H g z a gN dont le graphique montre qu il AVC F est sensiblement nul dans ce cas Notons en outre que sur trois quadrants les diff rentes courbes correspondant aux diverses valeurs de la troisi me variables prise pour constante VCE par exemple dans les deux quadrants de gauche sont tr s proches les unes des autres et dans la pratique eu gard aux dispersions de fabrication qui ne permettent pas de garantir l identit absolue de ces courbes pour diff rents transistors suppos s de m me type m me num ro de code d identification on admettra que ces variations sont n gligeables En cons quence le quadrant 4 sera inutilis ue est nul Dans le quadrant 3 on consid rera une seule et unique courbe reliant VBE et IB pour toute valeur de VCE de m me dans le quadrant 2 on admettra une seule courbe reliant IC et IB pour tout VCE et de plus on assimilera le plus souvent cette courbe une droite B b ta constant Pour aller plus loin Type Maximum rating Characteristics at 25 C T Ptot h21E VCHSAT IC 1B fT min MPN PNP mW VCEO W max max v mA IMHz max dB _ 625 5 100 630 0 7 0 7 500450 200 _ BC327 16 100 oo S S S _BC327 25 _ wo so J f S _BC327 40 250 ewa J f e _ BC324_ 625 25 100 630 orz 50w50 2008 _ BC328 16 wo 250 J
3. Sommaire Shopping Courrier Le dossier Pour aller plus loin Technologie Le gadget Courbes du tr Page 6 Robot Mr BASIC Page 12 minilabo mars 2015 N 4 Le transistor bipolaire ttp www minilabo be Re ss l a Aa th p m ne Damage L LIT RSESS EPP COICENIINTIPNEISS iF tree Per TTT TERTE dE AAA AT APS LEE ET TR EN mij y t AE Laboratoires Bell Les Laboratoires Bell Bell Telephone Laboratories ou AT amp T Bell Laboratories plus connus sous l appellation de Bell Labs furent fond s en 1925 et implant s Murray Hill dans l tat am ricain du New Jersey En 2009 ils font partie du centre de recherche et d veloppement d Alcatel Lucent Ils ont d pos plus de 25 000 brevets et en d posent actuellement 3 nouveaux chaque jour Les recherches men es aux laboratoires Bell ont eu une importance capitale dans des domaines tels que les t l communications r seau t l phonique transmission t l communications satellite etc et l informatique transistor Unix C et C etc Ce sont des Ib Bell que proviennent aussi la cellule photo lectrique et le laser et l extraordinaire d veloppement des communications par fibre optique Le XS 1 rebaptis X 1 en 1962 est un avion exp rimental moteur fus e Il est le premier appareil franchir le mur du son en vol horizontal le 14 octobre 1947 D velopp sp cifiquement dans ce but dans le cadre du prog
4. J _ BC328 25 wo sa J S e _BC328 40 250 ea J o BCS46 500 e5 no 50 o6 1005 300 10 BCA Jo o OS n za y y S BCS466 J fJ z2 o J S BCS47 500 no 800 oe 1005 300 10 BCS47A Jo o OSJ y n zwa y y y S BCS47B Z J O J z2 o J S BCS47C Jo Soo d aa y aew y y y e BCS48 500 30 no 800 oe 1005 300 10 BCS48A J no 220 oo S S BCS488 J fJ z2 o J S BCS48C Jo o BCS43 500 30 200 800 0 6 1005 3008 805498 J J J 2m J S e BCC Z Jo Jo f aa j w y e e BC557 s00 5 75 75 0 65 1005 150 10 BCSSFA mo 230 J J o BCSS57B 20 o J J o BC558 500 30 75 850 065 1005 100 10 BCS58A mo 230 J Jo o BCS58B 20 so J J T BCS58C a seo J S S Description datasheet IC Ycee gt 1Y Am E m 2m lm 1 Vbe La figure Ic Vbe montre que pour un transistor travaillant dans la zone de saturation la tension Vbe varie fort peu En dessous de Vbe 0 65V le transistor ne conduit pas Lorsqu on d passe cette valeur appel e tension de seuil le courant collecteur augmente exponentiellement On d montre4 ainsi que le courant collecteur Ic est gal I I 1 Vee EXP e VEA Vih O IS correspond au courant de saturation de la jonction metteur base et VEA la tension d E
