Sur une face de la pastille, on enlève par attaque chimique une partie de l'oxyde de silicium de manière à découvrir le semi-conducteur d'origine (figure 12-b).

À travers la fenêtre ainsi pratiquée dans le revêtement d'oxyde, on laisse diffuser une certaine quantité de bore dans le monocristal de silicium de conductibilité N.

Le bore est un élément trivalent et l'on obtient ainsi la base de conductibilité P. Puis la surface est de nouveau oxydée, refermant ainsi la fenêtre (figure 12-c).

Avec le même procédé, on pratique ensuite une nouvelle fenêtre plus petite que la précédente (figure 12-d) et à travers celle-ci, on laisse diffuser du phosphore ; on réalise ainsi l'émetteur de conductibilité N. Enfin, la surface est de nouveau oxydée.

Au terme de ces opérations, on obtient trois zones superposées : l'une est constituée par le semi-conducteur d'origine (silicium N), une autre est formée par la première diffusion (silicium P) et une autre est créée par la deuxième diffusion (silicium N).

Avec la même méthode, on pratique ensuite sur la couche d'oxyde deux fenêtres (plus petites que les précédentes) pour la liaisons des électrodes de base et d'émetteur.

Ainsi se termine le cycle de fabrication du transistor planar dont la structure fondamentale est illustrée figure 13.

Pour la préparation d'un transistor au silicium, on peut aussi utiliser une pastille de silicium avec une couche intermédiaire épit axiale comme pour les transistors mesa.

Le procédé de fabrication est semblable à celui adopté pour les transistors planar normaux.

On peut voir la structure d'un transistor planar épitaxial figure 14.

Les transistors planar normaux comme ceux avec couche épitaxiale possèdent une excellente réponse aux fréquences élevées avec des caractéristiques optimales de stabilité thermique, un rendement élevé et une grande fiabilité de fonctionnement.

Leurs caractéristiques fondamentales sont semblables à celles des transistors mesa ; ils ont cependant la possibilité de contrôler des puissances supérieures et ils ont des courants de fuite beaucoup plus faibles.

Avec la technique planar, il est possible d'obtenir simultanément un nombre élevé de transistors (deux mille et plus selon le diamètre de la tranche de silicium de départ).

L'aspect que présentent les transistors est très varié, tant pour les formes du boîtier que pour les dimensions.

Les types de transistors les plus communs sont illustrés figure 15 : hautes et ultra-hautes fréquences (figure 15-a), basses fréquences et faibles puissances (figure 15-b). Par contre, quelques exemplaires de transistors de grandes puissances utilisés en basses fréquences, avec boîtier métallique ou plastique, sont représentés figure 15-c.

4. - MONTAGES FONDAMENTAUX DES TRANSISTORS

En analysant le principe de fonctionnement du transistor monté en base commune, nous avons vu que le courant de collecteur peut être commandé au moyen du courant d'émetteur.

Pour que le transistor fonctionne ainsi, on doit polariser sa jonction émetteur-base en direct et celle collecteur-base en inverse en utilisant deux piles distinctes comme indiqué figure 16-a dans le cas du transistor PNP ou bien comme indiqué figure 16-b dans le cas du transistor NPN.

En observant ces circuits, on s'aperçoit que l'électrode de la base est commune aux circuits de collecteur et d'émetteur. En effet, en considérant le transistor comme un simple dispositif ayant trois bornes, on voit que le courant de collecteur IC (dans le cas du transistor NPN de la figure 16-b), fourni par la plie B2, parcourt l'électrode du collecteur, pénètre dans le collecteur et doit sortir par l'électrode de base pour retourner au pôle négatif de cette pile. De même, en considérant le circuit d'émetteur, on voit comment le courant d'émetteur fourni par la pile B1 pénètre dans le transistor par l'électrode de la base et sort par celle de l'émetteur.

L'électrode de base est donc parcourue par le courant de collecteur IC et celui d'émetteur IE ; puisque ces deux courants circulent en sens contraire dans cette électrode, le courant effectif de base est donné par leur différence et est très faible (IC étant de peu inférieur à IE).

Cette façon de câbler le transistor est appelée montage base commune car l'électrode de base est commune au circuit d'émetteur comprenant la pile B1 comme au circuit de collecteur comprenant la pile B2.

Habituellement, avec ce type de montage, la base est reliée à la masse, on dit alors que le transistor est monté avec la base à la masse.

Le transistor peut aussi être monté d'une façon différente comme on le voit figure 17-a dans le cas du type PNP ou bien comme illustré figure 17-b dans le cas du type NPN.

