{{tag>electronique}}

====== Transistor ======

Inventé dans les laboratoires Bell en 1947, c'est une alternative aux tubes électroniques qui présente les avantages suivants:
  * Plus compact
  * Efficace directement (pas de temps de chauffe)
  * Fonctionne avec des tensions plus faibles, consomme moins

Il est combiné à d'autres composants dès 1950 et permet l’essor des circuits intégrés. Il n'existe pas un transistor universel, mais des transistors en fonction des usages. On peut par exemple avoir besoin de commuter peu fréquemment des circuits avec de forts courants ou bien commuter très rapidement des circuit de faible puissance.

On distingue plusieurs familles:
  * Les transistors bipolaires avec des connexions: **B**ase, **E**metteur, **C**ollecteur.
  * Les transistors à effet de champs (MOSFET, JFET,LDMOS etc) avec des connexions **G**rille (ou Gate) **D**rain, **S**ource.
  * transistor IGBT (mélange de FET et bipolaire) avec ses connexion **G**rille, **E**metteur et **C**ollecteur.
  * Transistor unijonction (UJT) avec ses connexions **E**metteur, **B1** et **B2** (bases 1 ET 2)



Le transistor bipolaire fonctionne comme un amplificateur de courant. On injecte un courant entre la base et l’émetteur ce qui produit un courant multiplié par le gain du transistor entre l’émetteur et le collecteur. On l'utilise en régime linéaire ou saturé. En régime saturé, il sert d'interrupteur commandé (commutation) par un microcontrôleur par exemple. On peut ainsi contrôler l' alimentation d'une charge utile (exemple bandeau de LED de puissance).

  * Le NPN est relié à la masse 
  * Le PNP est relié à l'alimentation

Pour un montage en commutation on doit définir un courant assez important dans la base, pour cela on ajuste la résistance. Le transistor agit comme un limiteur de courant lorsqu'il fonctionne en linéaire, il faut le saturer pour qu'il se comporte un tout ou rien et laisse passer le courant utile à la charge.

Le gain c'est le rapport entre le courant en entrée (passant par la base) et le courant limité en sortie. Le gain est noté B(beta) ou Hfe dans les datasheets, c'est une caractéristique du composant.

  * Plus le courant qui traverse un composant est important, plus il chauffe. Si le transistor laisse passer un fort courant il s'échauffera rapidement. Il faudra le refroidir.
  * Plus un transistor est capable de laisser passer un courant important, plus son gain est faible.
  * Le montage Darlington qui cascade deux transistors pipolaires permet de laisser passer beaucoup de courant avec un fort gain mais une grosse dissipation de chaleur.

En plus de la dissipation importante de chaleur, il y a une tensions aux bornes VCE(sat), caractéristique du composant qui ne sera plus disponible pour la charge.

Les transistors à effet de champ (MOSFET) permettent de piloter des charges avec peu de dissipation thermique et une chute minime de tension. C'est une tension qui permet de commander le courant. Il suffit qu'une différence de potentiel existe entre la grille et la source pour que le transistor soit passant entre la source et le drain. En régime statique le courant est considéré nul entre la grille et la source, la grille se comporte dans le circuit de commande comme un condensateur de faible capacité.
La tension en entrée doit être supérieure a VGST(h)

Il existe des MOSFET logical level fonctionnant avec des tensions sur la grille entre 3V et 5V pouvant s'interfacer facilement avec des microcontrôleurs.

<note>
MOSFET, résistance interne faible moins d'1 ohm donc moins de dégagement de chaleur lors des commutations, indiqué pour le pilotage de moteurs. 
</note>

Dans les datasheets la section "Maximum rating" donne les valeurs limite de destruction du composant.
  * Si un composant est soumis a une tension trop grande, il est exposé au claquage. Arc electrique qui le rend souvent passant (court circuit, il est détruit et peut détruire d'autres composants.
  * Si un composant est soumis a un courant fort, le mal est plus pernicieux, il ne sera pas immédiatement détruit mais pourra subir une usure prématurée.

  * Les MOSFETs consomment moins mais on rencontrera des difficultés si on souhaite les faire commuter trop rapidement. Autou de 1KHz, un drivers de MOSFET est indispensable (MC34152).
  * Les MOSFET sont sensibles parasitage, la commande (grille) peut commuter aléatoirement en fonction des signaux captés si mauvais montage.

<note warning>
Toutes les charges inductives pilotées par des transistors telles que: les moteurs, hauts parleurs, transformateurs, bobines relais, electro-aimants etc doivent impérativement être montées avec une diode de roue libre. Le courant induit par les bobines lors de la commutation doit pouvoir s’échapper par la diode sans quoi le pic de tension apparaissant aux bornes des transistors conduira au claquage. La diode sera choisie afin de pouvoir dissiper le courant max de la charge.
</note> 

===== Références =====

  * https://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor
  * L'electronique pour les Débutants, Remy Mallard.