Brochage des transistors : le guide ultime

L'identification correcte des broches des transistors est essentielle pour quiconque travaille avec des circuits électroniques. Que vous soyez un amateur construisant son premier amplificateur ou un ingénieur expérimenté réparant des systèmes complexes, connaître le brochage des transistors permet d'éviter des erreurs coûteuses et de garantir le bon fonctionnement des circuits. Les transistors possèdent généralement trois broches de connexion (pattes), chacune ayant une fonction différente. Cependant, leur positionnement varie considérablement selon les familles de transistors, et même entre les modèles d'un même type produits par différents fabricants. C'est pourquoi un guide du brochage des transistors est indispensable en électronique.

Pour déterminer correctement les broches du transistor, vous aurez besoin de :

● La fiche technique du fabricant (source la plus fiable)

● Informations sur le type de boîtier du transistor

● Connaissance des codes spécifiques au fabricant pour les marquages

● Connaissance des différences spécifiques aux modèles

Au fur et à mesure que nous poursuivons ce guide, vous apprendrez ce que vous devez savoir pour identifier en toute confiance et appliquer correctement différents types de transistors dans vos projets électroniques et éviter l'aggravation des défaillances de circuit dues à une identification incorrecte des broches.

Qu'est-ce qu'une Transistor?

Le transistor a révolutionné l'électronique et est devenu l'une des inventions les plus importantes du XXe siècle. Ce petit semi-conducteur contrôle les courants électriques et agit à la fois comme amplificateur et commutateur dans les circuits électroniques. En résumé, un transistor peut amplifier les signaux faibles ou servir de port électronique, ce qui en fait un élément de base de la quasi-totalité des systèmes électroniques modernes.

Importance d'un transistor

La production de masse de transistors grâce à l'automatisation a considérablement réduit les coûts. De ce fait, les transistors sont devenus omniprésents dans les technologies modernes. Ils ont remplacé les tubes à vide dans les appareils électroniques, offrant plusieurs avantages : ils sont compacts, légers, consomment peu d'énergie et ne nécessitent pas de chauffage externe. Les transistors sont largement utilisés dans les circuits intégrés, les appareils portables, les smartphones et d'innombrables autres appareils électroniques. En 2018, plus de 13 sextillions de transistors (un type de transistor) ont été produits, ce qui en fait les objets artificiels les plus produits de l'histoire.

Construction d'un Transistor

Les transistors sont généralement constitués de trois couches de matériaux semi-conducteurs. Ces semi-conducteurs, capables de transporter le courant, sont des matériaux placés entre les conducteurs (par exemple, le cuivre) et les isolants (comme le plastique), même s'ils utilisent parfois de l'arséniure de germanium ou de gallium. Leur fabrication implique un dopage, c'est-à-dire l'introduction d'impuretés dans le semi-conducteur pour modifier ses propriétés électriques. On obtient ainsi soit un semi-conducteur de type N (avec des électrons flottants supplémentaires), soit un semi-conducteur de type P (avec des électrons retirés, avec des trous).

Les trois bornes d'un transistor sont l'émetteur (E), la base (B) et le collecteur (C). La base contrôle le transistor, tandis que le collecteur agit comme une borne positive et l'émetteur comme une borne négative. Dans un transistor BJT, un faible courant direct circule de la base vers l'émetteur. La jonction base-secteur étant inversée, elle agit comme une barrière. Néanmoins, la jonction base-émetteur polarisée en direct permet aux électrons de pénétrer dans la base.

Les deux principaux types de transistors diffèrent dans leur construction :

● Transistors NPN : une couche de silicium de type p (base) prise en sandwich entre deux couches de type n (émetteur et collecteur). Les porteurs de charge majoritaires sont des électrons. Le courant circule de la borne du collecteur vers la borne de l'émetteur.

● Transistors PNP : Un semi-conducteur de type n (base) pris en sandwich entre deux couches de type p (émetteur et collecteur). La majorité des porteurs de charge sont des trous. Le courant circule de l'émetteur vers la borne du collecteur.

Chaque couche d'un transistor a une fonction spécifique. L'émetteur fournit les porteurs de charge : les électrons dans les transistors NPN et les trous dans les transistors PNP. La base forme une couche mince et légère entre l'émetteur et le collecteur. Sa fonction principale est de transmettre les porteurs de charge de l'émetteur au collecteur. Le collecteur collecte les porteurs envoyés par l'émetteur via la base, tous deux plus grands que l'émetteur et la base.