5. de Ib Lorsque le transistor travaille dans la zone lin aire il peut tre consid r comme un amplificateur de courant le courant de sortie Ic est proportionnel au courant d entr e Ib Le rapport Ic lb appel gain en courant du transistor est une des caract ristiques fondamentales de celui ci il est g n ralement not par la lettre grecque f Le B du transistor illustr vaut 100 IlI est important de tenir compte du fait que pour un transistor donn B augmente avec la temp rature Par ailleurs les B de transistors de m me type pr sentent une grande dispersion Cela oblige les constructeurs indiquer des classes de gain Si l on prend par exemple un transistor tr s r pandu comme le BC107 le gain en courant varie de 110 460 Le constructeur teste alors les transistors apr s fabrication et ajoute une lettre apr s le num ro pour indiquer la classe de gain B C caract ristiques statiques Les courants et tensions du transistor sont li s par les quations dites d Ebers et Moll selon le sch ma quivalent propos par ces deux chercheurs en 1954 et bien s r par les lois de Kirchhoff IB IE IC et VCE VBE VBC ce qui correspond 6 variables dont 2 sont ind pendantes et l on a pris l habitude de repr senter graphiquement leur relations par le biais d un diagramme quatre quadrants permettant de visualiser d un seul coup toutes les interactions entre ces grandeurs C Vog rosnl
6. 6 les Bell s lab cherchaient remplacer les commutateurs lectrom caniques des centraux t l phoniques par des dispositifs statiques plus fiables D autre part la seconde guerre mondiale provoqu un d veloppement rapide des semi conducteurs germanium pour r aliser les diodes de d tection des RADAR Les mat riaux semi conducteurs Les mat riaux semi conducteurs sont progressivement apparus avec la radio lectricit D abord la gal ne puis l oxyde de cuivre le s l nium et enfin le germanium Ces mat riaux taient poly cristallins et taient utilis s pour r aliser des d tecteurs et des redresseurs Les propri t s curieuses et m me versatiles de ces mat riaux ont interpell les chercheurs Les effets semi conducteurs ne sont apparus qu avec la mise au point de techniques de purification extr me Il faut en effet obtenir une puret de 10 12 pour pouvoir r aliser un transistor Les premiers mat riaux semi conducteurs modernes silicium dop de type N et P ont t r alis s par S Ohl JH Scaff et HC Theurer aux Bell s lab au d but de 1940 sous la direction de WH Brattain Des jonctions PN furent ensuite r alis es et la technique de fabrication des monocristaux par tirage fut mise au point vers 1947 La th orie des semi conducteurs s tait d velopp e partir des travaux th oriques de Brilloulin Le transistor bipolaire http michel hubin pagesperso orange fr physique elec cha
7. Livre lectronique de puissance ECDPE Editeur Nathan puissance 1992 Collection Etapes Lp Lt Langue Fran ais ISBN 10 2 09 176 966 5 8 95 d occasion lectronique de puissance Auteur R M RAT R MOREAU L ALLAY J PDUBOS J LAFARGUE R LE GOFF N Editeur NATHAN Ex Collection tapes m mento CT ET LECTRONIQUE DE PUISSANCE Caaventisseurs Ann e 09 2001 Courrier dossier expose son mode de fonctionnement th orique ses sp cificit s son mode de fonctionnement ses applications usuelles Le dossier propose galement une m thode pour tester le transistor en laboratoire et comment l utiliser sur une breadbord Si vous avez envie d approfondir le sujet vous pourrez le faire ISBN 13 978 2011805218 16 53 sur Amazon fr Destin aux l ves de lyc es professionnels et aux auditeurs de la formation continue ce guide pratique qui regroupe les connaissances de base d un lectronicien est la fois un Nombre de pages 127 Reliure Reli ISBN 10 2091779822 ISBN 13 9782091779829 12 54 d occasion 1 Diode de redressement 2 Diode Comportement 3 Transistor de puissance 4 Transistor de puissance 5 Transistor MOSFET 6 Amplification de puissance 7 Redressement non command en monophas 8 Filtrage par condensateur 9 Filtrage par une bobine 10 Redressement non command en triphas
