Électronique/Polarisation des transistors BJT et FET

Un livre de Wikilivres.
Sauter à la navigation Sauter à la recherche

Dans ce chapitre, nous allons étudier de montages à base de transistors, de résistances et de sources de tension/courant. Ces montages permettent de polariser un transistor, à savoir de le faire fonctionner avec des tensions et courants continus qui sont maintenus en permanence. De tels montages sont utilisés pour fabriquer des amplificateurs à base de transistors, mais aussi pour d'autres fonctions. Toujours est-il que nous avons besoin de parler en détail de ces montages, et de la polarisation d'un transistor en général, avant de passer aux chapitres suivants. Sachez en effet que ce chapitre prépare les chapitres sur le fonctionnement en petits signaux et sur les amplificateurs à base de transistors.

La polarisation d'un BJT[modifier | modifier le wikicode]

Polariser un BJT signifie qu'on le relie à des sources de tension/courant à travers des résistances. En somme, cette section étudie les montages que l'on obtient en mélant des BJTs avec des résistances et des sources de tension. Nous allons étudier les montages de ce type qui sont les plus communs, les plus répandus.

La polarisation collecteur-base à une source de tension[modifier | modifier le wikicode]

Polarisation collecteur-base à une source de tension

Pour commencer, nous allons étudier le circuit illustré ci-contre. Comme on le voit, la base et le collecteur sont reliés à la même source de tension, à travers des résistances différentes, judicieusement nommées et . L'émetteur est connecté à la masse.

Les équations descriptives du circuit[modifier | modifier le wikicode]

Ce circuit est décrit par les trois équations suivantes. Les deux premières sont déduites de la loi des mailles, alors que la troisième est la définition du bêta du transistor.

Les deux premières équations peuvent se reformuler comme suit :

En injectant ces deux formules dans l'équation , on trouve :

On peut alors isoler VCE (il suffit de multiplier par des deux cotés, de soustraire VCC et de prendre l'opposé), ce qui donne : .

Cette formule nous dit que la tension VCE dépend du bêta du transistor, qui lui-même varie beaucoup suivant la température. Le montage n'est alors pas stable, la moindre variation de température modifiant ses tensions. Il faut donc trouver une solution pour rendre le montage plus fiable.

La droite de charge du circuit[modifier | modifier le wikicode]

On peut résumer le fonctionnement de ce montage sur un graphique avec la tension VCE en abscisse et le courant IC en ordonnée, graphique qui est illustré ci-dessous. Sur ce graphique, on peut tracer deux équations :

La première est tout simplement tirée de l'application de la loi des mailles dans le circuit. La seconde décrit la relation entre IC et VCE pour un transistor BJT et nous l'avons déjà rencontrée dans le chapitre sur les BJTs.

Chaque équation donne une courbe : un segment de droite décroissant pour la première équation, une sorte de marche pour la seconde. Ces deux équations doivent être respectées simultanément, ce qui fait que le point d'intersection des deux courbes donne les valeurs exactes de IC et VCE.

Graphique IC-VCE pour un BJT polarisé.