Créée le, 24/05/2005

 Mise à jour le, 28/07/2015

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Paramètres 'r' des Transistors en Basses Fréquences :




 

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7. - PARAMÈTRES  'r'

D'autres paramètres, utilisés le plus souvent pour les transistors en basses fréquences et aux faibles puissances, sont désignés par le symbole r car ils sont tous homogènes à des résistances et leurs valeurs sont donc exprimées en W ou en kW.

Ce système est constitué par trois paramètres exprimés en W et par le nombre pur ou coefficient PHI ou encore appelé hfb. Ils sont désignés par les symboles re, rb et rc parce qu'ils représentent respectivement les valeurs des résistances internes du transistor pour l'émetteur, la base et le collecteur. Puisqu'une séparation des trois résistances internes n'est pas possible physiquement, mais seulement théoriquement, on comprend alors que ces paramètres ne peuvent pas être mesurés en pratique comme cela a été fait pour les paramètres h ; on peut seulement calculer leur valeur en partant, par exemple, des paramètres h.

Un des avantages qu'offrent les paramètres r est de permettre l'obtention de formules plus simples lors de la conception d'amplificateurs et de circuits en général.

Un autre avantage est dû au fait que ces paramètres gardent la même valeur en montage base commune et donc que contrairement aux paramètres h, il n'y a pas lieu de différencier les paramètres base commune des paramètres émetteur commun.

Parfois, dans les manuels des constructeurs, seules sont indiquées les valeurs des paramètres r et du coefficient hfb ou PHI, alors qu'il peut être intéressant de connaître les valeurs des paramètres h relatifs au montage base commune et émetteur commun.

Ces derniers peuvent être facilement déduits des premiers en utilisant les formules suivantes dans lesquelles les valeurs de rb et re doivent être exprimées en W et la valeur rc en kW ; de cette façon, les paramètres hib et hie sont exprimés en W et les paramètres hob et hoe en µA / V, c'est-à-dire en µS (microsiemens).

Pour le montage base commune, on a :

hib = re + rb x (1 - PHI)

hfb = PHI

hrb = rb / (1 000 x rc)

hob = 1 000 / rc

Pour le montage émetteur commun, on a :

hie = rb + re x (1 - PHI)

hfe = PHI / (1 - PHI)

hre = re / (1 000 x rc) x (1 - PHI)

hoe = 1 000 / rc x (1 - PHI)

Les paramètres r sont obtenus à partir des paramètres h relatifs au montage émetteur commun par les relations suivantes :

rb = hie - (hre / hoe) x (1 + hfe)

rc = (1 + hfe) / hoe

re = hre / hoe

PHI = hfe / (1 + hfe)

Ayant obtenu les paramètres r, on peut calculer les paramètres hb avec les formules vues précédemment ; ainsi, en deux étapes de calcul on peut obtenir les paramètres hb relatifs au montage base commune qui ne sont pas toujours disponibles, en partant de ceux du montage émetteur commun he.

Par exemple :

Pour hie = 1,1 kW  ;  hfe = 50  ;  hre = 0,00025  ;  hoe = 25 µS.

On obtient les paramètres r suivants : rb = 590 W ; rc = 2,04 MW ; re = 10 W ; PHI = 0,98 et les paramètres hb sont donc : hib = 21,6 W ; hfb = 0,98 ; hrb = 0,00029 ; hob = 0,49 µS.

Enfin, on peut rechercher les paramètres hc relatifs au montage collecteur commun. Ils se calculent facilement à partir des paramètres he au moyen des formules suivantes :

hic = hie

hrc = 1 - hre

hfc = 1 + hfe

hoc = hoe

Dans le cas précédent, on obtient : hic = 1,1 kW ; hfc = 51 ; hrc = 0,99975 ; hoc = 25 µS.

Il faut noter que dans ce montage où le gain en tension est sensiblement égal à 1, le coefficient de réaction hrc est lui aussi presque égal à 1 et ceci indépendamment des autres paramètres.

Pour conclure, la figure 9 présente les courbes qui donnent les paramètres he du transistor aux basses fréquences et faibles signaux (faible puissance) type BC 108, en fonction du courant de collecteur et pour deux valeurs de la tension de collecteur (VCE = 5 V et VCE = 10 V).

Parametre_h_en_emetteur_commun_du_transistor_BC_108

HAUT DE PAGE 8. - PARAMÈTRES DES TRANSISTORS UTILISÉS EN HAUTE FRÉQUENCE

Les quatre paramètres vus précédemment ne sont pas suffisants pour déterminer de façon précise les caractéristiques d'un transistor destiné à fonctionner à des fréquences élevées. En effet, pour de tels types de transistors, il n'est plus possible de négliger la capacité des jonctions qui, bien que de valeurs relativement faibles, présentent aux fréquences élevées des impédances assez faibles. Cette impédance peut influencer de manière non négligeable les résistances d'entrée et de sortie du transistor.

En plus des paramètres valables en basses fréquences, il faut tenir compte des capacités de jonctions, c'est-à-dire des capacités d'entrée et de sortie, ce qui porte à six le nombre total des paramètres.

