étude du transistor bipolaire haute et basse fréquence

Groupe 1 SOMMAIRE INTRODUCTION — 2 or 10 DESCRIPTION ET SYM Sni* to View BIT • • 1-) description………… symboles . 2-) ETUDE THEORIQUE DU TRANSISTOR 1) Principe du BJT (bipolar jonction transistor) : 4 L’effet Cas des faibles niveaux d’injection b) Cas des forts niveaux IV CARACTERISTIQUE STATIQUE DU 16 Régime normale de fonctionnement FONCTIONNEMENT DU BIT EN HAUTE ET BASSE 19 12 14 . 8 FREQUENCE Etude du BJ 21 en basse fréquence Etude du BIT en haute 24 10 les plus utilisé en électronique et peut être défini comme étant un élément semi-conducteur constitué de deux jonctions PN onté en tête bêche. C’est un composant électronique actif c’est à dire un composant qui est capable de transformer un signal électrique et d’amplifier sa puissance. Les transistors bipolaires reposent sur l’exploitation de deux types de porteurs (électrons, trous) . de telles structures sont constituées d’un empilement de trois couches de semi-conducteurs de types différents : NPN et PNP.

Ils sont constitués de trois bornes ? savoir : la Base qui est la région très mince et faiblement dopée, l’Emetteur qui est la région fortement dopée et le Collecteur peu dopé. Il est question pour nous dans cet exposé d’étudier le comportement du transistor en basse et haute fréquence. pour y arriver nous allons dans un premier temps de donner la description et le symbole du BJT ensuite faire l’étude théorique du transistor , du BJT en réglme statique en plus donner sa caractéristique, son fonctionnement en basse et haute fréquence et enfin ces domaine d’application.

Groupe 1 : étude du transistor bipolaire haute et basse fréquence Page 2 DESCRIPTION ET SYMBOLE DU BIT 1-) description transistor bipolaire(BJT) est formé de trois couches de semi-conducteurs dopés . ‘émetteur : fortement dopé (environ 1. e19 atomes cm-3), son rôle est de réaliser  » ‘injection’ massive de porteurs majoritaires. la base : fine couche faiblement dopée, son rôle est de transmettre ou de stopper les porteurs majoritaires venant de l’émetteur et allant vers le collecteur.

Cl le collecteur : couche épaisse faiblement dopée, son rôle est de recevoir les porteurs majoritaires et d’assurer une bonne tenue en tension inverse. En fonctlon de la nature des porteurs majorltaires chosie, on distinguera les transistors appelés NPN et PNP. 2-) symboles Page 3 ETUDE THEORIQUE DU TRANSISTOR ) Principe du BIT (bipolar jonction transistor) : L’effet transistor L’effet transistor fut mis en évidence par Barden et Brattain en 1948 et permet une amplification de puissance importante.

Car à l’aide d’un faible courant de Base, sous une tension Base -Emetteur (inferieur au volt) on obtient le passage d’un fort courant Émetteur ? travers la jonction base co Sée en inverse sous une 0 2) Etude de la structure du transistor NPN a) Polarisation directe de la jonction Base -Emetteur Figure 1 : polarisation en direct de la jonction Base Emetteur Page 4 Par construction, la base est très mince et est faiblement dopée t contient donc beaucoup de porteurs majoritaires.

Une jonction est dite polarisée en direct si par l’intermédiaire d’un générateur extérieur on porte l’extrémité de la région N à un potentiel inférieur à celui de la région P. L’application d’une DDP au bornes de la jonction PN favorise le dépôt d’un flux important d’électron au niveau de l’émetteur et la création à l’intérieur de la zone de transition un champ électrique Ea qui est de sens oppose Ei (qui s’oppose à la diffusion des porteurs majo itaires).

La résultante de ces deux champs n’est plus suffisante pour neutraliser le éplacement des porteurs majoritaires ( e ) dans la zone N. ainsi, le flux d’électrons introduit au niveau de l’émetteur va se retrouver au niveau de la Base sou l’effet du champ Er – Ei – Ea qui cette fois ci favorise les passages des majoritaires dans la Base.

Ainsi il des recombinaisons électrons-trous • mais comme dans la Base le nombre d’électron injecte PAGF s 0 Base Collecteur page 5 Une jonction est dit polarisée en inverse si, par l’intermédiaire d’un générateur extérieur on porte l’extrémité de la région Na un potentiel supérieur à celui de la région P. L’application d’un potentiel Va>O par rapport à la zone N crée ? l’intérieur de la zone de transition un champ électrique Ea 2 ayant le même sens que Ei .

Ainsi le champ résultant Er2= I +1 Ei devient très important et neutralise ainsi le déplacement des porteurs majoritaires en favorisant le déplacement des porteurs minoritaires. Polarisation en mode normal du BJT Figure 3 : polarisation du BIT en mode normal Lorsque de nous polarisons en inverse la jonction Base- Collecteur, simultanément avec la polarisation direct de la jonction Base – Émetteur, tous les électrons libre de la tructure de base seront violemment attire vers la zone de collecteur par le champ électrique crée par la polarisation inverse de la jonction Base -Collecteur.

Ces électrons accéléres ionisent par impact ou par choc les atomes neutres qui libèrent d’autres électrons qui sont ? leur tour accélérés, il s’en ion en chaine, d ou le nom PAGF 10 effets sont à l’origine de ce résultat : page 6 effet d’avalanche : quand le champ électrique au niveau de la jonction devient trop intense, les électrons accélérés peuvent ioniser les atomes par choc, ce qui libère d’autres électrons qui sont à leurs tout accélérés. Il y a divergence du phénomène, et le courant devient important (courant du collecteur IC). ffet zener : les électrons sont arrachés aux atomes directement par le champ électrique dans la zone de transition et crée un courant qui devient vite intense quand la tension Vd atteint une valeur Vz dite tension zener. L’effet zener ne doit pas être confondu avec l’effet d’avalanche utilisé dans certaines diodes dites à avalanche ; Car l’effet zener se produit dans un BIT au niveau de la zone de transition alors que l’effet d’avalanche a lieu dans le collecteur. De plus les électrons ont arrachés aux atomes par le champ électrique pour le phénomène zener et par d’autres électrons pour le phénomène d’avalanche.

DU BJTEN REGIMESTATI UE 7 0 sont ohmiques . (np) C] Le BJT peut être assimilé à trois région quasi neutres séparées par deux régions de transition dépeuplé de porteur ou frontière abrupte ; L’application de Boltzmann est applicable au deux jonctions métallurgiques : (np)j ni 2 e Va n Les mobilités des porteurs sont constantes dans chaque région quasi neutre. Page 7 Cl On néglige le phénomène de recombinaison dans la base ce qui laisse supposer que la ase doit être suffisamment fine. Pour notre étude nous allons utiliser la structure PNP suivante .

Figure 4 : structure de BJT du type PNP Soit les expressions de densité courant de porteurs P et N suivants : Jn C qpn nE 0 qDn 0 XE on a V(XE) vae pour x = xC, on a (npl( xC ) UT VBC D’où Page 9 ni 2e étude du transistor bipolaire haute et basse fréquence Figure 5 : convention à adopter pour la résolution des équations En écrivant la loi des nœuds sur chaque jonction PN, on a njEûjpnjnECO jpnjc or j p [1] jnE Oje jncojpojc j30jEOjC n jnc Une combinaison des relation nous donnes jE0 q 2 Dp ni 2 jEÛ( (e