Débutant: Compréhension Transistor NPN

[muska_fr]

Bonjour,

Je commence à me familiariser avec les transistors et j'ai quelques questions.

Pour le schéma en PJ, le choix de la résistance pour la LED est de 180 ohms, pour avoir une intensité de 7.77 mA. La LED a une chute de tension de 1.9 V.

Ensuite, pour tester le transistor (2N3904), avec un B de 100, donc iB = Ic / B, donc iB = 0.00777 / 100 = 0.0777 mA.

Si ma tension est de 3.3 V, en enlevant la chute de tension du transistor de 0.7 V, on obtient un résistance maximale de 33 k.

Est-ce exact ?

Merci

Muska
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[bobflux]

Pour un transistor utilisé en commutation :

- il ne faut pas oublier le Vcesat du transistor (voir datasheet) dans le calcul de la résistance de la LED (avoir un Vcesat faible est un critère de choix du transistor, par exemple si le courant à commuter est important)
- pour être sûr de bien saturer le transistor, il vaut mieux un courant de base plus important : on calcule avec le gain minimum garanti du transistor (cf datasheet), et on peut multiplier le courant de base par 2-3... vu que la LED consomme 8mA, économiser 100µA sur le courant de base n'est pas vraiment important...
- si la commande vient d'un microcontroleur ou autre circuit 3.3v dont les sorties peuvent débiter le courant demandé et qu'on n'a pas un grand nombre de LED, on peut se passer de transistor...

[black templar]

Ensuite, pour tester le transistor (2N3904), avec un B de 100, donc iB = Ic / B, donc iB = 0.00777 / 100 = 0.0777 mA.

Hello !

Dans ton cas, tu travailles en saturation. Il ne faut donc pas utiliser le gain petit signal qui est de 100, mais le gain en saturation.
Regarde dans la datasheet, en dessous de hfe, tu trouveras VCE(sat) et VBE(sat).
Il suffit de faire le rapport entre le courant collecteur et de base pour trouver le gain en saturation (qui est de 10) !!

++
Black Templar

[muska_fr]

- il ne faut pas oublier le Vcesat du transistor (voir datasheet) dans le calcul de la résistance de la LED (avoir un Vcesat faible est un critère de choix du transistor, par exemple si le courant à commuter est important)
- pour être sûr de bien saturer le transistor, il vaut mieux un courant de base plus important : on calcule avec le gain minimum garanti du transistor (cf datasheet), et on peut multiplier le courant de base par 2-3... vu que la LED consomme 8mA, économiser 100µA sur le courant de base n'est pas vraiment important...
- si la commande vient d'un microcontroleur ou autre circuit 3.3v dont les sorties peuvent débiter le courant demandé et qu'on n'a pas un grand nombre de LED, on peut se passer de transistor...

Effectivement, j'avais oublié le VCEsat (200 mV dans mon cas).

C'est pour éventuellement, controller plusieurs LEDS à l'aide d'un microcontroleur.

Si par exemple, je prend une résistance de 10k pour remplacer R2. Je vais avoir un courant d'environ 0.26 mA dans la base du transistor. Donc l'intensité totale (Ie) du circuit sera de 0.26 mA (Ib) + 7.77 mA (Ic) ?

Est-ce correct ?

J'ai voulu faire un test pour voir si avec une résistance de 1M, la base ne serait pas saturée, mais à ma surprise, le courant total du circuit a simplement baissé. Est-ce que c'est parce que j'utilisais la même source de tension et qu'avec une source externe pour alimenter la base, cela aurait fonctionné ?

Merci !!

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Il suffit de faire le rapport entre le courant collecteur et de base pour trouver le gain en saturation (qui est de 10) !!

Petite erreur (bien compréhensible vu le matraquage pratiqué sur ce forum par certains membres): le "gain en saturation" n'existe pas, ce qui est réel est le gain forcé que l'on impose à un transistor saturé. Le rapport de 10 qui est publié (indirectement) n'a rien d'un paramètre mesuré, c'est au contraire une condition de mesure pour d'autres paramètres comme les tensions Vbe ou Vce de saturation. Les conseils de Bobfuck sont bien plus réalistes.

