Le transistor : les relations entre les différents courants

Le fonctionnement d'un transistor bipolaire; soit un transistor de type NPN ou un transistor de type PNP, repose principalement sur la circulation et l’interaction de trois courants que nous vous les rappelons ci-dessous :

• le courant de base \(I_B\),
• le courant de collecteur \(I_C\), et,
• le courant d’émetteur \(I_E\).

Pour mieux comprendre cela, les deux images ci-dessous nous présente ces différents courants pour chaque type de transistor :

Sens des courant dans un transistor NPN	Sens des courant dans un transistor PNP

Pour mieux comprendre ce composant électrique, et surtout comment ces différents courants sont liés entre eux via des relations fondamentales. Il nous est essentiel de maîtriser comment les décrire et les analyser électriquement. Pour ce fait, nous allons étudier ces relations durant ce cours.

Les différentes relations de courant dans un transistor

Pour comprendre comment fonctionne un transistor, quel que soit son type, il vous est demandé de comprendre comment sont reliées les différentes intensités électriques entre les différentes entrées/sorties de ce composant; soit l'émetteur, la base et le collecteur. Cela nous vous permet ultérieurement de pouvoir déterminer les grandeurs électriques et les caractéristiques de tout type de circuit électrique reposant sur un transistor, quelle que soit sa fonction.

Comme nous l'avons expliqué dans notre cours précédent, un transistor repose sur le principe qu'un très faible courant de base (\(I_B\)) contrôle un courant de collecteur beaucoup plus important (\(I_C\)). Donc, nous pouvons écrire :

\[ I_C = \beta \times I_B \]

avec \(\beta\) est le gain en courant continu caractérisant le transistor.

Et en appliquant la loi des noeuds, pour n'importe qu'el circuit, nous pouvons écrire aussi : \[ I_E = I_B + I_C \] avec :

• \( I_E \) est le courant d'émetteur. Ce courant est le courant total émis par ce composant,
• \( I_B \) est le courant de base tel que courant est le courant le plus faible que ce courant fait circuler,
• \( I_C \) est le courant de collecteur. Ce courant de collecteur constitue la plus grande partie du courant, qui n'est que la somme des deux autres.

Et pour un transistor de type PNP, en appliquant le sens du courant puisque le courant entre par l'émetteur et sort par le collecteur et la base, nous pouvons écrire aussi :

\[ I_C = I_E - I_B \]

Attention: Il est à noter que dans certains livres, documentation technique ou autre, selon la convention utilisée pour définir les courants, soit entrant soit sortant, les équations peuvent apparaître avec des signes différents.

Exemple pratique

Prenons un transistor de type NPN ayant les caractérisques électriques suivantes :

• \( \beta = 130 \), et,
• \( I_B = 22 µA \)

En appliquant les deux propriétés ci-dessus, nous pouvons déterminer facilement \( I_C \) et \( I_E \) comme suit :

\( I_C = \beta \times I_B \) soit donc \( I_C = 130 × 22 µA = 2860 µA = 2.86 mA \) 

et \( I_E = I_B + I_C \) ce qui nous donne \( I_E = 22 µA + 2860 µA = 2882 µA = 2.882 mA\)

Comprendre les différents courants I_B, I_E et I_C

Courant de base I_B

Le courant de base est généralement le courant le plus faible entre les trois courants. Ce courant sertt à commander le transistor, soit dans sa version NPN ou sa version PNP. Son rôle ce courant de base \( I_B \) est de varier le courant du collecteur une variation beaucoup plus importante.

\[ I_B = I_C / \beta \]

Courant de collecteur I_C

Le principal courant d'un transistor est le courant de collecteur dans un transistor. Dans son régiome normal, un transistor fonctionne comme amplificateur. Ce mode de fonctionnement dépend principalement du courant de base et du gain β du transistor tel que :

\[ I_C = \beta \times I_B \]

Courant d'émetteur I_E

Et finalement, le troisième courant est celui du courant de l'émetteur correspond à la somme des deux autres courants \( I_B \) et \( I_C \) qui arrivent au transistor par la base et le collecteur.

\[ I_E = I_B + I_C \]