Ne sais toujours pas saturer un transistor

[MatMacMat]

Bonjour à tous,

Je viens vers vous pour vous posez une question, qui vous a été posé plusieurs fois, dont par moi. Comment saturé un transistor bipolaire.

Je m'explique j'ai lu plusieurs fois qu'il fallait utilisé le gain HFE entouré en rouge sur l'image ou bien la partie surligner en jaune qui nous dit que la tension de saturation pour un béta (IC/IB) (dites moi si je me trompe).

Capture.PNG

Les résultats n'étant pas les mêmes à la fin.

Je mets un exemple où je détaille les deux manières(manière 1 : en prenant le gain en saturation = surligner en jaune || et manière 2 : prenant le HFE surligner en vert), bien entendu je me retrouve sur des résultats différents. Si quelqu'un pourrais m'orienter,

Capture2.PNG

En vous remerciant,

Bonne journée
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[gcortex]

3 à 5 Ic/B avec Ic<max/2.

Les résultats vont varier quand tu t'approches des limites du transistor.

[gcortex]

çà dépend aussi comment tu définis la saturation. En principe Vcb = 0 ou Vcb < 0.

[jiherve]

bonjour
le calcul dit de Ib devrait être nommé autrement car le courant parcourant la resistance en série avec la base et la resistance de déstockage et pas le courant base proprement dit.
pour le reste c'est normal le gain d'un transistor n'est jamais connu avec précision donc pour saturer à coup sur on prend le minimum de la datasheet mais cela a des effets pervers pour le temps de désaturation.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[MatMacMat]

Je ne comprends pas quelle Gain utilisé, car quand j'utilise le "gain en saturation" généralement celui-ci est égale à 10 qui est tout de même autre chose que la valeur du gain en courant qui à tendence à tourner autour de 50 à 600 voir plus parfois. En vrai je ne comprends lequel doit être utilisé pour faire les calcules

[gcortex]

Tu prends le gain minimal en petit signal jusque la moitié du courant maxi,
en multipliant par 3 à 5, sinon tu augmentes encore le courant de base.

[gcortex]

Dans certaines doc, tu as la courbe du gain typique en fonction du courant de collecteur.

[DAT44]

Bonjour,

Je ne comprends pas quelle Gain utilisé, car quand j'utilise le "gain en saturation" généralement celui-ci est égale à 10 qui est tout de même autre chose que la valeur du gain en courant qui à tendence à tourner autour de 50 à 600 voir plus parfois. En vrai je ne comprends lequel doit être utilisé pour faire les calcules

Sur la DS que tu donne, la réponse est claire le "Vce sat" est donne pour un rapport Ic/Ib=10

Après, il faut nuancé :

- Sur la même DS avec une tension Vce de 1V, donc très proche d'une tension "Vce sat" acceptable, tu peux monté avec un rapport Ic/Ib=40 ...

- En plus si ton courant de collecteur n'est pas de 500mA, mais de 100mA , toujours pour une tension Vce de 1V, tu peux monté avec un rapport Ic/Ib=250 ...

[Antoane]

Bonjour,

En suivant les bonnes habitudes, on va appeller Ib le courant de base, et non le courant indiqué sur la figure du post#1.

Comme le souligne DAT44, la datasheet de transistor que tu as choisie est un cas particulier... assez mauvais pour servir de cas d'école.


Lecture de la datasheet :
Si on regarde dans cette datasheet, on a des valeurs plus habituelles :

La datasheet n'est pas simple à lire, mais elle contient toutes les infos nécessaires.
La première ligne en jaune montre que :
- si tu injectes un courant de base égal à 10% du courant de collecteur (i.e. Ic/Ib = 10), alors la tension "perdue" aux bornes du NPN sera au maximum de 0.3 V si Ic = 150 mA
- si tu injectes un courant de base égal à 10% du courant de collecteur (i.e. Ic/Ib = 10), alors la tension "perdue" aux bornes du NPN sera au maximum de 1 V (si Ic = 500 mA).
La seconde ligne en jaune indique que
- si tu imposes une tension "perdue" aux bornes du NPN égale à Vce = 10 V,

alors il faut un courant de base égal à une valeur comprise entre 1 mA/300 et 1 mA /50

pour obtenir un courant de collecteur de Ic = 1 mA.

- si tu imposes une tension "perdue" aux bornes du NPN égale à Vce = 10 V,

alors il faut un courant de base égal à une valeur comprise entre 10 mA/375 et 10 mA /75

pour obtenir un courant de collecteur de Ic = 10 mA.

