Paramètres 'r' des Transistors en Basses Fréquences :
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
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 ,
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 - )
hfb =
hrb = rb / (1 000 x rc)
hob = 1 000 / rc
Pour le montage émetteur
commun, on a :
hie = rb + re x (1 - )
hfe =
/ (1 -
)
hre = re / (1 000 x rc) x (1 - )
hoe = 1 000 /
rc x (1 - )
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
= 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
; = 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).
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.
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.
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 MHzreprésente 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
IC
du courant de collecteur et la variation VBE
de la tension de base correspondante, soit :
Yfe =
IC / VBE
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 IB
et la variation de la tension de collecteur qui la provoque, soit :
Yre =IB/ VCE
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 ; ainsi, un angle fe
correspondra au paramètre Yfe et un angle
re
correspondra au paramètre Yre.
Les valeurs de Yfe,
fe, Yre
et revarient 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.
Dans ces graphiques réalisés en coordonnées polaires, on lit les valeurs de fe
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),
re = 270°
(figure 12-b),
Yfe= 35 mS (figure 12-b),
fe
= 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.
Paramètres des transistors utilisés en haute fréquence
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.
IC
du courant de collecteur et la variation 
; ainsi, un angle 
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