Transistor en mode switch

[Anduriel]

Bonjour,

N'ayant jamais étudié les transistors, je fais quelques lectures sur internet pour essayer de comprendre.
Pour mettre en pratique j'ai utilisé un JBT NPN C547B en tant que switch pour commencer (ON/OFF), en montage émetteur commun avec:
- une résistance entre Vcc et le collecteur: RL = 66 Ohms
- une résistance de base : Rb = 5 kOhms, puis 10kOhms, puis 3,3kOhms
- Vcc = 5V
- Vin = 5V (tension appliquée sur la base)

J'ai essayé de retrouver la théorie à partir des mesures et de la datasheet (un vrai TP en somme...), mais je me pose des questions...

Le transistor indiquant Icmax = 100mA, je vise cette valeur, donc j'ai mis R = Vcc / Imax = 5 / 0.1 = 50 Ohms, j'ai mis ce que j'avais soit 66 Ohms > 50 Ohms
Théoriquement je dois donc avoir lorsque le transistor est ON: I = U/R = 5 / 66 = 76mA

Résultats:
1) Si Rb = 3,3kOms, Ib = (5 - 0,7)/3,3 = 1,3mA, je mesure Vce = Vout = 300mV, soit Icollecteur = (5 - 0,3)/66 = 71mA
2) Si Rb = 5kOms, Ib = (5 - 0,7)/5 = 0,86mA, je mesure Vce = 1,2V, soit Icollecteur = (5 - 1,2)/66 = 67mA
3) Si Rb = 3,3kOms, Ib = (5 - 0,7)/10 = 0,43mA, je mesure Vce = 0,5V, soit Icollecteur = (5 - 0,5)/66 = 68mA

Donc j'ai ces quelques questions:
- pourquoi je ne trouve pas 76mA (bien qu'en moyenne je ne sois pas loin)?
- d'après la théorie, Ic = Beta * Ib avec Beta = 180, soit dans les 3 cas, je devrais avoir respectivement 234mA, 155mA et 77mA... cette formule ne s'applique pas ici ?
- j'ai l'impression que je peux mettre n'importe quel Ib finalement... mais s'il est trop faible, alors je passe en zone active (linéaire) et non saturée c'est ça ?
- je ne comprends pas quel Beta choisir dans la datasheet ? J'ai pris 180 car je vise Ic = 100mA, mais est-ce bien comme ça qu'on fait en pratique? Vu que je mesure 70mA, mon Beta est-il bien 180?

Merci d'avance pour votre aide!
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[gienas]

Bonsoir Anduriel et tout le groupe

... pourquoi je ne trouve pas 76mA (bien qu'en moyenne je ne sois pas loin)? ...

Hum. Comment dire ...

Pour trouver 76mA, il faudrait que dans tous les cas, le VCE soit de 0V.

Or, tes mesures montrent que ce n'est pas le cas, ce qui est normal et logique

Si tu regardes les courbes des transistor, dans la zone de saturarion, tu vois que le Vcesat dépend du Ib.

... d'après la théorie, Ic = Beta * Ib avec Beta = 180, soit dans les 3 cas, je devrais avoir respectivement 234mA, 155mA et 77mA... cette formule ne s'applique pas ici? ...

J'ignore d'où tu sors la valeur de 180, qui n'est qu'une valeur indicative, très variable dkun échantillon à un autre, et dans la zone linéaire du transistor (loin de la saturation').

... je ne comprends pas quel Beta choisir dans la datasheet ? J'ai pris 180 car je vise Ic = 100mA, mais est-ce bien comme ça qu'on fait en pratique? Vu que je mesure 70mA, mon Beta est-il bien 180? ...

Pour les transistors petits signaux (c'est le cas), un courant de 100mA est énorme.

Si l'objectif est d'utiliser le Vcesat, il faut oublier le β, et se baser sur une valeur de l'ordre de 10.

[Anduriel]

Bonjour Genias et merci pour ta réponse.

La valeur du Bêta je la trouve dans la datasheet (voir mon premier message) , dans les caractéristiques ON.
Il ne faut donc pas utiliser le Bêta pour faire du ON/OFF, mais du coup, comment choisir correctement le courant Ib à appliquer ?

À quoi servent les Bêta donnés dans "ON", et pourquoi prendre cette valeur de 10?

Merci et bonne journée

[Janpolanton]

Bonjour,

À quoi servent les Bêta donnés dans "ON", et pourquoi prendre cette valeur de 10?

Ci-dessous un extrait de la datasheet d'un 2222

Pour le fonctionnement en saturation, le gain est égal au rapport des valeurs Ic et Ib données de la partie du tableau entouré en vert, il est égal à 10

[A voir en vidéo sur Futura]

[mag1]

À quoi servent les Bêta donnés dans "ON", et pourquoi prendre cette valeur de 10?

Bonjour,

Parce que dans les datasheet, le rapport Ic/Ib pour donner le Vce en saturation est en général de 10, c'est une valeur qui garantit le Vcesat et la puissance dissipée par le transistor.
vcesat.JPG

Une autre info, avec les courbes de saturations. En saturation, la courbe verticale passe à l'horizontale. Ce sont des valeurs "typiques", non garanties.
satur.JPG

MM
grillé...