La zone émettrice est fortement dopée pour accroître l'efficacité de l'injection, garantissant que la plupart des porteurs injectés dans la jonction émetteur-base proviennent de l'émetteur. De plus, le collecteur entoure généralement la zone émettrice, rendant quasiment impossible la fuite des électrons injectés dans la base sans le collecter. Cette conception crée une valeur α (distribution de puissance à base normale) très proche, conférant au transistor un avantage important en termes de puissance à inclinaison normale (β).

Principe de fonctionnement de Transistors

Les transistors fonctionnent grâce au mouvement contrôlé des charges électriques aux intersections des semi-conducteurs. Dans le cœur, un transistor agit à la fois comme amplificateur et comme commutateur, deux caractéristiques fondamentales qui l'ont rendu indispensable dans l'électronique moderne.

Le fonctionnement d'un transistor dépend de l'application d'une tension appropriée aux bornes. Pour un transistor bipolaire à intersection (BJT), il s'agit de la base, du collecteur et de l'émetteur, qui doivent être correctement identifiés dans le brochage du transistor pour fonctionner correctement.

Lorsqu'il agit comme amplificateur, un transistor reçoit un faible courant sur une borne (entrée) et produit un courant très important (sortie) sur l'autre. Ce renforcement est dû au fait qu'un faible courant de base contrôle un courant de collecteur très important. De plus, le rapport entre ces courants est appelé avantage de courant ou bêta (β), et peut varier de 20 à plus de 1000 XNUMX pour les transistors de puissance existants.

Pour l'amplification, le transistor doit fonctionner en « région active », ce qui nécessite une polarisation adéquate. Cela signifie que la jonction base-émetteur doit être polarisée en direct, tandis que la jonction base-secteur reste polarisée en inverse. Dans ces conditions, un faible signal constitue une amélioration significative de la sortie dans le collecteur, sans déformation.

Utilisé comme interrupteur, le transistor fonctionne entre deux états : coupure et saturation. En mode coupure, il n'y a pas de courant entre le collecteur et l'émetteur, ce qui correspond à un interrupteur ouvert. En revanche, en mode saturation, le flux de courant maximal est similaire à celui d'un interrupteur fermé. Cette capacité de couplage constitue le fondement de l'électronique numérique, où les transistors forment des états binaires représentant 1S et 0S.

Pour un fonctionnement correct, il est important de comprendre le sens de circulation du courant. Dans un transistor NPN, le courant circule traditionnellement vers l'émetteur lorsqu'il est actif depuis le collecteur. À l'inverse, dans un transistor PNP, le courant circule de l'émetteur vers le collecteur.

La relation entre l'identité du brochage et la théorie du travail est indissociable. Un brochage incorrect empêchera une erreur, voire un dommage potentiel au composant. Ainsi, l'identité correcte du brochage du transistor est fondamentalement liée à son fonctionnement.

Transistor Types

L'électronique moderne repose sur deux principaux types de transistors, chacun possédant des propriétés et des configurations de brochage différentes. Comprendre ces différences est essentiel pour une conception de circuit appropriée et l'identification des composants.

BJT (Transitor à jonction bipolaire)

Les transistors à jonction bipolaire utilisent à la fois des électrons et des trous d'électrons comme porteurs de charge. Contrairement à leurs homologues monarchiques, le transistor à jonction bipolaire permet à un faible flux sur une borne de contrôler un courant très important entre les deux autres bornes, permettant ainsi le renforcement ou la commutation. Ces composants polyvalents comprennent deux croisements de type N entre les zones semi-conductrices de type semi et de type p.

2N2222 Les transistors BC547, bien que de type NPN, présentent des brochages différents. Les transistors 2N2222, de A à -18, sont disponibles en boîtier métallique, avec un brochage secteur émetteur-base. Ce boîtier offre une capacité de recherche à haute température.

