THÉORIE : Voir le courant

Pour mieux comprendre le fonctionnement d’un transistor, vous allez réaliser le test suivant qui montre le comportement précis et les limites du transistor 2N2222 utilisé lors de l’expérience précédente.

Figure 2-94. Le bon fonctionnement d’un transistor NPN nécessite de conserver ces relations entre les tensions.

Souvenez-vous que, dans un transistor NPN, le potentiel du collecteur doit toujours être plus positif que l’émetteur et que celui de la base doit être compris entre ces deux valeurs. Regardez la fig. 2-94 pour comprendre cette notion plutôt vague. Vous allez maintenant illustrer ce principe avec des chiffres réels.

Observez les valeurs des composants du schéma 2-95. La résistance totale (R1 + R2) au-dessus du transistor est la même que celle située en dessous (R3 + R4). Par conséquent, le potentiel de la base du transistor doit avoir une valeur médiane, jusqu’à ce que vous augmentiez ou diminuez la tension de la base grâce au potentiomètre P1.

Les deux résistances R1 et R3 de 180 Ω protègent le transistor contre tout passage de courant excessif. Les deux résistances R2 et R4 de 10K protègent la base quand le potentiomètre est tourné au maximum, dans un sens ou dans l’autre.

Pour comprendre le comportement du transistor, mesurez l’intensité du courant de base au point A1 et l’intensité totale circulant à travers l’émetteur au point A2. Pour ce faire, munissez-vous de deux multimètres. Sinon, reportez-vous aux fig. 2-96 et 2-97 pour savoir comment permuter un multimètre entre les deux emplacements.

Pour mesurer des milliampères, le courant doit passer dans le multimètre. Il faut donc l’insérer en série dans le circuit. À chaque fois que vous retirez le multimètre, vous devez rétablir la connexion à l’emplacement où il se trouvait. Le schéma de la plaque de montage montre comment procéder. Heureusement, il est très facile d’enlever et de remettre des fils dans la platine. Vous devrez peut-être établir les connexions des fils au potentiomètre à l’aide de pinces crocodile.

Commencez par tourner le potentiomètre à moitié environ de sa plage de valeurs. Mesurez le courant en A1 et en A2. Tournez-le ensuite légèrement vers le haut, et mesurez à nouveau le courant. Le tableau ci-après recense quelques valeurs obtenues à l’aide de deux multimètres numériques.

Figure 2-95. Circuit similaire au précédent avec ajout d’un potentiomètre et retrait de la LED.
R1 : 180 Ω
R2 : 10K
R3 : 180 Ω
R4 : 10K
P1 : potentiomètre linéaire
d’1 M
Q1 : transistor 2N2222

Il existe manifestement une relation entre A1 et A2. Le courant qui sort de l’émetteur du transistor en A2 est à peu près 240 fois supérieur à celui passant en A1. Le rapport entre le courant de l’émetteur d’un transistor NPN et celui de la base est appelé valeur bêta d’un transistor. Cette valeur exprime la puissance d’amplification du transistor.

Ce rapport demeure constant dans des limites raisonnables. Au-dessus de 0,12 mA, ce transistor particulier devient « saturé», ce qui signifie que sa résistance interne ne peut plus baisser.

Dans mon expérience, le courant maximal en A2 est de  33 mA. Un simple calcul à l’aide de la loi d’Ohm montre que cela signifie que la résistance interne du transistor est proche de zéro. C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de protéger un transistor en plaçant une autre résistance dans le circuit. Si vous ne le faites pas, sa faible résistance interne va alors autoriser le passage d’un courant élevé qui le brûlerait sur-le-champ.

Qu’en est-il de l’autre extrémité de la plage ? Quand il ne passe que 1,9 mA, le transistor possède une résistance interne de 6 000 Ω environ. On peut donc conclure que selon la quantité de courant appliquée au transistor, sa résistance interne varie entre 0 et 6 000 Ω environ.

Figure 2-96. Le multimètre mesure le courant circulant entre le
potentiomètre et la base du transistor en A1 (fig. 2-95).

Figure 2-97. Une des extrémités de la résistance R3 a été
débranchée de la plaque de montage de telle sorte que le multimètre puisse mesurer le courant entre l’émetteur du transistor et R3, en A2.