8. a plateforme Mr Basic TR3 est pr vue pour l initiation la robotique Elle est quip e de 2 moteurs et 4 roues motrices d un ch ssis en aluminium et d une plaque d essais double face trous m tallis s Facile assembler elle peut tre compl t e notamment par la R alis par L Defoy carte de contr le des moteurs TR3A disponible s par ment Livr e non assembl e avec support de piles cl 6 pans tournevis et mode d emploi illustr en anglais Caract ristiques Alimentation 4 5 6 Vcc piles non incluses Intensit vide 230 mA moteur Couple de blocage 2 6 A Dimensions 144 x 106 x 59 mm Diam tre des roues 36 mm Poids 270 gr Sue ebay environ 22 80 EUR Num ro de l objet 170708250426 D autres mod ls sur http wWww robotshop com Mr Basic is built on a high quality brushed aluminum chassis with 4WD system it provides you a sturdy and expandable platform for DIY robotic projects q 0 3 m You can choose assembling the electronics work on PCB board directly Features Aluminum alloy chassis PCB board for electronic work assembling Acrylic board for Arduino Duemilanove and Arduino Mega 5iz6145mm 5 7inch L x 108mm 7 4 25inch VW x 55mm 2 1 Finch H Weight 2600 Two DC motors 260 Maximum load 0 5kg minilabo Prochain num ro Dans le prochain num ro nous d couvriront les capteurs minilabo Pour recevoir v
9. arly En pratique Vbe est g n ralement compris entre 0 65V pour des Ic de quelques mA et 1V pour les transistors de puissance parcourus par un Ic important pe 1A Caract ristiques lectriques sa tension d Early VEA d autant plus grande que le transistor se comporte comme une source id ale de courant la r sistance metteur collecteur correspond au ratio entre la tension d Early et le courant collecteur Sa transconductance gain tension courant directement li e au courant collecteur en premi re approximation elle vaut gm Ic Vth o on a la tension thermique Vth kT q Bien s r chaque transistor tant pr vu pour fonctionner correctement dans une certaine plage de courant il est inutile d augmenter le courant au del d une certaine limite pour accroitre le gain Exp riences Principe de fonctionnement Transistor bipolaire Si on branche une source de http fr wikipedia org tension entre les bornes Cet E le transistor ne laisse pas passer de courant fig 1 E g c Vae Nous prendrons le cas d un type NPN pour lequel les tensions Vbe et Vce et le courant entrant la base sont positifs Fig 1 Fig 2 Dans ce type de transistor l metteur reli la premi re zone N se Par contre entre B et E il y a un trouve polaris une tension inf rieure celle de la base reli e la zone court circuit Si on veut faire P La diode metteur base se trou
10. c Ib peut seulement transistor acceptera de laisser tre certifi sup rieur une certaine valeur par exemple 100 ou 1000 passer un courant de IC R IB Les montages lectroniques doivent tenir compte de cette incertitude voir amp res entre CetE fig 3 plus bas Dans ce cas ci 8 vaut de l ordre de 100 Lorsque la tension collecteur base est suffisamment positive la quasi totalit des lectrons est collect e et le courant de collecteur ne d pend pas de cette tension c est la zone lin aire Dans le cas contraire les lectrons stationnent dans la base se recombinent et le gain chute c est la zone de saturation minilabo Polarisation du transistor structure 1 Dans la structure 1 Ic0 b Vcc VbeO R1 Le point de repos d pend beaucoup de b Mais b varie d un transistor l autre bien que la r f rence soit la m me et pour un m me transistor en fonction de la temp rature Ce montage tr s simple est donc difficilement utilisable Dans la structure 2 Le pont R1 R2 sur Vcc peut tre remplac par son mod le de Th venin Ic0 b Vb VbeO Rb b 1 Re En choisissant Rb faible devant b 1 Re alors Ic0 Vb VbeO Re devient pratiquement insensible b Dans la structure 2 le point de polarisation est donc stable en temp rature et l interchangeabilit des transistors est possible LTD Ki ve o Vb Vir R2 R1 R2 Rb R1 R R1 R2 Transist
11. centrations de porteurs dans le transistor en l absence et en pr sence de sources ext rieures Sur la figure de gauche on a figur les concentrations de porteurs telles qu elles r sultent du dopage et des changes naturels de porteurs On a un dopage dissym trique et les zones d sert es ont une largeur r partie de part et d autre de la limite m tallurgique de la base en raison inverse des dopages cf chapitre physique des composants Lorsqu on applique les potentiels de la figure pr c dente il en r sulte une polarisation en inverse de la jonction BC et par contre une polarisation directe de la jonction EB En cons quence les concentrations de porteurs sont modifi es et correspondent la figure de droite