En revanche, le transistor BC547, généralement placé dans un boîtier 92-XNUMX, utilise un schéma collecteur-base-séminaire. Les deux transistors remplissent des fonctions similaires, mais ces différences de brochage sont nécessaires lors du montage du circuit pour éviter tout dysfonctionnement.

transistor à effet de champ (Transistor à effet de champ)

Les transistors de puissance à effet de champ contrôlent le flux de puissance via un semi-conducteur grâce à un champ électrique. Contrairement aux transistors BJT, les dispositifs unipolaires sont soit à électrons (canal N), soit à trous (canal P), mais pas les deux. Ils comportent trois bornes : sources, grilles et drains.

Les FET se répartissent en plusieurs catégories, principalement MOSFETs (FET métal-oxyde-semiconducteur) et JFET (FET à jonction) et vous pouvez clarifier vos concepts en lisant notre blog sur BJT contre MOSFETEn fonctionnement, la tension appliquée à la grille crée un champ électrique qui modifie la conductivité du canal entre la source et le drain.

Comparaison entre les FET et BJTs

Les FET offrent de nombreux avantages par rapport aux BJT, notamment leur impédance d'entrée exceptionnellement élevée (10^7 à 10^12 ω). Cette propriété les rend idéaux pour les étages d'entrée des amplificateurs multi-styles. De plus, les JFET produisent moins de bruit que les BJT, ce qui offre une meilleure stabilité en température.

Par conséquent, les FET se distinguent des autres transistors BJT dans les applications nécessitant une faible consommation d'énergie et une impédance d'entrée élevée. Leur fonctionnement à tension contrôlée est fondamentalement différent de celui à puissance contrôlée des transistors BJT.

Néanmoins, les FET présentent certaines limites, notamment une faible réponse en fréquence due à une capacité d'entrée élevée et des dommages potentiels dus à l'électricité statique lors de la manipulation. Les BJT, à l'inverse, offrent un meilleur rapport gain-bande passante, ce qui les rend préférables pour certaines applications haute fréquence.

Applications de Transistors

Les transistors constituent la base d'innombrables appareils électroniques, et leur configuration de brochage joue un rôle crucial dans diverses applications. Des circuits simples aux systèmes informatiques complexes, ces composants semi-conducteurs ont révolutionné notre façon de concevoir et d'utiliser la technologie.

En informatique, les transistors constituent les éléments de base de tous les systèmes numériques. Ils créent des portes logiques (ET, OU et NON) qui, combinées, forment les microcontrôleurs et les microprocesseurs. Les circuits intégrés logiques transistor-transistor (TTL) étaient la norme pour la construction de processeurs dans les mini-ordinateurs et les mainframes avant l'adoption généralisée des dispositifs VLSI. Notamment, le récent Gigatron TTL (2018) démontre que les processeurs peuvent encore être entièrement construits avec des circuits intégrés TTL.

En tant qu'interrupteurs, les transistors excellent dans le contrôle de charges à courant élevé avec des signaux basse tension. Cette capacité est particulièrement précieuse lorsque les microcontrôleurs doivent piloter des moteurs, des relais ou des diodes lumineuses haute puissance. De même, le circuit H-Brij, composé de quatre transistors, permet aux moteurs de tourner dans le sens horaire et antihoraire, ce qui est indispensable aux applications robotiques.

En ce qui concerne l'amplification, les transistors transforment les signaux faibles en signaux plus forts grâce à diverses configurations :

● Disposition d'émetteur commun : Idéal pour l'amplification de tension à basses fréquences

● Collecteur commun (émetteur suiveur) : Parfait pour l'amplification de courant

● Base commune : Fonctionne principalement comme un tampon de courant

Les transistors de puissance gèrent des applications nécessitant un courant et une tension élevés, notamment :

● Amplification audio

● Systèmes de contrôle de moteur

● Circuits de commutation

La configuration de l'amplificateur Darlington génère un gain de courant exceptionnellement élevé en connectant deux transistors en séquence. De telles configurations trouvent des applications dans les systèmes RF (radiofréquence), les communications par fibre optique et les systèmes audio.

De même, le transistor a révolutionné l'électronique grand public, remplaçant les tubes à vide dans les radios et autres appareils. Le premier radio transistor de poche (Regency TR-1) est apparu en octobre 1954, suivi du premier autoradio transistor en 1955.

