Que sont les transistors ? Définition, composants, fonctionnement et utilisations

Introduction

Les transistors sont de minuscules composants semi-conducteurs essentiels au contrôle et à la régulation de la tension et du courant dans un circuit. Ils peuvent donc servir d'interrupteur ou d'amplificateur. Les transistors restent fondamentaux en électronique moderne. C'est pourquoi on les retrouve dans tous les appareils, des puces d'ordinateur aux smartphones.

On comprend aisément pourquoi nous avons déjà besoin de transistors. Nous allons approfondir ce sujet. transistors pour vous assurer d'avoir une bonne compréhension de leur fonctionnement, de leurs applications, des pièces et plus encore.

Parties d'un transistor

Quand vous regardez un symbole du transistorVous remarquerez qu'il est composé de trois parties principales : l'émetteur, la base et le collecteur. Ces trois bornes sont essentielles aux performances du transistor, qu'il soit utilisé comme amplificateur ou comme commutateur.

Émetteur

L'émetteur fait office de borne négative du transistor. C'est de là que provient l'électronique. L'émetteur est généralement fortement dopé avec un matériau conducteur tel que l'aluminium ou le cuivre.

Base

Comparé à l'émetteur, celui-ci est généralement légèrement dopé. Il sert de borne de commande à un transistor. Son rôle est de contrôler le flux d'électrons de l'émetteur vers le collecteur.

Collectionneur

Il s'agit de la borne positive du transistor. Comme son nom l'indique, elle sert de drain pour les électrons de l'émetteur. Elle est plus grande que la base et l'émetteur, mais son dopage est modéré. Cette partie est fabriquée à partir d'un matériau moins conducteur, comme le silicium.

Comment fonctionnent les transistors

UN radio à transistors Le transistor fonctionne en contrôlant le flux d'électrons pour fonctionner comme un interrupteur ou un amplificateur. Pour ce faire, il applique un faible courant ou une faible tension à la base du transistor. Ce dernier est alors capable de réguler le flux d'un courant plus important entre les bornes de l'émetteur et du collecteur. Cette capacité à contrôler le flux de courant est essentielle à la construction d'amplificateurs, de portes logiques et de nombreux types de circuits électroniques.

La fonction de commutation fonctionne lorsqu'un signal de commande est appliqué à la base ou à la grille du transistor. Ce dernier fonctionne alors comme un interrupteur ou une grille électronique, autorisant ou bloquant le passage du courant dans le circuit.

Quant à la fonction d'amplification, le transistor peut également amplifier les signaux électroniques lorsque la base contrôle la quantité de courant circulant entre elle et l'émetteur. Ainsi, selon le type, le courant de sortie peut être plus élevé.

Types de transistors

Maintenant que vous en savez plus sur le définition de transistorNous pouvons également examiner les types. Cela vous aidera à comprendre quel type de transistor convient à votre application. Il existe deux principaux types de transistors : les transistors à jonction bipolaire (BJT) et les transistors à effet de champ (FET).

Transistors à jonction bipolaire (BJT)

Ce sont des dispositifs à courant contrôlé. En dessous, on trouve transistor NPN et Transistor PNP.

Dans le cas d'un transistor NPN, il comporte trois couches semi-conductrices : de type N, de type P et de type N. Le courant circule de l'émetteur vers le collecteur en fonction de la base qui contrôle cette quantité de courant.

Le transistor PNP est également doté de trois couches semi-conductrices, mais elles sont inversées par rapport au transistor NPN. Dans ce cas, on retrouve les couches semi-conductrices de type P, de type N et de type P.

Transistors à effet de champ

Dans ce cas, on rencontre des transistors commandés en tension, comme les JFET, les MOSFET et bien d'autres.

Le transistor à effet de champ à jonction ou JFET comporte une jonction semi-conductrice qui contrôle le flux de courant dans le circuit.

Le Transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET) utilise une tension de grille pour contrôler la quantité de courant circulant de l'émetteur au collecteur.

Vous pouvez vous attendre à rencontrer différents types de MOSFET, chacun avec une application différente en fonction de sa construction.

Applications des transistors

Depuis le la radio à transistors a été inventée, Nous avons vu de nombreuses applications des transistors. Cela illustre leur flexibilité. Voici les applications les plus courantes.

