Transistor NPN : 11 faits à savoir !

Qu'est-ce qu'un transistor NPN ?

Le BJT ou Bipolar Junction Transistor a deux types principaux. N-P-Ni est l'une des classifications du BJT. Il s'agit d'un appareil à trois bornes utilisé pour l'amplification et la commutation.

Ce transistor est également constitué de trois sections, elles sont

1. Base B
2. C- Collectionneur
3. E- émetteur

• L'émetteur NPN est utilisé pour fournir des porteurs de charge au collecteur à travers la base.
• La zone Collector rassemble les porteurs de charge de la région émettrice.
• La base du transistor fait le travail de déclenchement et fonctionne comme contrôleur pour limiter la quantité de courant qui sera autorisée à traverser cette région.

Remarque:

Contrairement à un MOSFET où une seule porteuse est présente, le BJT dispose de deux types de porteurs de charge : majoritaire et minoritaire. Dans le cas du transistor NPN, les électrons sont les porteurs de charge majoritaires.

Inversement, dans les semi-conducteurs de type P, les électrons ne sont pas beaucoup disponibles et le trou agit comme un porteur de charge majoritaire et le courant sera transporté à cause d'eux.

Structure du transistor npn :

Les représentations schématiques des transistors npn sont données ci-dessous.

Circuit équivalent du transistor NPN.

On peut dire que le fonctionnement d'un transistor n-p-n est similaire au fonctionnement de 2 diodes à jonction p-n connectées l'une après l'autre. Ces diodes à jonction PN sont appelées jonction collecteur-base CB et jonction base-émetteur BE.

Considération selon le dopage:

• La section émettrice est une section fortement dopée. La règle générale est de garder la largeur de la base minimale entre les trois terminaux. Comme l’émetteur est fortement dopé, il peut projeter des porteurs de charge vers les régions de base.
• Comme mentionné précédemment, la base a la largeur minimale et elle a également le dopage minimal. La base fait passer de nombreux porteurs de charge au collecteur, qui est transporté depuis l'émetteur.
• Les régions collectrices sont en comparaison modérément dopées et utilisées pour collecter les charges de la région de base.

Symbole de transistor NPN

Brochage du transistor NPN

Comme mentionné précédemment, un transistor a trois bornes. Ils sont - Base, collecteur et émetteur.

Comment identifier la broche NPN?

• Dans la plupart des configurations, la partie centrale est destinée au terminal de base.
• La broche qui se trouve en dessous est un collecteur, et le reste est la broche émettrice.
• Lorsque le point n'est pas marqué, toutes les bornes doivent être identifiées en utilisant leur orientation ou un espace inégal entre les broches. Ici, la broche centrale est la base. La broche la plus proche est l'émetteur et la broche restante est une borne collectrice.

Applications des transistors NPN:

• Habituellement, le transistor NPN est utilisé comme transistor bipolaire en raison de la mobilité des électrons, car elle est supérieure à la mobilité des trous.
• Ceux-ci sont également utilisés pour amplifier et commuter les signaux. Ceux-ci sont utilisés dans les circuits amplificateurs, c'est-à-dire les circuits amplificateurs push-pull.
• Le transistor NPN est utilisé dans des circuits à paires Darlington pour amplifier les signaux faibles afin d'augmenter considérablement le signal.
• S'il est nécessaire d'absorber du courant, des transistors NPN peuvent également être utilisés.
• En dehors de ceux-ci, le transistor NPN a de nombreuses applications dans les capteurs de température, les circuits comme les convertisseurs logarithmiques, etc.

Comment fonctionne un transistor NPN?

Le transistor NPN a besoin à la fois d'une polarisation inverse et directe pour fonctionner. La polarisation directe est établie entre la tension de l'émetteur et l'émetteur. La polarisation inverse est connectée entre la tension du collecteur et le collecteur.

Maintenant, comme le côté n d'un diode a des électrons comme majorité et le côté p a des trous comme majorité, toutes les connexions de tension sont disposées en polarisation directe et inverse en conséquence. La jonction base-émetteur est définie comme polarisation inverse et la jonction base-collecteur fonctionne comme polarisation directe. La région d'épuisement de cette zone émetteur-base est plus étroite que la zone d'épuisement de l'intersection collecteur-base.

Comme la jonction est polarisée en inverse (émetteur), les trous s'écoulent de l'alimentation vers la jonction N. L’électron se déplace alors vers le côté p. Ici, la neutralisation d'un électron se produit. Le reste des électrons se déplace vers le côté n. La chute de tension par rapport à l'émetteur et à la base est V_BE comme côté entrée.