Ces applications comprennent principalement les ordinateurs, les smartphones, les systèmes automobiles, les services de santé, la robotique et les équipements de production modernes. Leur pertinence est due à leur crédibilité, leurs faibles coûts et leur flexibilité.

Brochage des transistors pour des modèles spécifiques

L'identification correcte des broches sur des modèles de transistors spécifiques reste essentielle à la réussite de la conception et de la construction de circuits. Examinons les configurations de brochage de plusieurs transistors courants dans les projets électroniques.

Transistors NPN

Les transistors NPN suivent généralement un brochage spécifique selon le type de boîtier. Dans les boîtiers TO-92, face plate tournée vers vous, les broches sont numérotées de 1 à 3, de gauche à droite. Cependant, l'emplacement précis du collecteur, de la base et de l'émetteur varie selon le modèle. Pour les transistors à prison métallique, une languette sur la bague indique généralement l'orientation des broches. La broche de l'émetteur est généralement située au plus près de cette languette.

2N2222 Brochage du transistor

Le transistor 2N2222/2N2222A est disponible en deux boîtiers standards : plastique TO-92 et métal -18. Pour le boîtier TO-92 (P2N2222a), la face plate avec un bâtonnet indique le brochage : émetteur, base et collecteur. Cette fiabilité facilite son utilisation généralisée dans les applications d'échange et de renforcement. Le 2N2222 est fonctionnellement similaire au BC547, mais avec un brochage distinct.

Brochage du transistor PNP

Les transistors PNP permettent une polarité négative et présentent souvent des configurations de brochage différentes de celles des transistors NPN. Comme pour le 2N2907, dans les transistors PNP, le système PIN maintient généralement le collecteur près de la languette du boîtier. Contrairement aux transistors NPN, où le courant circule traditionnellement du collecteur vers l'émetteur, le transistor PNP circule de l'émetteur vers le collecteur. Cette distinction rend l'identification correcte du PIN particulièrement importante.

Brochage du transistor BC547

Le transistor BC547, logé dans un boîtier 92-1, utilise une configuration collecteur-base-séminaire lorsque la face plate est visible. La broche 2 (collecteur) sert d'entrée d'alimentation, la broche 3 (base) contrôle les bits du transistor et la broche 547 (émetteur) sert de sortie d'alimentation. Le BC110 est vendu entre 800 et 100 $, ce qui lui permet de gérer des flux de collecteur jusqu'à XNUMX mA.

Brochage du transistor 2N3904

Le transistor NPN 2N3904, également en boîtier TO-92, présente une configuration émetteur-base-collecteur. L'émetteur (broche 1) draine le courant, la base (broche 2) contrôle la polarisation et le collecteur (broche 3) sert d'entrée de courant. Avec un gain de 300 et une capacité à gérer des courants de collecteur jusqu'à 200 mA, il est idéal pour les applications d'amplification et de commutation de petits signaux.

Conclusion

Comprendre le brochage des transistors est essentiel à une bonne initiative numérique. Tout au long de ce guide, nous avons exploré différents aspects des transistors, des stratégies d'identification simples aux configurations de modèles spécifiques. Ce savoir-faire vous permet d'éviter les dysfonctionnements des circuits et les dommages aux composants, tout en permettant une implémentation adaptée à divers boîtiers.

Ce manuel aborde les distinctions essentielles entre les transistors BJT et FET, leurs concepts de fonctionnement et leurs applications courantes. Nous avons testé des modèles célèbres, tels que le 2N2222, le BC547 et le 2N3904, en détaillant leurs brochages spécifiques. Ces informations s'avèrent précieuses, qu'il s'agisse de circuits amplificateurs simples ou de structures informatiques complexes. La maîtrise du brochage des transistors exige de l'exercice et une attention particulière. Pour connaître les spécifications spécifiques des transistors courants, comme le 2N2222, consultez notre guide complet sur le brochage des transistors du 2N2222 de PCBaSic.

Fort de ce savoir-faire, vous pourrez vous attaquer sereinement à des projets électroniques liés aux transistors. N'oubliez pas de consulter les fiches techniques des fabricants, de vérifier les types de boîtiers et la configuration des broches avant l'assemblage des circuits. Ces pratiques, combinées aux connaissances acquises dans ce manuel, vous permettront d'optimiser la mise en œuvre de circuits complets à transistors pour vos futurs projets.