Qu'est-ce qu'un transistor NPN

Qu'est-ce qu'un transistor NPN ?

Définition du transistor NPN

Un transistor NPN est un type de transistor à jonction bipolaire largement utilisé, où une couche de semi-conducteur de type P est entourée par deux couches de type N.

Construction du transistor NPN

Comme discuté précédemment, le transistor NPN a deux jonctions et trois bornes. La construction du transistor NPN est illustrée dans la figure ci-dessous.

Les couches émettrice et collectrice sont plus larges comparées à la base. L'émetteur est fortement dopé. Par conséquent, il peut injecter un grand nombre de porteurs de charge vers la base.La base est faiblement dopée et très fine par rapport aux deux autres régions. Elle transmet la plupart des porteurs de charge au collecteur qui sont émis par l'émetteur.Le collecteur est modérément dopé et collecte les porteurs de charge de la couche de base.

Symbole du transistor NPN

Le symbole du transistor NPN est illustré dans la figure ci-dessous. La pointe de flèche indique la direction conventionnelle du courant du collecteur (IC), du courant de la base (IB) et du courant de l'émetteur (IE).

Principe de fonctionnement

La jonction émetteur-base est polarisée en avant par la tension d'alimentation VEE, tandis que la jonction collecteur-base est polarisée en arrière par la tension d'alimentation VCC.

Dans la condition de polarisation en avant, le terminal négatif de la source d'alimentation (VEE) est connecté au semi-conducteur de type N (Émetteur). De même, dans la condition de polarisation en arrière, le terminal positif de la source d'alimentation (VCC) est connecté au semi-conducteur de type N (Collecteur).

La région de déplétion de la jonction émetteur-base est plus mince comparée à la région de déplétion de la jonction collecteur-base (Notez que la région de déplétion est une région où il n'y a pas de porteurs de charge mobiles et elle se comporte comme une barrière qui s'oppose au flux du courant).

Dans l'émetteur de type N, le porteur de charge majoritaire est l'électron. Par conséquent, les électrons commencent à circuler de l'émetteur de type N vers la base de type P. Et grâce aux électrons, le courant commencera à circuler dans la jonction émetteur-base. Ce courant est connu sous le nom de courant émetteur IE.

Les électrons pénètrent dans la base, un semi-conducteur de type P finement dopé avec un nombre limité de trous pour la recombinaison. Par conséquent, la plupart des électrons contournent la base, avec seulement quelques-uns se recombinant.

En raison de la recombinaison, le courant circulera dans le circuit et ce courant est connu sous le nom de courant de base IB. Le courant de base est très faible comparé au courant émetteur. Généralement, il représente 2-5% du courant émetteur total.

La plupart des électrons passent la région de déplétion de la jonction collecteur-base et passent à travers la région de collecteur. Le courant circulant par les électrons restants est connu sous le nom de courant de collecteur IC. Le courant de collecteur est plus important que le courant de base.

Circuit du transistor NPN

Le circuit du transistor NPN est illustré dans la figure ci-dessous.

Le diagramme montre comment les sources de tension sont connectées : le collecteur est relié au terminal positif de VCC via une résistance de charge RL, qui limite le courant maximum.

Le terminal de base est connecté au terminal positif de la tension d'alimentation de la base VB avec la résistance de base RB. La résistance de base est utilisée pour limiter le courant de base maximum.

Lorsqu'il est allumé, le transistor permet un grand courant de collecteur de circuler, entraîné par un petit courant de base entrant dans le terminal de base.

Selon la loi des nœuds, le courant émetteur est la somme du courant de base et du courant de collecteur.

Modes de fonctionnement du transistor

Le transistor fonctionne selon différents modes ou régions en fonction de la polarisation des jonctions. Il a trois modes de fonctionnement.

• Mode coupure

• Mode saturation

• Mode actif

• Mode coupure

En mode coupure, les deux jonctions sont en polarisation en arrière. Dans ce mode, le transistor se comporte comme un circuit ouvert. Il ne permettra pas au courant de circuler à travers le dispositif.

Mode saturation

En mode saturation du transistor, les deux jonctions sont connectées en polarisation en avant. Le transistor se comporte comme un circuit fermé et le courant circule du collecteur à l'émetteur lorsque la tension émetteur-base est élevée.

Mode actif

Dans ce mode du transistor, la jonction émetteur-base est polarisée en avant et la jonction collecteur-base est polarisée en arrière. Dans ce mode, le transistor fonctionne comme un amplificateur de courant.

Le courant circule entre l'émetteur et le collecteur et l'intensité du courant est proportionnelle au courant de base.

Interrupteur à transistor NPN

Le transistor fonctionne comme étant allumé en mode saturation et éteint en mode coupure.

Lorsque les deux jonctions sont connectées en condition de polarisation en avant et qu'une tension suffisante est appliquée à la tension d'entrée. Dans cette condition, la tension collecteur-émetteur est proche de zéro et le transistor fonctionne comme un court-circuit.

Dans cette condition, le courant commencera à circuler entre le collecteur et l'émetteur. La valeur du courant circulant dans ce circuit est,

Lorsque les deux jonctions sont connectées en polarisation en arrière, le transistor se comporte comme un circuit ouvert ou un interrupteur éteint. Dans cette condition, la tension d'entrée ou la tension de base est nulle.

Par conséquent, toute la tension Vcc apparaît sur le collecteur. Mais, en raison de la polarisation en arrière de la région collecteur-émetteur, le courant ne peut pas circuler à travers le dispositif. Ainsi, il se comporte comme un interrupteur éteint.

Le diagramme de circuit d'un transistor en région de coupure est illustré dans la figure ci-dessous.

Brochage du transistor NPN

Le transistor a trois broches ; collecteur (C), émetteur (E) et base (B). Dans la plupart des configurations, la broche centrale est pour la base.

Pour identifier les broches d'émetteur et de collecteur, il y a un point sur la surface du transistor SMD. La broche exactement en dessous de ce point est le collecteur et la broche restante est la broche d'émetteur.

Si le point n'est pas présent, toutes les broches seront placées avec un espacement inégal. Ici, la broche centrale est la base. La broche la plus proche de la broche centrale est l'émetteur et la broche restante est la broche de collecteur.