En pratique, avec les processes planar actuels, si un transistor est forcé de fonctionner à un gain (forcé) inférieur de 10% à son Hfe linéaire à n'importe quel Vce (raisonnable), il sera en présaturation: Vcb<=0. Cela découle de la valeur de la résistance de sortie, 1/h22 qui vaut approximativement 100/Ic.
Si le rapport est de 50%, on va entrer en saturation "dure"; ce sera généralement très supérieur à 10, sauf pour des transistors haute tension, ou poussés à des courants de collecteur déraisonnables.

Dans ces conditions, on peut juste dire que le transistor est en saturation, sans généralement pouvoir préciser la valeur exacte du Vcesat, sauf si quelque chose est publié; ce qui n'a généralement pas une importance essentielle: savoir si un transistor va saturer à 150mV ou 200mV est rarement crucial.
Même si l'on se base sur les valeurs publiées pour le Vcesat, on ne sera généralement pas plus précis: il est rare qu'une application ait justement les mêmes courants que ceux employés dans la datasheet pour la caractérisation.
D'autre part, sursaturer un transistor façon bourrin n'a pas toujours que des avantages: à partir d'un certain Ib, il y a un rebroussement dans la caractéristique, et des porteurs éxcédentaires vont être stockés dans absolument tous les recoins, jusqu'aux fils de bonding, avec pour conséquence des "current tails" en désaturation qui mettront pas loin de la ms pour s'éteindre totalement.
Bref, il vaut mieux être raisonnable et apprécier la situation pour ce qu'elle est réellement, sans excès ni dans un sens ni dans l'autre.

[bobflux]

> Effectivement, j'avais oublié le VCEsat (200 mV dans mon cas).

C'est important surtout pour les darlington où il peut dépasser le volt.

> Est-ce correct ?

Ça a l'air.

> J'ai voulu faire un test pour voir si avec une résistance de 1M, la base ne serait pas saturée,
> mais à ma surprise, le courant total du circuit a simplement baissé. Est-ce que c'est parce
> que j'utilisais la même source de tension et qu'avec une source externe pour alimenter la
> base, cela aurait fonctionné ?

Je ne comprends pas trop ton explication, peux-tu faire un schéma ?

[black templar]

Petite erreur (bien compréhensible vu le matraquage pratiqué sur ce forum par certains membres): le "gain en saturation" n'existe pas, ce qui est réel est le gain forcé que l'on impose à un transistor saturé. Le rapport de 10 qui est publié (indirectement) n'a rien d'un paramètre mesuré, c'est au contraire une condition de mesure pour d'autres paramètres comme les tensions Vbe ou Vce de saturation. Les conseils de Bobfuck sont bien plus réalistes.

En pratique, avec les processes planar actuels, si un transistor est forcé de fonctionner à un gain (forcé) inférieur de 10% à son Hfe linéaire à n'importe quel Vce (raisonnable), il sera en présaturation: Vcb<=0. Cela découle de la valeur de la résistance de sortie, 1/h22 qui vaut approximativement 100/Ic.
Si le rapport est de 50%, on va entrer en saturation "dure"; ce sera généralement très supérieur à 10, sauf pour des transistors haute tension, ou poussés à des courants de collecteur déraisonnables.

Dans ces conditions, on peut juste dire que le transistor est en saturation, sans généralement pouvoir préciser la valeur exacte du Vcesat, sauf si quelque chose est publié; ce qui n'a généralement pas une importance essentielle: savoir si un transistor va saturer à 150mV ou 200mV est rarement crucial.
Même si l'on se base sur les valeurs publiées pour le Vcesat, on ne sera généralement pas plus précis: il est rare qu'une application ait justement les mêmes courants que ceux employés dans la datasheet pour la caractérisation.
D'autre part, sursaturer un transistor façon bourrin n'a pas toujours que des avantages: à partir d'un certain Ib, il y a un rebroussement dans la caractéristique, et des porteurs éxcédentaires vont être stockés dans absolument tous les recoins, jusqu'aux fils de bonding, avec pour conséquence des "current tails" en désaturation qui mettront pas loin de la ms pour s'éteindre totalement.
Bref, il vaut mieux être raisonnable et apprécier la situation pour ce qu'elle est réellement, sans excès ni dans un sens ni dans l'autre.

Encore une fois, Merci Tropique pour ce recadrage.
Comme quoi, les croyances populaires peuvent nous faire comprendre la datasheet de travers... En relisant, c'est vrai que c'était évident... Ils donnent Vce(sat) en fonction du couple (ic,ib) testés. Mais ça ne veux pas dire que c'est forcement à ce rapport de courant uniquement que le transistor est en saturation...