Comme on le voit figure 10-a, dans le cas du montage base commune, la capacité d'entrée coïncide avec la capacité de la jonction émetteur-base et celle de sortie avec la capacité de la jonction collecteur-base.

Representation_des_resistances_et_des_capacites

Dans le cas du montage émetteur commun, la capacité d'entrée coïncide aussi avec la capacité de la jonction émetteur-base tandis que celle de sortie, plus complexe, est due aux deux autres jonctions.

Les impédances d'entrée et de sortie du transistor sont donc données par la mise en parallèle d'une résistance r et de la réactance présentée par la capacité C à la fréquence de fonctionnement considérée.

Puisque ces deux éléments sont en parallèle, il convient d'en considérer les admittances plutôt que les impédances de façon à effectuer simplement la somme de la conductance g = 1 / r, due à la composante résistive et de la susceptance b = 2 x n x f x C de la composante capacitive.

Généralement donc, au lieu de donner l'admittance Y, le constructeur indique les valeurs des composantes g et b pour différentes fréquences. On reporte b sur l'axe vertical et g sur l'axe horizontal d'un diagramme dans lequel chaque point correspond à une valeur déterminée de la fréquence. Un exemple de diagramme relatif au transistor BF 195, utilisé dans les circuits à hautes fréquences et fréquences intermédiaires des récepteurs radio, est donné à la figure 11.

Parametres_du_transistor_BF_195

 

Quelques valeurs de fréquence ont été indiquées : 0,45 MHz et 10,7 Mhz représentent les fréquences intermédiaires utilisées dans les récepteurs radio respectivement pour la modulation d'amplitude et la modulation de fréquence ; 100 MHz représente une des fréquences d'émission possible en modulation de fréquence (bande de fréquences comprises entre 87 et 108 MHz).

En ce qui concerne les coefficients d'amplification et de réaction, ils sont ici définis comme étant le rapport entre les variations du courant de collecteur (ou de base) et celles de la tension de base (ou de collecteur) ; ce sont également des admittances.

Le coefficient d'amplification Yfe est donné par le rapport entre la variation DELTAIC du courant de collecteur et la variation DELTAVBE de la tension de base correspondante, soit :

Yfe = DELTAIC / DELTAVBE

Ce paramètre est généralement exprimé en mS (millisiemens), IC étant exprimé en mA et VBE en V (ou IC en µA et VBE en mV).

Le coefficient de réaction Yre est par contre défini comme le rapport de la variation du courant de base DELTAIB et la variation de la tension de collecteur qui la provoque, soit :

Yre = DELTAIB / DELTAVCE

Ce coefficient est généralement exprimé en µS (microsiemens), c'est-à-dire le rapport entre µA et V.

Puisque les variations du courant et de la tension ne sont pas en phase (à cause des capacités internes du transistor), il est nécessaire de préciser ce déphasage que nous appelons PHI ; ainsi, un angle PHIfe correspondra au paramètre Yfe et un angle PHIre correspondra au paramètre Yre.

Les valeurs de Yfe, PHIfe, Yre et PHIre varient avec la fréquence ; elles sont donc obtenues à partir de graphiques tels que ceux de la figure 12-b et de la figure 12-a.

Parametres_Y_du_transistor_BF_195

Dans ces graphiques réalisés en coordonnées polaires, on lit les valeurs de PHIfe d'après la valeur angulaire indiquée sur la circonférence et le module de Y sur un des rayons.

Il faut enfin noter que ces paramètres appelés paramètres Y (puisque Y est le symbole de l'admittance) dépendent aussi du courant de collecteur du transistor ; il est donc nécessaire de disposer de différentes courbes, chacune d'elles correspondant à une valeur donnée de IC.

A titre d'exemple, si l'on désire connaître les paramètres Y du transistor BF 195 lorsqu'il travaille avec un courant de collecteur de 1 mA à la fréquence de 10,7 MHz, il suffit de considérer sur les différents graphiques de la figure 11 et de la figure 12 les points indiqués par 10,7 MHz sur les courbes repérées par 1 mA.

On obtient ainsi les valeurs suivantes :

  • gie = 0,6 mS   (figure 11-a),

  • bie = 2 mS      (figure 11-a),

  • goe = 110 µS  (figure 11-b),

  • boe = 110 µS  (figure 11-b),

  • Yre = 65 µS    (figure 12-a),

  • PHIre = 270°     (figure 12-b),

  • Yfe = 35 mS   (figure 12-b),

  • PHIfe = 352°      (figure 12-b).

Ces paramètres servent pour le calcul du gain et des impédances d'entrée et de sortie des amplificateurs HF ainsi que pour la vérification de leur stabilité.

La prochaine leçon des semi-conducteurs N° 7 traitera de divers semi-conducteurs tels que les transistors uni-jonction, thyristors, diac et du triac. Ensuite, nous commencerons les nouvelles leçons d'électroniques digitales sans oublier la PRATIQUE.



 

  




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