Transistor BJT NPN – Fonctionnement et montages (Partie 1)

ÉLECTRONIQUE / PARTIE 1

Le transistor BJT

Dans ce cours, les montages sont étudiés avec un NPN.

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1. Qu’est-ce qu’un BJT ?

Le transistor bipolaire à jonctions (BJT) est un composant semi-conducteur à trois bornes : base (B), collecteur (C) et émetteur (E). Une petite commande entre B et E permet de contrôler le courant entre C et E.

2. En direct ou en inverse ?

Une jonction est la frontière entre une zone P et une zone N. Son comportement ressemble à celui d’une diode.

En direct

Le potentiel de P dépasse celui de N. Le courant peut passer de P vers N.

En inverse

Le potentiel de P est inférieur à celui de N. Le courant de fuite est très faible.

Exemple NPN. B est de type P et E de type N. Si B est à 0,7 V et E à 0 V, B–E est en direct. La tension varie selon le courant et le composant.

NPN ou PNP ?

Les lettres donnent l’ordre des couches, de l’émetteur au collecteur.

NPN · N–P–N

Flèche sortante sur E.
B–E en direct si V(B) > V(E).

PNP · P–N–P

Flèche entrante sur E.
B–E en direct si V(B) < V(E).

En conduction, le courant principal va de C vers E pour le NPN, et de E vers C pour le PNP (sens conventionnel).

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Amplifier ou commuter

Deux circuits simples autour d’un transistor NPN

3. Régimes et circuits

Amplification

État du transistor. Actif direct pendant tout le signal. B–E en direct, B–C en inverse.

Montage émetteur commun. Émetteur à la masse, résistance au collecteur. La base reçoit un petit signal ajouté à une tension continue.

Si le courant augmente, la tension au collecteur baisse. On peut obtenir une variation plus grande et inversée.

Commutation

État du transistor. Bloqué si B–E ne conduit presque pas. Saturé avec assez de courant de base. B–E et B–C sont alors en direct. La tension entre C et E reste faible.

Montage interrupteur de LED. Émetteur à la masse. Une résistance limite le courant de base. La LED et sa résistance sont en série avec C.

Commande basse → LED éteinte. Commande assez forte → LED allumée.

La masse est la référence de tension du circuit, repérée à 0 V.

Transistor BJT / Généralités 2 / 5

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Les trois montages

Lire un schéma et choisir le montage adapté au signal

4. Quelle borne est commune ?

La borne commune sert de référence aux tensions d’entrée et de sortie. Les schémas repèrent ces bornes sur un NPN.

Vert · entréeViolet · sortieBleu · référence commune

Émetteur commun

Entrée B–E
Sortie C–E

Collecteur commun

Entrée B–C
Sortie E–C

Base commune

Entrée E–B
Sortie C–B

5. Comparer les trois montages

Caractéristique	EC	CC	BC
Gain en tension	Souvent > 1 en valeur absolue	Proche de 1 (un peu inférieur)	Souvent > 1
Phase de sortie	Inversée	En phase	En phase
Gain en courant	Élevé	Élevé	Un peu < 1
Impédance d’entrée	Moyenne	Élevée	Faible
Usage typique	Amplifier une tension	Adapter les impédances	Étages à haute fréquence

Valeurs typiques en petits signaux. Les gains dépendent du circuit et de la charge.

Le collecteur commun est aussi appelé suiveur d’émetteur. Sa faible impédance de sortie aide à alimenter une charge.

Références · MIT 6.071J · MIT 6.101

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ÉLECTRONIQUE / PARTIE 1

Les montages en pratique

Trois exemples de trajet du signal avec un transistor NPN

6. Quel montage pour quel besoin ?

Préamplifier un microphone

Émetteur commun

Microphone → B → NPN → C → Étage audio suivant

Le microphone délivre un signal de faible tension. Il entre sur B. L’émetteur sert de référence commune. On prélève sur C un signal de tension plus grande et inversé, avant l’étage audio suivant.

Adaptation d’impédance

Collecteur commun

En liaison directe, l’étage suivant peut prélever du courant et affaiblir le signal. On intercale un suiveur d’émetteur.

L’entrée sur B sollicite peu le filtre grâce à son impédance élevée. Sur E, la faible impédance permet de fournir du courant à l’étage suivant grâce à l’alimentation. La sortie E suit les variations d’entrée (gain proche de 1).

Amplifier un signal radio

Base commune

Premier transistor → E → NPN → C → Filtre radio

Dans un amplificateur radio à deux transistors montés en cascode, le premier étage envoie le signal sur E du second. La base du second reste à tension fixe pour le signal, et la sortie sur C va vers le filtre. Ce montage aide à conserver le gain aux fréquences élevées.

Dans les trois exemples, le NPN fonctionne en régime actif direct.

Références · MIT 6.101 · Analog Devices, étages et cascode

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Deux autres usages

Relier la fonction du circuit à l’état du transistor

7. Autres applications du BJT

Courant quasi constant

État · Actif direct. B–E en direct, B–C en inverse.

Montage · Charge au collecteur. Une tension fixe commande B. La résistance sur E fixe à peu près le courant qui traverse la charge tant que le transistor reste actif.

Exemple. Une LED alimentée par un courant presque constant garde un éclat plus stable, même si la tension à ses bornes varie légèrement.

Mesure de température

État · Transistor monté en diode. B–E en direct. B et C sont reliés, donc la tension entre eux est nulle.

Montage · Courant imposé. On mesure la tension entre B et E. À courant constant, elle diminue quand la température augmente.

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