Le transistor bipolaire: principe de fonctionnement

Le transistor bipolaire possède trois connexions : la base, le collecteur et l'émetteur.

 

Ci contre, le symbole du transistor. La flèche permet de repérer l'émetteur. Si elle "sort" du transistor, c'est un NPN, si elle "rentre", c'est un PNP. Un transistor PNP s'analyse comme un NPN, mais en inversant les signes des tensions et des courants.

Pour la compréhension, on peut décomposer en deux moitiés : la partie base-émetteur et la partie collecteur-émetteur. Le raisonnement est fait avec un transistor NPN (inverser les sens pour le PNP).

 

 

 

 

 

 

 

 

Partie "base émetteur"

La jonction base-émetteur se comporte comme une diode. Quelle que soit la connexion du collecteur, cette diode est toujours passante. On peut la tester de façon fiable avec le multimètre en mode "diode". La valeur qui s'affiche doit être autour de 600mV. Si la base reçoit un courant, la tension base-émetteur Vbe s'établit autour de 600 à 700mV environ.

Le courant qui traverse cette jonction (courant de base) déclenche le courant de collecteur. Comme toute diode, il lui faut quasiment toujours une résistance série pour limiter le courant.

 

 

 

 

 

 

 

 

Partie "collecteur émetteur"

La partie "collecteur émetteur" se comporte comme un interrupteur ouvert si il n'y a pas de courant de base. Le collecteur doit être connecté au potentiel le plus positif. Si il y a un courant de base, le collecteur laisse passer un courant proportionnel au courant de base (100 à 1000 fois plus élevé). Le transistor peut donc être utilisé en amplificateur ou en interrupteur.

Le courant de collecteur peut être limité par le circuit extérieur, dans ce cas, il plafonne à cette valeur limite. La partie collecteur-émetteur n'offre ainsi pas de limitation de courant, elle se comporte quasiment comme un fil : c'est la saturation du transistor. A titre indicatif, la tension Vce peut alors descendre à quelques dizaines de mV, valeur bien inférieure à la tension Vbe !

 

Intervertir collecteur et émetteur ?

Au vu de la structure NPN (alternance de semi conducteurs dopés N, P puis N), on peut se demander si on peut intervertir collecteur et émetteur. Pour que l'effet transistor joue de façon optimale, les dopages des deux régions N sont très différents, donc on ne peut pas intervertir collecteur et émetteur. Si on le fait néanmoins, le courant de base s'écoulera dans la jonction base-collecteur, mais ne déclenchera guère de courant à l'émetteur. Le gain du transistor sera peut-être de 1 ou 2 au lieu de plusieurs centaines. Par ailleurs, la jonction base-émetteur ne supporte en général que 5V inverses, ce qui est faible.