Dans les émetteurs de type N, les porteurs de charge sont principalement des électrons. Par conséquent, les électrons sont transportés via des émetteurs de type N vers une base de type P. Un courant sera transporté à travers la jonction émetteur-base ou E-B. Ce courant est appelé courant d'émetteur (Ie). Ici le courant de l'émetteur (I_E) s'écoule du côté sortie et s'écoule dans deux directions ; l'un est moi_B et l'autre est moi_C. Pour que nous puissions écrire,

            I_E=I_B+I_C

Cependant, la surface de base est relativement fine et légèrement dopée. Par conséquent, la plupart des électrons traverseront la zone de base et seuls quelques-uns se recombineront avec les trous disponibles. Le courant de base est minimum par rapport au courant de l'émetteur. Habituellement, cela représente jusqu’à 5 % du courant total de l’émetteur.

Le courant circulant du reste des électrons est appelé courant de collecteur (I_C). Le je_C est relativement élevé par rapport à la base (je_B).

Circuit de transistor NPN

La source de tension est connectée au transistor NPN. La borne du collecteur est reliée à la borne +ve de la tension d'alimentation (V_CC) utilisant une résistance de charge (R_L). La résistance de charge peut également être utilisée pour diminuer le courant maximum circulant dans le circuit.

La borne de base est reliée à la borne +ve de la base pour fournir la tension (V_B) avec résistance R_B. La résistance de base est utilisée pour limiter le courant de base maximum (I_B).

Lorsque le transistor est en fonctionnement, un courant de collecteur important traverse le circuit entre le collecteur et l'émetteur. Cependant, pour cette petite quantité de courant de base, il faut circuler vers la borne inférieure du transistor.

Les marquages ​​représentent les courants typiques du collecteur, du bas et de l'émetteur.

Avantages et inconvénients de l'utilisation d'un transistor NPN :

Avantages:

• De petite taille
• Peut fonctionner en basse tension.
• Très bon marché.
• Faible impédance de sortie.
• Longue durée.
• Actions spontanées.

Désavantages:

• Sensibilité aux hautes températures.
• Produire une faible énergie et puissance.
• Peut être endommagé lors d'un emballement thermique.
• Ne peut pas être utilisé dans les hautes fréquences.

Commutateur de transistor NPN

Le transistor fonctionne

• Allumé en mode saturation
• Éteint en mode de coupure.

Allumé en mode saturation

• Lorsque les deux jonctions sont dans un état de polarisation directe, une tension suffisamment élevée est appliquée à la tension d'entrée. Par conséquent, le transistor fonctionne comme un court-circuit lorsque V_CE est approximativement nul.
• À ce moment-là, deux jonctions sont dans l’état de polarisation directe, une tension adéquate est présente à l’entrée.
• Dans cet état, le courant passera entre le collecteur et l’émetteur. Le courant circule dans le circuit.

Éteint en mode de coupure.

• Si les deux jonctions des transistors sont en polarisation inverse, le transistor passe à l'état OFF.
• Pendant ce mode de fonctionnement, la tension du signal d'entrée ou la tension de base est nulle.
• Par conséquent, le V total_CC la tension agit aux bornes du collecteur.

Mode de fonctionnement du transistor

Il dispose de trois modes de fonctionnement selon la polarisation, qui sont les suivants :

• Mode actif
• Mode de coupure
• Mode de saturation

Mode de coupure

• Le transistor agit comme un circuit ouvert.
• En coupure, les deux jonctions sont en polarisation inverse.
• Le courant ne sera pas autorisé à circuler.

Mode de saturation

• Le transistor fonctionne comme un circuit fermé.
• Les deux jonctions sont configurées en polarisation directe uniquement.
• Comme la tension base-émetteur est relativement élevée, un courant passe du collecteur à l’émetteur.

Mode actif

• A cette époque, le le transistor fonctionne comme un amplificateur de courant circuit.
• Dans le mode actif du transistor, la jonction BE est en polarisation directe et la jonction C -B est polarisée en inverse.
• Le courant passe entre l'émetteur et le collecteur et la quantité de courant est proportionnelle à la base appliquée présente.

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Soumali Bhattacharya

Bonjour, je m'appelle Soumali Bhattacharya. J'ai fait un Master en Electronique.
Je suis actuellement investi dans le domaine de l'électronique et de la communication.
Mes articles se concentrent sur les principaux domaines de l'électronique de base dans une approche très simple mais informative.
Je suis un apprenant vif et j'essaie de me tenir au courant de toutes les dernières technologies dans le domaine de l'électronique.

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