Photoresistance 1 ka On constate un minimum aigu de la concentration des lectrons dans la base au voisinage de la jonction collecteur De m me dans le collecteur on constate un minimum de trous De plus la concentration en trous a augment dans l metteur sur une longueur gale plusieurs fois la longueur de diffusion A l interface EB on a une injection constante de porteurs lectrons qui dans la base sont des porteurs minoritaires Ces porteurs diffusent vers le collecteur RE 330 k Deux cas sont pr visibles soit la base a une paisseur tr s sensiblement sup rieure la longueur de diffusion et tous ces porteurs en exc s se seront recombin s avant d atteindre l interface BC et il ne se
12. ementale pr nant la d croissance et la sobri t nerg tique c est aujourd hui que la v ritable rel ve aux GeForce 8800 arrive bee T03 TO A T 3F m d mrar e S prea D 1 E amp 8 jo f BE 4 CASE CASE CASE Das x 1 EX Comme d habitude nVIDIA s est plut t TOSA VAR TOS2VAR2 TOS2SCR TONA SCR d chain Plut t que de se contenter Riar mr D 1ps F T d aller au milliard ou m me de doubler le m CA nombre de transistors c est pas moins de EK Il BG 1 4 milliard de transistors qui quipent la TO 126 FRONT VEW TOAN D a A OET TAR derni re n e C est juste 2 fois plus que ce qu il y aura dans le futur Nehalem d Intel Certains gros geeks de mon genre pourront me dire Ouais mais les ltaniums ba Met Le LUN pou d Intel ils en ont 1 7 de milliard de TO 220 FRONT VIEW TOP 35 FRONT VIEW TO 247 FRONT VIEW transistors Certes mais il semble bel et bel que sur ce chiffre absolument effrayant a en 2008 il y en ait 1 5 milliard pour les 24 TOP vew Mo de m moire cache Ici on a 1 4 SOT 37 2 Le TOP VIEW LFA milliard de transistors servant principalement faire des gros calculs se massivement parall lis s Et m me pas KT L LSP eurrres peur le tout est grav en 65 nm alors FRONT VIEW A0 TC HER GODER qu intel vient d inaugurer le 45 nm minilabo nmm Gadget Ch ssis MR BASIC http letsmakerobots com taxonomy term 3546 4 roues motrices L
13. ications non industrielles Ces alliages contiennent en g n ral plus de flux de soudure que les anciens Etude du transistor en courant continu A2 L Afin d tudier les intensit s IC et IB des courants arrivant au collecteur et l metteur on r alise le dispositif suivant Compr hension du montage Fl cher les intensit s IB et IC sur votre sch ma Fl cher les tensions UQA et UBP qui correspondent chacune la tension aux bornes d une r sistance Les mesurer Gr ce la loi d ohm les exprimer en fonction des valeurs des r sistances mesurer s par ment l onmm tre En d duire les expressions de IC et de IB R alisation du montage et mesures R aliser le circuit sans les amp rem tres et v rifier qu il fonctionne Il faut tre attentif aux polarit s de mani re ce que le transistor soit branch dans le bon sens Placer correctement les amp rem tres Il suffit de retirer un fil bien plac et de le remplacer par l amp rem tre Celui ci sera forc ment en s rie Faire varier UPN de 0 10 V environ de mani re noter les valeurs de IB et IC Ouvrir un tableur et r aliser un tableau Attention tr s vite l intensit IC se stabilise on dit que le transistor sature Prendre alors un maximum de mesures avant cette valeur maximale Visualiser le graphique donnant IC en fonction de IB Exploitation des mesures Rep rer les deux parties distinctes Mod liser alors la par
14. n d un syst me boucl la distorsion en sortie peut tre limin e Par exemple ici Vs Ve et la distorsion est report e sur la sortie de l ALI Soudure La panne du fer ne doit pas tre trop fine pour d buter les pannes tr s fines sont utiles pour souder par exemple des composants CMS mais elles sont fragiles elles se tordent facilement lorsqu on ne soude que des composants plus gros La panne doit tre pointue mais solide pas plate comme en plomberie ce qui est trop gros Les fers bas co t sans contr le de temp rature sont g n ralement quip e d une panne de taille id ale Attention la temp rature du fer doit tre adapt e au type de soudure utilis e Les fils soud s tain plomb anciens avaient une temp rature de fusion plus basse que les fils en nouveaux alliages sans plomb Plus le fils de soudure est pais plus il a du mal fondre Un fer temp rature fixe peu chaud ou peu puissant peut convenir pour du fil fin mais pas pour du fil pais Fil de soudure alliage bas point de fusion non ferreux Anciens alliages tain plomb flux de soudure Les fils de soudures les plus couramment utilis s pour l lectronique taient les alliages 60 40 ou 63 37 Des alliages avec d autres proportions ne fondent pas la m me temp rature Nouveaux alliages Etain Cuivre Etain Argent Etain Argent Cuivre sont les plus couramment utilis s pour les apll
