Transistor de puissance

Qu'est-ce qu'un transistor de puissance?

Il Transistor de puissance Il s'agit d'un dispositif électronique actif qui est utilisé comme commutateur, commutateur ou comme amplificateur de signal. Contrairement au transistor commun, la puissance est capable de fonctionner avec des tensions et des courants élevées.

En raison du courant important et de la tension de fonctionnement élevée des transistors de puissance, il est nécessaire que leur encapsuler ait des pièces métalliques qui permettent aux dissipateurs de chaleur d'être rejoints. Ceci est essentiel pour maintenir des températures de travail tolérables, sans que les performances ou la durabilité de l'appareil soient affectées.

Transistor de puissance de type MOSFET attaché à son dissipateur. Source: Wikimedia Commons.

Il existe trois types de transistors, qu'ils soient faibles ou élevés: bipolaire (BJT), effet sur le terrain (FET) ou porte bipolaire isolée (IGBT).

La différence la plus remarquable entre le type BJT et le FET est que ces derniers ont une fréquence de fonctionnement beaucoup plus élevée, c'est-à-dire qu'ils ont une réponse plus rapide aux changements de signal. Les IGBT sont une sorte d'hybride qui offre certains des avantages des deux précédents.

Quel que soit le type ou le pouvoir, chaque transistor a trois terminaux connus sous le nom de: ETMisore, Base et COlector dans le cas de Bjt, o DRenaje, gMangé et SOurce dans le type Fet.

Applications de transistor

Le transistor en tant que contrôleur de courant

Afin de contrôler le courant principal d'un circuit ou de l'interrompre, le transistor est entrecoupé de telle manière qu'il circule entre le collecteur et l'émetteur, puis un circuit secondaire fait une circulaire de courant entre la base et l'émetteur. 

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Si la tension entre la base et l'émetteur est inférieure à une certaine valeur de seuil, ne circule pas le courant entre le collecteur et l'émetteur. Au-dessus de cette base de seuil de tension de base, la passe de courant entre le collecteur et l'émetteur commence à être autorisée.

À mesure que la tension augmente dans la base, le courant entre le collecteur et l'émetteur augmente jusqu'à ce qu'il atteigne une valeur de saturation, à partir duquel le courant n'augmente pas plus.

Le transistor comme amplificateur

Le courant entre le collectionneur et l'émetteur se situe généralement entre dix et cent fois le courant entre la base et l'émetteur. D'un autre côté, dans la plage de fonctionnement appropriée, le petit courant de la base est capable de moduler le grand flux de courant qui passe par le collecteur, de sorte qu'un petit signal d'intensité sert de modulateur à un autre d'une grande intensité.

Ceci est le principe de fonctionnement de base d'un amplificateur: par exemple, le signal de sortie d'un microphone est de l'ordre des milliampères et est donc incapable de déplacer les membranes d'un haut-parleur.

Cependant, ce petit courant module le courant de l'ordre des amplis qui circule entre le collecteur et l'émetteur, ce qui permet au haut-parleur de se déplacer après le signal de microphone faible.

Le rapport ou le quotient entre le courant du collecteur et le courant de base, donne le gain de courant et est connu sous le nom de paramètre bêta (β), qui dépend de la conception du transistor. Cette valeur est publiée sur la fiche technique de chaque modèle de transistor.

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Transistors bipolaires de type NPN et type PNP

Dans la configuration décrite dans la section précédente, dans laquelle le transistor est utilisé comme commutateur ou amplificateur, il est nécessaire de connaître la polarisation des bornes. Cela dépendra du type de transistor utilisé.

Pour savoir de quel type il s'agit de consulter la fiche technique du modèle utilisé.

Le transistor NPN est comme un sandwich dans lequel les parties extérieures sont un semi-conducteur (généralement du silicium), contaminé par certains éléments qui produisent un excès d'électrons de valence (par exemple le phosphore).

Le mur externe avec un dopage élevé est le collecteur, tandis que l'autre mur modérément dopada est l'expéditeur. 

Parmi les murs du sandwich, il y a un semi-conducteur légèrement daté avec un élément qui produit un déficit électronique (généralement en aluminium). Ensuite, le collecteur est une électrode qui se lie à un mur extérieur et à l'émetteur à l'autre. La base se connecte à la partie interne du sandwich.

Dans le cas d'un transistor NPN, le courant circule dans le sens du collecteur à l'expéditeur, c'est-à-dire que le collecteur doit polariser positivement, tandis que l'émetteur polarise le terminal positif de la source. De même, dans un transistor NPN, le courant circule de la base à l'émetteur, c'est-à-dire que la base est polarisée positivement.

Le symbole des deux types de transistors à union bipolaire est montré, la symbologie comprend le sens de la circulation actuelle dans l'émetteur. Source: Wikimedia Commons.

Dans le transistor de type PNP, tous les courants sont investis et donc aussi les polarités respectives.

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Dans les deux types de transistors, il est accompli que le courant qui circule par l'émetteur soit égal à la somme du courant dans le collecteur plus le courant de base.

Transistor MOSFET

La dénomination de ce type de transistor est en partie due aux matériaux avec lesquels il est construit, ainsi qu'à son principe de fonctionnement.

La première syllabe fait référence au fait que la porte (porte) est faite d'oxyde de métal et d'un substrat de semi-conducteur. La deuxième syllabe FET est due au canal de conduite entre drainer le drainage et la source. Spécifiquement FET signifie "Transistor à effet de champ".

Par rapport à l'union bipolaire traditionnelle, ces transistors ont l'avantage que la porte (g), qui dans les transistors conventionnels est la base (b), est gérée avec tension et non avec le courant, ce qui diminue considérablement la dissipation thermique. 

D'un autre côté, il permet une plus grande intégration, c'est pourquoi c'est le type de transistor est celui utilisé dans les circuits CPU et GPU intégrés dans les ordinateurs et les mobiles, qui constituent des milliards de transistors MOSFET.