Le mot transistor (appelé aussi Bipolar Junction Transistor BJT) provient de l'abréviation du terme Transfer resIstsor (mot à l'origine anglaise), inventé en 1948 par les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain, trois chercheurs des laboratoires Bell. Ce composant a été nommé, historiquement, diode à double base, transistor bipolaire à jonctions ou le transistor à jonction. Il est aussi nommé, appelé dans certains documents techniques, chez certains fournisseurs; semiconducteur triode, surface states triode, cristal triode, Iolation Surface.
Ce terme, le transistor, nous fait toujours penser aux anciens radio à base de transistor à tubes d'autrefois (les tubes, des anciens composant électronique actif qui ne son plus utilisés aujourd'hui en vue leur taille, étaient généralement utilisés pour amplifier le signal radio, audio, ...).
Nous retrouvons dans le domaine de l'électronique trois types de transistors telles que :
Le transistor est bien plus qu'un composant électronique. Très utilisé de nos jours dans les circuits électroniques que nous retrouvons dans presque tous les objets du quotidien, il est l'un des piliers de la nouvelle technologie numérique depuis quelques décennies. Son impact sur notre vie moderne et notre vie quotidienne est tel qu'on le retrouve partout.
Un transistor est un composant électrique de taille généralement petite. Il sert généralement à amplifier un signal électrique ainsi qu'à moduler et à redresser les signaux électriques. Le transistor a également envahi l'univers de l'électronique numérique et est, depuis des décennies, l'élément le plus petit des circuits intégrés numériques, depuis l'invention des premières cellules logiques.
Il est constitué d’une supperposition de semi-conducteur dans lequel on crée deux jonctions N-P-N ou P-N-P avec :
Pour précision, ces deux semi-conducteurs proviennent d'un même cristal ou de la matière. Le schéma ci-dessous explique cette différence de jonctions entre NPN et PNP:
Jonction NPN | Jonction PNP |
Puisqu'un transistor est principalement constitué de trois couches semi-conductrices superposées, sa forme rappelle dans une partie celle de la diode avec sa flèche (sens de passage du courant électrique). Ce composant est doté de trois connexions : la base, le collecteur et l'émetteur.
Transistor NPN | Transistor PNP |
Le montage le plus simple pour débuter avec le fonctionnement d'un transistor est celui d'un amplificateur de courant, continu ou variable dans le temps. La particularité de ce montage est la mise en commun de l'émetteur des deux sous-parties de notre montage, entrée et sortie du transistor. Le schéma ci-dessous le démontre :
Dans ce schéma, nous pouvons caractériser le transistor à l'aide des six variables suivantes :
et en appliquant la théorie de conservation des charges, nous pouvons écrire les deux équations suivantes :
En fonction du régime de fonctionnement du transistor, dans sa zone d'amplification dans le cas d'un régime actif, le courant \( I_{E} \) varie en fonction de la valeur du courant à la base du transistor \( I_{B} \) ainsi que la tension \( U_{CE} \) varie en fonction de la tension entre la base et l'émetteur \( U_{BE} \).
Il est à connaître, également, qu'il existe deux autres possibilités de montages montages le même transistor pour un totale de trois tels que:
L'entrée à cet étage d'amplification se fait sur la base et la sortie sur le collecteur. L'impédance d'entrée \(Z_{e}\) dépend des deux valeurs \(R_{1}\) et \(R_{2}\) et elle est généralement de quelques kΩ. Celle de la sortie est proportionnelle à la charge appliquée à la sortie de l'étage. Ce montage est souvent utilisé en basses fréquences et le gain d'amplification de cet étage est considérable.
Un transistor dispose de 3 régimes de fonctionnements. Ce régime dépend principalement de la différence de potentiel appliqué entre l'émetteur et la base telle que :
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