• Les transistors peuvent servir d'amplificateurs. Ils peuvent ainsi amplifier les signaux faibles des équipements audio, des émetteurs radio et autres appareils. Le résultat est un son plus clair et plus puissant.
• En tant qu'amplificateurs, les transistors peuvent également être idéaux pour le traitement du signal. Ils amplifieront le signal pour le rendre plus clair et plus fort.
• Les transistors peuvent également servir d'interrupteurs. Ceci s'applique aux circuits numériques et analogiques. Leur rôle est de contrôler le flux de courant et de tension. On les retrouve notamment dans des appareils électroniques tels que les stimulateurs cardiaques, afin d'en assurer le bon fonctionnement.
• Étant des portes électriques, on s'attend à ce qu'elles fonctionnent bien comme portes logiques. Ce sont les fondamentaux de la construction de circuits numériques pour des applications telles que les ordinateurs, l'électronique grand public et les commandes industrielles.
• On peut également intégrer des transistors dans des puces électroniques pour garantir des performances informatiques puissantes et complexes. C'est pourquoi on les retrouve couramment dans les appareils auditifs, les radios et les téléphones.

Avantages des transistors

• Les transistors sont plus petits que les tubes à vide. Leur taille et leur portabilité les rendent idéaux pour l'électronique compacte et portable.
• Les transistors consomment généralement moins d'énergie et génèrent moins de chaleur. Ceci est essentiel pour tout type de circuit afin de limiter la chaleur et de consommer moins d'énergie. Cela permet d'allonger la durée de vie de la batterie.
• Les transistors sont généralement plus durables et peuvent résister à une manipulation brutale.
• Étant donné que les transistors peuvent être fabriqués en grand nombre sur une seule puce électronique, cela permet la conception et la construction de circuits intégrés complexes, tels que des microprocesseurs.
• Le fonctionnement basse tension des transistors permet leur fonctionnement sur des alimentations basse tension. Cela améliore la sécurité, réduit les coûts et permet des distances de sécurité plus strictes lors de la conception des circuits.
• La conception des circuits est encore simplifiée car les transistors n'ont pas besoin de transformateurs d'adaptation, en particulier pour les charges à faible impédance.
• L'amplification et la commutation du signal confèrent aux transistors une grande polyvalence, ce qui permet leur utilisation dans différents types d'électronique.

Limites des transistors

• Les transistors peuvent être sujets à des dommages, notamment dus à l'électricité statique. Il est donc important de les manipuler et de les mettre à la terre avec précaution.
• Les transistors peuvent parfois présenter des limitations de performances. Par exemple, ils peuvent avoir des difficultés à fonctionner à très hautes fréquences. Cela est dû aux effets de la capacité de jonction et du temps de transit.
• Le vieillissement et les pannes sont inévitables avec les transistors. Attendez-vous à ce qu'ils se dégradent avec le temps et tombent en panne, mais leur durée de vie est généralement impressionnante.

Comment tester ou vérifier un transistor

Comment tester un transistor au germaniumDans notre cas, nous utiliserons un multimètre réglé en mode diode pour vérifier le bon état du transistor. Voici les étapes à suivre.

1. Réglez le multimètre en mode test de diode. Pour ce faire, tournez le bouton rotatif jusqu'à ce qu'il pointe vers le symbole de la diode.
2. Commencez par tester la connexion base-émetteur. Connectez la sonde positive à la base et la sonde négative à l'émetteur. Dans le cas d'un transistor NPN, la chute de tension sera d'environ 0,7 V, tandis que pour un transistor PNP, la lecture sera nulle. En inversant les sondes, les résultats sont inversés.
3. Testez ensuite la connexion base-collecteur. Connectez la sonde positive à la base et la sonde négative au collecteur. Le transistor NPN présente une chute de tension d'environ 0,7, tandis que le transistor PNP est nul, car il est en circuit ouvert à ce stade. En inversant les sondes, attendez-vous à des résultats inverses.
4. Pour tester la connexion émetteur-collecteur, branchez la sonde positive sur l'émetteur et la sonde négative sur le collecteur. Un transistor en bon état n'affiche aucune valeur dans les deux sens, car il est en circuit ouvert à ce stade. Si vous observez des valeurs dans les deux sens, le transistor est peut-être défectueux.

Conclusion

Les transistors restent essentiels à l'électronique moderne. Leur capacité à agir comme commutateur et amplificateur facilite leur utilisation. C'est pourquoi on les retrouve aujourd'hui dans différents appareils électroniques. Ils sont également adaptés à l'intégration dans des composants plus petits, comme les microprocesseurs, permettant ainsi des conceptions de circuits complexes. Veillez à les utiliser conformément aux recommandations et vous obtiendrez de bons résultats.