Vu autrement, la seconde ligne jaune peut se lire comme :
- si tu injectes un courant de base égal à (1/50)^e du courant de collecteur (i.e. Ic/Ib = 50), alors la tension "perdue" aux bornes du NPN sera au maximum de 10 V si Ic = 1 mA

C'est moins intéressant en pratique, mais on a aussi l'information : si tu injectes un courant de base égal à (1/300)^e du courant de collecteur (i.e. Ic/Ib = 30), alors la tension "perdue" aux bornes du NPN sera au minimum de 10 V si Ic = 1 mA

- si tu injectes un courant de base égal à (1/75)^e du courant de collecteur (i.e. Ic/Ib = 75), alors la tension "perdue" aux bornes du NPN sera au maximum de 10 V si Ic = 10 mA

C'est moins intéressant en pratique, mais on a aussi l'information : si tu injectes un courant de base égal à (1/375)^e du courant de collecteur (i.e. Ic/Ib = 375), alors la tension "perdue" aux bornes du NPN sera au minimum de 10 V si Ic = 10 mA

Application des info lues :
Tu veux travailler en commutation, i.e. lorsque le transistor est un quasi-court-circuit, i.e. lorsque Vce ~ 0. Les lignes supposant Vce = 10 V sont donc sans intérêt. Tu ne vasdonc pas lire la deuxième ligne jaune.
En revanche la première ligne est pertinente et te permet de dimensionner ta Rb, qui impose d'utiliser Ib = Ic/10

Aller plus loin :
En regardant les cas Vce = 10 V et Vce ~ 0.3 V, on regarde les cas extrèmes, ce qui abouti à des valeurs de Ib très différentes : entre 1/10^e et 1/375^e de Ic...
En pratique (mais c'est rarement explicité dans les datasheet), il se trouve que si on fait varier Vce pour Ib donné, alors Ic croit très rapidement lorsque Vce dépasse ~ Vbe.
Vu autrement : si on prend un montage avec Ic et Ib tels que Vce = 10 V, alors il n'y a pas besoin de beaucoup augmenter Ib pour diminuer Vce de 10 V à ~ 1 V

En revanche, il faudra beaucoup augmenter Ib pour diminuer Vce de ~ 1 V à ~ 0.3 V.

Par ailleurs, augmenter Ib au-delà de la saturation du NPN ralentit fortement les commutations.

La conclusion de ces deux derniers points et qu'il peut parfois être souhaitable de ne pas envoyer un courant de base plus grand que nécessaire.
Cependant, ces deux derniers point peuvent dans certaines applications ne pas êtres pertinents, et il n'y a alors pas de problèmes à envoyer un "trop grand" courant de base.

Conclusion :
Pas bien : appliquer les règles au doigt mouillé de grand papa, qui va utiliser ß = Ic/Ib = 10 sans dicernement, ou bien supposer, avec guère plus de ddiscernement, que le gain devrait valoir Hfe/ 3 ou Hfe/10.
Bien : lire et comprendre la datasheet.
Mieux : utiliser un MOSFET.

[polo974]

J'ajouterai que prendre un mosfet ne dispense pas de lire la datasheet...

[MatMacMat]

Bonjour à tous,

Merci pour votre réponse Antoane, elle est plus que claire et complète.

Pour le mosfet venant de vous je ne suis pas surpris ce n'est pas la première fois que je vous vois conseiller un MOSFET à la place d'un bipolaire ^^

En tout cas merci encore et bonne journée à tous !

[Jean4259]

Bonsoir,

Si le bipolaire est utilisé en commutation, il est quelquefois conseillé d'ajouter une diode schottky d'anti saturation.

[Electron59]

Bonsoir,
L'embettant avec le Bipolaire c'est surtout Ib;
L'embettant avec le MosFet c'est le VGS (Th)

[Antoane]

L'embettant avec le MosFet c'est le VGS (Th)

C'est discutable...
On sait faire des MOSFETs avec des Vth thes faiblesm capables de fonctionner correctement dès 1.2 V (voire beaucoup moins), cf par exemple : https://www.vishay.com/en/mosfets/25-rated-on-res/
A l'opposé, l'un des inconvéniants (relativement) majeurs des nouveaux transistors GaN de puissance est leur Vth trop faible, qui donne une faible marge de bruit. En effet, si on commande le transistor avec 0V et que le Vth est de 1.5 V, par exemple, il suffit de 1,5V de bruit (ce qui, en pratique, n'est pas énorme) pour rendre le composant passant -- ce qui se termine généralement trèsmal. En revanche avec un composant dont le Vth est de 3 ou 4 V, il y a 2 ou 3 fois plus de marge.

Si le bipolaire est utilisé en commutation, il est quelquefois conseillé d'ajouter une diode schottky d'anti saturation.

Au prix d'une tension Vce en "saturation" de l'ordre de 1.5 V. Ceci dit, cette méthode permet(ait) de réguler le courant de base pour lui donner une valeur suffisante pour assurer un fonctionnement en conduction pas trop mauvais, tout en ayant des characteristiques en cmmutation relativement bonnes (cf. section " Aller plus loin " de mon post 9).

J'ajouterai que prendre un mosfet ne dispense pas de lire la datasheet...

+1

[Electron59]

Bonjour,
Heu... c'était à la fois un "raccourci" et une boutade d’où mon >>
Je te remercie néanmoins pour tes explications qui ont suivies car je ne connaissais même pas l'existence des Transistors GaN.
Je vais avoir un sujet de lecture !

[Bitrode]

je ne connaissais même pas l'existence des Transistors GaN.
Je vais avoir un sujet de lecture !

Je suppose que tu ne connais pas plus les transistors SiC, ça te fait un sujet supplémentaire.

Bonsoir,
L'embettant avec le Bipolaire c'est surtout Ib;
L'embettant avec le MosFet c'est le VGS (Th)

Il n'y a rien d'embêtant, chaque composant à son domaine d'utilisation c'est tout.
Sinon on aurait arrêté les BJT depuis longtemps, les relais, les thyristors, etc.