[Janpolanton]

grillé...

Désolé

[gienas]

Bonjour à tous

... La valeur du Bêta je la trouve dans la datasheet (voir mon premier message) , dans les caractéristiques ON ...

Ça, je m’en doute, et c’est même ce que j’ai supposé dans ma réponse.

L’ennui, c’est que tu ne précises pas ce que tu veux faire de cette saturation, ni de la "qualité" de saturation dont tu as besoin.

... Il ne faut donc pas utiliser le Bêta pour faire du ON/OFF, mais du coup, comment choisir correctement le courant Ib à appliquer? ...

Je confirme que le β n’est applicable qu’en mode linéaire, hors de la zone de saturation, et en ajoutant qu’il est très variable d’un échantillon à un autre (une "conception" doit pouvoir fonctionner à l’identique avec n’importe lequel des transistors fournis), et pour enfoncer le clou, c’est spécifié à 25°C de température ambiante alors que le montage doit pouvoir supporter une gamme de températures, dont on ne sait rien, mais ce β varie énormément avec la température.

... À quoi servent les Bêta donnés dans "ON" ...

C’est une indication, quand on utilise le transistor en mode linéaire.

J’ai l’impression de l’avoir déjà dit.

... et pourquoi prendre cette valeur de 10? ...

Disons que c’est l’expérience, mais, encore une fois, ça résulte du besoin (habituel) de sursaturer les transistors quand ils doivent être les plus parfaits possibles quand leur fonction est d’être un interrupteur fermé, donc avec un Vcesat le plus proche de zéro

Je te suggère de faire l’essai avec deux multimètres, un en Ib, et un autre en Vce, et un réglage continu du courant base.

Relève le vrai β avec des courants collecteurs de 1, 10 et 100mA, pour des Vce de Vcc/2.

Déjà, tu vas avoir des surprises, et probablement, tu auras des soucis à 100mA du fait de la température.

Ensuite, place-toi dans ton cas de figure de tes 100mA, à saturation, et regarde ce que tu dois mettre comme Ib pour obtenir un Vcesat de 0,1V.

[penthode]

en 2020 , un jonction en mode switch se remplace par un MOS

[Janpolanton]

Le but de notre ami c'est de comprendre le fonctionnement et c'est une bonne démarche qu'il faut encourager.
Il passera certainement aux MOS quand il aura digéré les BJT.

[penthode]

dont acte !

[DAT44]

Bonjour,

Résultats:
1) Si Rb = 3,3kOms, Ib = (5 - 0,7)/3,3 = 1,3mA, je mesure Vce = Vout = 300mV, soit Icollecteur = (5 - 0,3)/66 = 71mA
2) Si Rb = 5kOms, Ib = (5 - 0,7)/5 = 0,86mA, je mesure Vce = 1,2V, soit Icollecteur = (5 - 1,2)/66 = 67mA
3) Si Rb = 3,3kOms, Ib = (5 - 0,7)/10 = 0,43mA, je mesure Vce = 0,5V, soit Icollecteur = (5 - 0,5)/66 = 68mA

je suppose que tu voulais dire :
1) Si Rb = 3,3kOms, Ib = (5 - 0,7)/3,3 = 1,3mA, je mesure Vce = Vout = 300mV, soit Icollecteur = (5 - 0,3)/66 = 71mA
2) Si Rb = 5kOms, Ib = (5 - 0,7)/5 = 0,86mA, je mesure Vce = 0,5V, soit Icollecteur = (5 - 0,5)/66 = 68mA
3) Si Rb = 10kOms, Ib = (5 - 0,7)/10 = 0,43mA, je mesure Vce = 1,2V, soit Icollecteur = (5 - 1,2)/66 = 57mA

- pourquoi je ne trouve pas 76mA (bien qu'en moyenne je ne sois pas loin)?

car plus le courant de base est faible mois le transistor sature correctement ...

- d'après la théorie, Ic = Beta * Ib avec Beta = 180, soit dans les 3 cas, je devrais avoir respectivement 234mA, 155mA et 77mA... cette formule ne s'applique pas ici ?

Car ici tu n'est pas en mode linéaire mais en mode saturé ...

- j'ai l'impression que je peux mettre n'importe quel Ib finalement... mais s'il est trop faible, alors je passe en zone active (linéaire) et non saturée c'est ça ?

En gros Oui ...

- je ne comprends pas quel Beta choisir dans la datasheet ? J'ai pris 180 car je vise Ic = 100mA, mais est-ce bien comme ça qu'on fait en pratique? Vu que je mesure 70mA, mon Beta est-il bien 180?

Comme ici, tu est tout près du courant maximum que supporte le transistor et que tu est en mode saturé, Béta doit être égal a 10 environs...

[Anduriel]

Bonjour et merci a tous pour vos réponse !
Effectivement Janpolanton à raison ce n'est que pour connaître, car j'ai beaucoup entendu parler des MOS(FET)!