Utiliser un transistor comme interrupteur dans un circuit: Guide pratique sur les principes de base, le fonctionnement et les applications en ingénierie thermique.
Comment utiliser un transistor comme interrupteur dans un circuit?
Un transistor est un composant électronique essentiel qui peut être utilisé comme un interrupteur dans de nombreux circuits. Dans cette fonction, il permet de contrôler le flux de courant avec une petite tension de commande. Il existe plusieurs types de transistors, mais les deux plus couramment utilisés sont les transistors bipolaires (BJT) et les transistors à effet de champ (MOSFET). Cet article expliquera comment utiliser un transistor, en particulier un BJT, comme interrupteur.
Les bases du transistor bipolaire (BJT)
Un transistor bipolaire est constitué de trois couches de matériau semi-conducteur, formant deux jonctions PN. Ces couches sont appelées l’émetteur, la base et le collecteur. Il existe deux types de BJT :
- Le NPN
- Le PNP
Pour utiliser un transistor NPN comme interrupteur, nous devons connecter l’émetteur à la masse (0 V), le collecteur à la charge que nous souhaitons contrôler, et la base à un signal de commande via une résistance de base.
Fonctionnement du transistor comme interrupteur
Un transistor fonctionne comme un interrupteur dans deux états distincts :
- Le mode de saturation (ON)
- Le mode de coupure (OFF)
Dans le mode de saturation, une tension suffisante est appliquée à la base (généralement 0.7 V pour un transistor NPN). Cela permet un courant de base (IB) qui provoque le flux de courant entre le collecteur et l’émetteur (IC). Le transistor est alors « fermé » ou ON, et le courant traverse la charge.
Dans le mode de coupure, aucune tension n’est appliquée à la base, ne permettant pas le courant de base (IB). Par conséquent, il n’y a pas de courant de collecteur (IC), et le transistor est « ouvert » ou OFF, empêchant le courant de traverser la charge.
La relation entre les courants dans un BJT est donnée par la formule :
IC = β * IB
où β est le gain de courant du transistor.
Conception du circuit
Pour utiliser un transistor comme interrupteur, suivez ces étapes :
- Choisissez un transistor approprié (typiquement un NPN comme le 2N2222)
- Connectez l’émetteur à la masse
- Connectez le collecteur à une borne de la charge. L’autre borne de la charge doit être connectée à la tension d’alimentation positive.
- Insérez une résistance entre la base et le signal de commande pour limiter le courant de base.
Supposons que vous avez une charge qui nécessite 200 mA à 12 V et que votre transistor a un β de 100 :
- Le courant de base nécessaire serait IB = IC / β = 200 mA / 100 = 2 mA.
- Choisissez une résistance de base (RB) de sorte que la tension de commande divisé par RB soit égale à IB. Si la tension de commande est de 5 V : RB = V / IB = 5 V / 2 mA = 2.5 kΩ.
Conclusion
Utiliser un transistor comme interrupteur est une méthode efficace et couramment employée dans les circuits électroniques. En comprenant les principes de base des transistors et en suivant des étapes de conception simples, vous pouvez contrôler facilement des charges avec un signal de faible puissance.