15. ologique de fabrication du transistor Nous rappelons pour m moire le sch ma en coupe d un transistor NPN tel celui retenu pour expliciter les technologies de fabrication et sur le sch ma gauche le mod le g om trique sur lequel se base notre raisonnement mod le qui implique une m me surface pour chaque jonction supos e par ailleurs parfaitement homog ne on ne consid re en gros que la zone hachur e sur le sch ma de droite Notons que pour des raisons pratiques on place le collecteur en haut sur notre mod le PET PEL 5 f Vep ep0 Y L a s 7 y Ig SOLA DE BE 0w py Ba Woet OV lket lp le Gain en courant i SE elof mA 60 pA 100 tsmsile dll aisut Wi Fig mod le basique du transistor et des notations utilis es pour caract riser les grandeurs lectriques Dans ce mod le simplifi en raison d une part des dopages et d autre part des potentiels appliqu s on peut sch matiser les densit s de porteurs l int rieur des diff rentes zones par les sch mas ci dessous minilabo Exp riences largeur de la base m tallurgique concentration en porteurs metteur collecteur 1 l T x metteur base collecteur fa mm el lectrons ARTE zones d sertecs concentrations des porteurs dans le composant reli des sources de tension telles celles de ln figure pr c dente concentrations des porteurs dans le composant isol Fig comparaison entre les con
16. or en commutation i VLC Exemple de commande de relais D Le transistor permet de commander le relais en tout ou rien partir du signal Ve Le relais R comprend entre ses bornes un bobinage que fve l on peut assimiler une inductance L en s rie avec une r sistance r La diode D est une diode de roue libre qui assure la continuit du courant dans l inductance du relais au blocage du transistor Sans la diode D une surtension destructrice pour le transistor se produirait Montage Darlington Yre En r gime lin aire Vce gt 2Volts Ic Ic1 1c2 b1 1b1 b2 1b2 b1 1b1 b2 b1 1 lb1 b1 b2 Ib1 La structure fonctionne comme un transistor bipolaire ayant une tr s forte amplification en courant Mais le niveau de saturation Vcesat est lev Vcesat Vce sat Vbe2 1 5V Le seuil Vbe Vbe1 Vbe2 1 4V Etage push pull T1 et T2 sont des transistors compl mentaires de m me amplification b Si Is gt 0 c est T1 qui travaille IC1 Is et T2 est bloqu Ic2 0 Si Is lt 0 c est T2 qui travaille IC2 Is et T1 est bloqu Ici 0 En r gime lin aire Vcc 1Volt gt Vs gt Vcc 1Volt Is b Ib La structure est un tage amplificateur de courant Vs Ve Vbe Mais Vbe 0 7V si Is gt 0 et 0 7V si Is lt 0 Il y a donc distorsion du signal Vs par rapport Ve A ce d faut pr s la structure est suiveur de tension Si l tage est plac dans la cha ne d actio
17. otre minilabo il vous suffit de vous inscrire la lettre de diffusion sur http wWww minilabo be mail php R dacteur Defoy Laurent email laurent minilabo be web www minilabo be minilabo est bas sur le partage Merci de me faire parvenir vos notes ou articles au format OpenDocument Microsoft Word ou simplement vos documments scan s Si vous voulez contribuer plus activement vous pouvez galement envoyer des vid os d essais ou des montages lectroniques Cette oeuvre est sous licence Creative Commons Paternit Pas d Utilisation Commerciale Partage l Identique 3 0 non transcrit Pour acc der une copie de cette licence merci de vous rendre l adresse suivante www minilabo be ou envoyez un courrier Creative Commons 444 Castro Street Suite 900 Mountain View California 94041 USA minilabo
