Diodes et transistors bipolaires discrets

1. Rappels sur les semiconducteurs

1.1 Différents types (intrinsèque, de type N, de type P)

1.2 Courants électroniques (de conduction, de diffusion, total)

1.3 Recombinaison. Génération. Durée de vie

2. Diodes

2.1 Jonction PN

2.1.1 Description

2.1.2 Jonction PN non polarisée

2.1.3 Jonction polarisée en direct

2.1.4 Jonction polarisée en inverse

2.2 Caractéristique dynamique

2.3 Structure des diodes

2.4 Tension de claquage

2.5 Familles de diodes. Applications

3. Transistors

3.0.1 Étude élémentaire

3.0.1.1 Structures

3.0.1.2 Effet transistor

3.0.1.3 Courants dans le transistor en fonctionnement normal

3.0.1.4 Gain en courant

3.0.2 Modèle idéal

3.0.2.1 Hypothèses

3.0.2.2 Modes de fonctionnement

3.0.2.3 Diagramme des concentrations

3.0.2.4 Expression des courants

3.0.2.5 Relations fondamentales

3.0.2.6 Schémas équivalents statiques forts signaux

3.0.2.7 Efficacité d'injection de l'émetteur et du collecteur en fonction des paramètres physiques du transistor

3.0.2.8 Schéma équivalent dynamique forts signaux

3.0.3 Modèle comprenant les phénomènes secondaires

3.0.3.1 Effet Early

3.0.3.2 Variation du gain avec le courant

3.0.3.3 Schéma équivalent

3.0.3.4 Résistances parasites (de collecteur, de base, d'émetteur)

3.0.3.5 Tensions de claquage

3.0.3.6 Effet Kirk

3.0.4 Modèle de Gummel-Poon

3.0.5 Effet de la température

3.0.6 Bruit

3.0.7 Modèle SPICE

3.0.8 Dissipation thermique

3.0.9 Polarisation

3.1.0 Montages fondamentaux (émetteur commun, collecteur commun, base commune)

3.1.1 Familles de transistors. Applications

3.1.2 Applications combinées avec des circuits intégrés

Pour en savoir plus

Dès la fin des années 50, les modèles des transistors bipolaires au germanium, en régime linéaire petits signaux, sont suffisamment précis pour permettre le calcul des performances, à la température ambiante, des circuits électroniques.

En revanche, en régime forts signaux, le modèle utilisé n’est pas assez précis car il ignore les phénomènes secondaires.

Au début des années 60, outre les transistors au germanium, les transistors au silicium, de type planar, sont de plus en plus utilisés et il faut donc les modéliser. Cela se traduit par une pression importante sur l’étude du fonctionnement approfondi du transistor dont le modèle va pouvoir tenir compte des phénomènes secondaires.

En 1970 deux ingénieurs américains, H.K. Gummel et H.C. Poon, développent un modèle de transistor d’une grande précision quel que soit le régime de fonctionnement.

Cependant la complexité du modèle est telle que les calculs à la main sont extrêmement longs. Heureusement, les progrès des calculateurs vont résoudre ce problème. Enfin, l’informatique va venir au secours des électroniciens en leur proposant des logiciels permettant le calcul des circuits. La précision des résultats sera d’autant plus grande que les modèles des transistors seront mieux connus. En outre les logiciels disposent de bibliothèques où la plupart des transistors et diodes disponibles dans le commerce sont modélisés.

Aujourd’hui, quelle que soit l’application, la conception est faite à l’aide d’ordinateur. En effet, ses avantages sont très grands :

Pour toutes les raisons que nous venons d’évoquer, dans cet article, une large part est consacrée à la modélisation du transistor. Un concepteur de circuits doit aujourd’hui être capable d’interpréter et d’analyser les nombreux résultats que l’informatique va lui fournir et seule une bonne connaissance du transistor va lui permettre de réaliser un circuit fiable, fonctionnant dans les limites prévues dans l’application et fabriqué avec des bons rendements.

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