Dans ce nouveau montage aussi, la jonction émetteur-base est polarisée en direct au moyen de la pile B1 et la jonction collecteur-base est polarisée en inverse au moyen de la pile B2 qui, cette fois, est reliée non plus entre le collecteur et la base, mais entre le collecteur et l'émetteur.

L'électrode de l'émetteur est donc commune aux circuits de base et de collecteur. Elle est parcourue par le courant de base et par le courant de collecteur comme indiqué figure 17.

Le courant total dans l'émetteur est donné par la somme des deux courants IC et IB ; ceux-ci circulant dans le même sens, on a donc IE = IC + IB.

Par analogie avec le circuit précédent, le montage de la figure 17 est appelé montage émetteur commun ou bien émetteur à la masse puisque dans ce cas l'émetteur est commun au circuit d'entrée (qui est à présent celui de base au lieu de celui d'émetteur) et au circuit de sortie (qui est encore celui de collecteur).

Le fonctionnement du transistor monté en émetteur commun est différent de celui du transistor monté en base commune car à présent le courant de collecteur est commandé par le courant de base.

Il existe un troisième type de montage du transistor : le montage collecteur commun ou collecteur à la masse avec lequel le circuit d'entrée est encore celui de base et le circuit de sortie celui d'émetteur.

4. 1. - POLARISATION DU COLLECTEUR

Dans le montage émetteur commun, la tension de colleteur est appliquée entre le collecteur et l'émetteur avec des polarités telles que la jonction collecteur-base est polarisée en inverse.

Donc si l'on considère un transistor NPN, le pôle positif de la pile est relié au collecteur comme on le voit figure 18.

Dans le circuit, il circule un courant de collecteur qui est appelé ICE0 pour indiquer que ce courant est celui circulant entre le collecteur et l'émetteur lorsque le courant de base est nul (en effet, la base n'est pas reliée et donc, sur sa borne aucun courant ne circule).

Ce courant de collecteur est analogue au courant ICB0 que nous avons vu dans le montage à base commune.

Cependant, ICE0 est beaucoup plus grand que ICB0. Pour comprendre cela, il faut examiner comment la tension VCE de la pile se répartit entre les deux jonctions se trouvant en série.

Imaginons que l'on remplace le transistor par deux diodes à jonction (figure 19-a). L'une, désignée par DCB, représente la jonction collecteur-base et l'autre, désignée par DBE, représente la jonction base-émetteur.

Ces diodes, comme on le voit figure 19-a, sont reliées en série et sont disposées en sens contraire.

La jonction collecteur-base est parcourue par le courant ICE0 dans le sens NP, tandis que la jonction base-émetteur est parcourue dans le sens PN.

Plus précisément, la diode DCB est polarisée en inverse tandis que la diode DBE est polarisée en direct.

La tension VCE se répartit alors en deux, c'est-à-dire en une tension VCB aux bornes de la diode DCB et en une tension VBE aux bornes de la diode DBE.

Pour déterminer l'ordre de grandeur de ces deux tensions, on peut aussi remplacer les deux diodes par leur résistance interne qui, dans ce circuit, ont des valeurs très différentes. En effet, la diode DCB étant polarisée en inverse, présente une résistance inverse Ri de valeur très élevée, tandis que la diode DBE étant polarisée en direct présente une résistance directe Rd de valeur très faible.

Dans le schéma équivalent illustré figure 19-b, Ri et Rd se comportent donc comme un pont diviseur.

Les deux résistances étant parcourues par le même courant ICE0, la tension aux bornes de chacune d'elles est directement proportionnelle à la valeur de ces résistances, donc la valeur de la tension VCB est notablement plus grande que celle de la tension VBE.

Pour prendre un exemple, on peut supposer que Rd soit 200 fois plus petite que Ri. La tension VBE aux bornes de Rd sera alors 200 fois plus petite que la tension VCB aux bornes de Ri. 

(Nous reportons le même schéma ci-dessus afin de mieux faciliter la lecture, à savoir figure 19).

On peut voir ainsi que la tension de la pile n'est pas entièrement appliquée à la jonction collecteur-base, mais qu'une petite partie de cette tension est localisée aux bornes de la jonction base-émetteur de manière à la polariser en direct. Il y a donc de la part de l'émetteur, émission d'une certaine quantité d'électrons qui diffusent dans la base et qui atteignent en grande partie le collecteur.

Le courant de collecteur ne sera pas alors seulement constitué du courant ICB0, mais aussi du courant dû à l'émission d'électrons de la part de l'émetteur.

Pour connaître l'expression de ICE0 en fonction de ICB0, il suffit d'utiliser la formule déjà vu dans le montage base commune, c'est-à-dire IC = IE + ICB0.

Dans le cas présent, IC = IE = ICE0. Il en résulte que :