18. p_tr1 htm Le composant le plus important de toute l histoire de l lectronique est vraisemblablement le transistor bipolaire qui est constitu de la succession de deux jonctions P N en opposition On remarque imm diatement qu il sera alors possible d avoir deux configurations diff rentes P N P et N P N dont les propri t s seront semblables et compl mentaires la fois Les propri t s lectriques de ces structures ne pr sentent un int r t que parce que la couche centrale appel e pour des raisons historiques base poss de une paisseur tr s faible lt 1 um et parfois beaucoup moins et un dopage mod r dont il r sulte une longueur de diffusion des porteurs sensiblement sup rieure son paisseur collecteur C base B B ET sens du courant metteur E E Chacune des trois zones du transistor est accessible de l ext rieur Le courant principal circule entre l metteur et le collecteur selon le sens de la fl che tandis que l lectrode de base permet la commande du courant principal via un courant beaucoup plus faible d un facteur 40 plus de 200 Fonctionnement Nous d duirons le fonctionnement des propri t s fondamentales des jonctions P N en simplifiant sensiblement la r alit et nous renvoyons le lecteur curieux vers des ouvrages plus sp cialis s tels celui de Vapaille et Castagn pour avoir une description compl te de tous les effets parasites li s la r alit du processus techn
19. parfait ne d forme pas le signal d entr e sa sortie est une r plique exacte de l entr e mais d amplitude major e Le transitor Un transistor bipolaire est un dispositif lectronique base de semi conducteur de la famille des transistors Son principe de fonctionnement est bas sur deux jonctions PN l une en direct et l autre en inverse La polarisation de la jonction PN inverse par un faible courant lectrique parfois appel effet transistor va permettre de commander un courant beaucoup plus important C est le principe de l amplification de courant Histoire R plique du premier transistor bipolaire invent par les laboratoires Bell en 1947 Diff rents types de transistors NPN PNP La d couverte du transistor bipolaire a permis de remplacer efficacement les tubes lectroniques dans les ann es 1950 et ainsi d am liorer la miniaturisation et la fiabilisation des montages lectroniques Transistor point contact R plique du premier transistor bipolaire invent par deux chercheurs des laboratoires Bell et test avec succ s le 16 d cembre 1947 John Bardeen et Walter Brattain sous la direction de William Shockley avaient mis en place un groupe de travail sur les semi conducteurs d s 1945 Un premier prototype d velopp par Shockley ne fonctionna pas correctement et c est avec l aide minilabo Les amplificateurs lectroniques sont utilis s dans quasiment tous les circuits lect
20. passe rien soit la base est mince et de nombreux porteurs arrivent au voisinage de l interface et la traversent D autre part en raison du potentiel fortement positif appliqu il y a un champ intense au niveau de cet interface ce qui acc l re le transit des porteurs minoritaires et explique le minimum de concentration constat Dans ce cas on constate donc un intense courant de porteurs minoritaires au niveau du collecteur et il est clair que celui ci est contr l par la polarisation de la jonction EB Le courant IB qui dans l exemple num rique ci dessus est sensiblement le 1 100 du courant collecteur IC repr sente la fraction de porteurs inject s qui se sont recombin s avant d atteindre le collecteur On dispose donc d un proc d tr s efficace et nerg tiquement conomique pour contr ler un courant bien plus important et ce sera exploit dans nombre d applications dont bien videmment l amplification d un signal de faible amplitude minilabo Caract ristiques lectriques Zone de c sauration Zor lin are Ib La figure ci dessus montre l allure de la caract ristique Ic Vce L on distingue deux zones principales zone de saturation pour des tensions Vce lt 1V dans cette zone Ic d pend la fois de Vce et de Ib La tension Vcesat se situe en g n ral autour des 0 2V jusqu Uj Uj 0 7V zone lin aire le courant collecteur est quasi ind pendant de Vce il ne d pend que
