Commutation par transistor

Le transistor

Le transistor utilisé en commutation fonctionne donc comme un interrupteur commandé :

Pour que le transistor soit passant le courant de base (Ib) doit être positif (dans le sens indiqué par les figures ci-dessus).
Pour que le transistor soit bloqué, Ib doit être nul.

Calcul de polarisation

Lorsqu'un transistor est saturé, la tension Vbe=0,7V

Pour bien polariser un transistor, il faut :

• commencer par calculer le courant Ic nécessaire
  Ic=(Vs-Vce)/Rc  ou Rc est la résistance de la charge
• calculer le courant Ib sachant que Ib=Ic/β
• Multiplier la valeur trouvée par 2 ou plus
• Calculer la valeur de Rb (Résistance dans le circuit de la base)
  Rb= (Ve-Vbe)/Ib

Exemple d'application

Une application courante vise à utiliser un transistor en amplificateur de courant.

Supposons qu'il faille alimenter une LED avec un courant de 20mA sous une tension de 12V mais que la structure de commande délivre au maximum 5mA sous 5V....

On réalisera le montage suivant :

• La tension maximale aux bornes de la LED est égale à 1,5V (donnée par le constructeur de la LED)
• La résistance R2 provoque une chute de tension pour ne pas détruire la LED
• Il faut calculer R2 :
• Lorsque la LED doit éclairée le transistor doit être passant comme un interrupteur fermé et donc
• 12V= R2.ILED + VLED
• R2 = (12V - 1,5V)/20mA = 525Ω
• Le constructeur du transistor donne β=100 et Vbe=0,7V. On va calculer le courant dans la base.
• Ic=β.Ib (données du cours)
• Donc Ib=20mA/100 = 200µA
• Connaissant ce courant de base on peut calculer R2 :
• Ve = R1.Ib + Vbe
• R1= (Ve-Vbe)/Ib
• R1= (5 - 0,7)/200µA = 21500Ω
• On prend en général une valeur deux fois moindre pour garantir la saturation
• Soit  R1 = 10kΩ

Pertes par effet Joule

Dans la réalité, lorsque le transistor est saturé, Vce n'est pas tout à fait égal à 0V.

De ce fait le transistor provoque des pertes égales à Pd=Vce x Ic et chauffe

Cet échauffement se produit davantage encore lorsque le transistor passe de l'état bloqué à l'état passant :

Cette situation explique que les microprocesseurs ont besoin de dissipateurs thermiques car ils intègrent des millions de transistors qui commutent des millions de fois par seconde.