Chapitre 1 Chapitre 2 Le transistor pnp : Chapitre 3








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1ère GEN 2007-2008


TP8.



TP n°8 : le transistor bipolaire : courbes caractéristiques
Buts du TP : le but de ce TP est l’étude du composant « transistor bipolaire » :

  • par une présentation rapide.

  • par l’obtention des courbes caractéristiques de ce composant.

  • par l’exploitation de ces caractéristiques permettant la mise en lumière de plusieurs états de fonctionnement.




  1. présentation du transistor bipolaire.


(cette présentation a été récupérée sur le site :http://www.lelectronique.com/ressource/voir.php?rub=cours&num=47)

Transistor, nom masculin (mot anglais, de transfer resistor, résistance de transfert)

C’est un dispositif à semi-conducteur, qui peut amplifier des courants électriques,

Le transistor bipolaire est l’opérateur technique de base de fonctions de l’électronique telles que l’amplification ou la commutation. Il est obtenu en insérant un barreau semi-conducteur entre deux du type opposé. On obtient ainsi 2 possibilités :

 

Le transistor NPN :


Chapitre 1

Chapitre 2 


Le transistor PNP :

Chapitre 3



                                                                                                    

Les noms des 3 bornes ainsi constituées sont : la base (B), l’émetteur (E) et le collecteur (C). Les représentations symboliques des transistors nous informent sur leur type (PNP ou NPN) ainsi que sur le sens des courants.

Deux jonctions constituent le transistor, jonctions que l’on peut assimiler à 2 diodes (entre B-C et B-E) dont le sens dépend du type. Ainsi, pour permettre le passage d’un courant à travers le transistor, il faut d’abord s’assurer de la conductions ou du blocage de ces jonctions.


Principe de fonctionnement :

On distingue 3 modes de fonctionnement du transistor : le mode linéaire et non linéaire (ou saturé).

La courbe représentant le courant de collecteur (iC) en fonction du courant de base (i B) permet d’identifier ces 3 modes de fonctionnement :

  • bloqué : il n’y a pas de courant dans le transistor.

  • l
    iBsat

    bloqué
    inéaire
     : le courant iC est directement proportionnel au courant iB , on exploite alors les propriétés d’amplification du transitor : iC = K iB.



  • s
    iBsat
    aturé
     : à partir d’un certain courant iB, appelé courant de saturation iBsat, le courant iC  atteint une valeur maximale, le transistor est dit « saturé ».

 

Très souvent, dans les différentes structures organisées autour du transistor, on distingue :

  • un circuit de commande qui détermine le régime de fonctionnement (saturé, bloqué ou linéaire) du transistor,

  • le circuit de charge qui intervient dans l’état de fonctionnement du transistor et influe sur les paramètres électriques environnants.




  1. caractéristiques du transistor bipolaire.


Rb = 10 k
Rc = 100 

Montage :



 

2-1. Caractéristique d'entrée Ib = f(Vbe) et de transfert Ic = f(Ib).

E1 est une alimentation continue variable entre 0 et 12 V; E2 = 10V

  1. En jouant sur l’alimentation E1, relever Ib , Ic et Vbe ( On mettra Ib  en A)

  2. Tracer la courbe Ib = f(Vbe).

  3. A quel composant électronique peut-on comparer la jonction base-émetteur du transistor?



  1. tracer la caractéristique de transfert en courant Ic = f (Ib).




  1. retrouver sur cette courbe les différentes zones de fonctionnement du transistor bipolaire.

Donner la valeur de iBsat relevée sur votre courbe.


  1. On appelle "coefficient d'amplification de courant", le rapport = Ic/Ib dans le domaine de linéarité de la courbe.

Calculer la valeur de  et la comparer à l’indication donnée par le constructeur : 100 <  < 200.
2-2. Caractéristique de sortie Ic = f (Vce) à Ib constant

  1. En jouant sur l’alimentation E1, régler Ib1 = 250 A. Faire varier Vce en mettant des valeurs de E2 .comprises entre 15 V et 0 V. Relever et tracer la courbe Ic = f (Vce). (on ajustera E1 pour maintenir Ib constant et on choisira les échelles pour que Ic puisse aller jusqu’à 80 mA)

  2. placer sur la courbe les zones de fonctionnement du transistor (bloqué, saturé et linéaire) en réfléchissant bien (attention au piège !)

  3. Même travail pour Ib2 = 400 A. On tracera cette deuxième courbe Ic = f (Vce).sur la même feuille que la précédente.

 

  1. exploitation des caractéristiques du transistor bipolaire.

3-1.  Droite de charge

  1. Pour  E2 = 10V , trouver la relation liant Vce, Rc, Ic et E2.( Loi des mailles ). Montrer que cette équation s’écrit : Ic = a.VCE + b et donner les valeurs numériques de a et b.

  2. La courbe d'équation Ic = f(Vce) s'appelle la droite de charge du transistor. Tracer cette courbe sur le même graphe qu’au 2-2-b.

  3. Déterminer alors le point de fonctionnement (Ic ; VCE) du transistor pour Ib = 250 A.

  4. Vérifier avec le tableau de valeurs ( pour E2 = 10 V) les coordonnées de ce point.


            3-2. Conclusion

Pour E1 = 0, le transistor est dit "bloqué". Pourquoi?

Pour 0 < Ib < iBsat, le transistor fonctionne en régime linéaire. Par quoi cela se traduit-il?

Pour Ib > iBsat, le transistor est dit saturé, donner une explication et donner la valeur obtenue par VCE au maximum dans cet état de fonctionnement.

 

Résumé des états de fonctionnement :

Etat bloqué :

Vbe =




Etat saturé :

Vbe =

 

Ib =

 

 

Ib =

 

Ic =

 

 

Ic =

 

Vce =

 

 

Vce =



  1. polarisation du transistor.

Le schéma est le suivant:
 

 

On notera IC0 et VCE0 les coordonnées du point de polarisation.


  1. Redessiner le schéma ci-dessus en faisant apparaître le modèle

de Thévenin du dipôle BM qui alimente la base du transistor.

On montrera que Eth = et que Rth = (R1 // R2)

  1. A l'aide du schéma de la question précédente, donner l'équation

de la droite d'attaque, en montrant que : VBM = Eth – Rth . I

  1. Donner l'équation de la droite de charge, c'est à dire l'équation

liant VCC, VCE, RC, RE et IC, sachant que IE  IC.

Montrer que cette équation s’écrit :

  1. Avec les valeurs suivantes: VCC = 10V, RC = 50  , RE = 50  , R1 = 10k , R2 = 10k , montrer que :



  1. Tracer la droite de charge sur le graphe IC=f(VCE) déjà tracé au 2-2.
    Déterminer graphiquement le point de polarisation.

  2. Réaliser le montage.
    Mesurer les valeurs de IB0, VCE0 , IC0 et VBE0. Retrouver la valeur de .
    Le point de polarisation est-il placé au milieu de la droite de charge statique?
     

  3. puissances

  • Pour les valeurs mesurées précédemment :

  • Calculer la puissance utile : .

  • Calculer la puissance de commande : .

  • Comparer les deux valeurs. Commentaires ?

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