21. ramme X Planes de recherche de l USAAF et de la NACA anc tre de la NASA il est construit par Bell Aircraft Corporation Quelques chercheurs ayant travaill pour les laboratoires Bell John R Carson Karl Guthe Jansky Clinton Joseph Davisson John Bardeen William Shockley et Walter Houser Brattain Arno Allan Penzias et Robert W Wilson Philip Warren Anderson Claude Shannon Max Mathews John Robinson Pierce Sergei Alexander Schelkunoff Harald T Friis Harold Stephen Black Kenneth Thompson Unix et Plan 9 Rob Pike Plan 9 et Inferno John Tukey statistiques Dennis Ritchie Langage C Brian Kernighan Langage C Horst Stormer Directeur de laboratoire de physique Bjarne Stroustrup Langage C Walter A Shewhart statistiques Harry Nyquist Edward F Moore Willard Sterling Boyle George Elwood Smith Richard Hamming Prix Turing en 1968 _ _ O Editorial Ce num ro de minilabo est consacr exclusivement aux transistors bipolaires Nous rencontrons ceux ci partout dans notre vie quotidienne car ils sont utilis s dans les tous les appareils lectronique et informatique Ce composant lectronique est pr sent sous son angle historique ensuite il est tudi de mani re plus technique Le Shopping Broch 90 pages Editeur Hachette Technique 15 avril 2009 Collection Guides pratiques industriels Langue Fran ais ISBN 10 201180521X
22. roniques ils permettent d lever un signal lectrique comme la sortie d un capteur vers un niveau de tension exploitable par le reste du syst me Ils permettent aussi d augmenter la puissance maximale disponible que peut fournir un syst me afin d alimenter une charge comme une antenne ou une enceinte des physiciens Bardeen et Brattain qu il r ussit d tecter et corriger les divers probl mes li s aux champs lectriques dans les semi conducteurs Le 16 d cembre 1947 Bardeen et Brattain mirent en place un petit dispositif compos de germanium et de deux contacts en or qui permettait d amplifier le signal en entr e d un facteur 100 Le 23 d cembre ils le pr sent rent au reste du laboratoire John Pierce un ing nieur en lectricit donna le nom de transistor ce nouveau composant qui fut officiellement pr sent lors d une conf rence de presse New York le 30 juin 1948 Transistor avec des jonctions PN Peu apr s la d couverte de Bardeen et Bartain Shockley tenta une autre approche bas e sur les jonction P N une d couverte de Russell Ohl remontant 1940 Les travaux de Shockley ouvrirent la voie pour la r alisation des transistors bipolaires compos s d un sandwich NPN ou PNP Toutefois leurs fabrications posaient de r els probl mes car les semi conducteurs taient insuffisamment homog nes Un chimiste du laboratoire Bell Gordon Teal mit au point en 1950 un proc d de p
23. tie lin aire Pour avoir des explications sur ce point Imprimer le graphe IC f IB le tableau et l quations du mod le Marquer les deux parties remarquables de la courbe De quelle forme est l quation de lc dans la partie lin aire de la courbe Ic f 1b Noter l quation de la partie lin aire Quel est le coefficient d amplification b IC IB Pourquoi parle t on de fonction amplificatrice du transistor minilabo Pour aller plus loin LIE DETECTOR 1 Transistor ou ca http talkingelectronics com projects 200 TrCcts 200TrCcts html This circuit detects the resistance between your fingers to produce an oscillation The detection points will detect resistances as high as 300k and as the resistance decreases the frequency increases Separate the two touch pads and attach thamto the back of each hand As the Ce qu il y a de bien en informatique c est subject feels que c est l un des rares domaines o l on nervous he will sweat and change peut encore croire une croissance infinie et d mesur e des possibilit s du mat riel Il y a 20 mois de cela nVIDIA sortait les ps pi et of GeForce 8 et on trouvait que les 680 aTi The photos show millions de transistors dissipant bien 100 b Fu JV he crout bulton 150 Watts de chaleur eux tout seuls sm GC 7 PC boards with c tait et c est d ailleurs toujours assez separate touch monstrueux dans le genre Foin de toute pads consid ration environn
