BJT – Transistor bipolaire : fonctionnement et applications
Aujourd’hui, on va découvrir en détail le BJT, ou transistor bipolaire, un composant essentiel en électronique pour le contrôle et l’amplification des signaux électriques.
Présentation générale du transistor bipolaire (BJT)
Le transistor bipolaire est un dispositif à trois couches semi-conductrices qui permet de moduler un courant électrique en fonction d’un autre courant. Il est composé de deux jonctions PN et comporte trois bornes : émetteur, base et collecteur. Son fonctionnement repose sur le déplacement des porteurs de charge majoritaires et minoritaires dans les différentes couches.
Structure et principe de fonctionnement
Un BJT peut être de deux types : NPN ou PNP, selon l’ordre des couches de semi-conducteurs.
- Transistor NPN : la couche de base est de type P, entourée de deux couches N (émetteur et collecteur).
- Transistor PNP : la base est de type N, entre deux couches P.
Le principe repose sur l’injection de porteurs minoritaires à travers la base, une couche très fine et faiblement dopée, ce qui permet à un petit courant de base de contrôler un courant collecteur beaucoup plus important.
Caractéristiques électriques essentielles
Modes de fonctionnement
Le BJT peut fonctionner selon plusieurs modes en fonction des polarités appliquées aux jonctions :
- Mode actif : la jonction base-émetteur est polarisée en direct, la jonction base-collecteur en inverse. Le transistor amplifie alors le courant.
- Mode saturation : les deux jonctions sont polarisées en direct. Le transistor est totalement passant, utilisé comme interrupteur fermé.
- Mode coupure : les deux jonctions sont polarisées en inverse. Le transistor est bloqué, comme un interrupteur ouvert.
- Mode inverse actif : la jonction base-collecteur est polarisée en direct, la base-émetteur en inverse, peu utilisé en pratique.
Utilisations courantes du BJT
Grâce à sa capacité à amplifier des signaux faibles, le transistor bipolaire est utilisé dans :
- Les amplificateurs analogiques (audio, radiofréquence).
- Les commutateurs électroniques dans les circuits logiques et alimentations.
- Les oscillateurs pour générer des signaux périodiques.
- Les circuits de modulation et de démodulation.
Exemple simple d’amplification avec un BJT NPN
Considérons un transistor NPN avec un gain en courant β = 100. Si un courant base de 20 µA est appliqué, le courant collecteur sera environ :
IC = β × IB = 100 × 20 µA = 2 mA.
Cette amplification de courant permet de piloter des charges plus importantes avec un signal de commande faible.
Le BJT reste une base incontournable pour comprendre les circuits analogiques modernes, même si les transistors MOSFET prennent de plus en plus de place en électronique de puissance. Pour aller plus loin, découvrez comment fonctionnent les MOSFET et leurs différences avec les BJT.