24. urification du germaniumi Morgan Sparks Teal et d autres chercheurs purent fabriquer des jonctions PN puis un sandwich NPN lectroacoustique Am lioration des proc d s de fabrication Les deux ann es suivantes furent consacr es la recherche de nouveaux proc d s de fabrication et de traitement du germanium Le silicium tait plus difficile travailler que le germanium en raison de son point de fusion plus lev mais il offrait une meilleure stabilit devant les changements thermiques N anmoins ce n est pas avant 1954 que le premier transistor en silicium put tre r alis En 19522 les premiers appareils avec des transistors furent commercialis s Les laboratoires Bell impos rent leur savoir faire durant toute la d cennie avec notamment la mise au point du masquage par oxyde par Carl Frosch3 Cette technique offrait des perspectives nouvelles pour la fabrication en masse des transistors en silicium La photolithographie sur les plaques de silicium un proc d d velopp par Jules Andrus et Walter Bond en 1955 contribua fortement l arriv e de nouvelles techniques d usinage plus pr cises et efficaces Encore aujourd hui la photolithographie constitue une tape cruciale dans la r alisation des transistors Historique L invention de l effet transistor se situe dans un contexte qui trouve ses racines dans les d but de la radio lectricit et dans la t l phonie Depuis 193
25. ve donc polaris e en direct et du passer un courant pr cis entre B courant injection d lectrons circule de l metteur vers la base et E il faut utiliser une source de tension et une r sistance fig 2 En fonctionnement normal la jonction base collecteur est polaris e en inverse ce qui signifie que le potentiel du collecteur est bien sup rieur celui de la base Les lectrons qui ont pour la plupart diffus jusqu la zone de champ de cette jonction sont recueillis par le contact collecteur Mod le simple d un transistor en fonctionnement lin aire Id alement tout le courant issu de l metteur se retrouve dans le collecteur Ce courant est une fonction exponentielle de la tension base metteur Une tr s petite variation de la tension induit une grande variation du courant la transconductance du transistor bipolaire est tr s sup rieure celle des transistors effet de champ Le courant des trous circulant de la base vers l metteur ajout au courant de recombinaison des lectrons neutralis s par un trou dans la base correspond au courant de base Ib grossi rement proportionnel au Fig 3 courant de collecteur Ic Cette proportionnalit donne l illusion que le courant de base contr le le courant de collecteur Pour un mod le de Si on envoie un courant de B transistor donn les m canismes de recombinaisons sont amp res entre B et E alors le technologiquement difficiles ma triser et le gain I
26. y F quadrant l CE CE i l p croissant Vee Vceo N i Droite de charge statique quadrant 2 ct a A D a tpo i OON 1 i i 1 i OO OLA E I E I I lg 0 E VCE TR N BEQ Ti 18e Veg Vcso e a lg croissant Droite de quadrani 4 commande statique quadrant 3 LE Var Fig caract ristiques statiques du transistor Sur ce diagramme on peut d terminer un certain nombre de param tres pratiques utiles connaitre pour l exploitation du transistor et qui nous permettront de remplacer ce composant par son sch ma quivalent valable pour des signaux d amplitude faible et donc de pr voir par le calcul les caract ristiques et partant l efficacit ou la conformit au but souhait d un dispositif transistor On admettra que le transistor est utilis en mode metteur commun voir figure du montage test ci apr s Ainsi repr sente un point de fonctionnement du transistor dans le diagramme IC f VCE IB Ce m me tat du transistor est repr sent sur les autres diagrammes en suivant le pointill Nous donnons pour cet tat les param tres fondamentaux d finis en rouge sur la figure par les expressions suivantes exprimant autour du point de fonctionnement choisi les variations relatives de deux quantit s minilabo Ve l repr sente la r sistance de PET c g tie du t ist Ag je sortie du transistor C Is dE hi est le coefficient d amplification e Au ee en courant B jy
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