Le transistor bipolaire est un amplificateur de courant qui peut fonctionner en régime linéaire ou en en régime de commutation.
Dans l'univers Arduino, il est principalement utilisé en régime de commutation pour :
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commander des composants consommant des courants importants (relais, moteur à courant continu, led de puissance, etc..)
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adapter la tension lorsque la carte Arduino doit piloter des composants ou modules ayant une tension d'alimentation différente de 5 V
Le transistor possède trois électrodes (la base, l'émetteur et le collecteur) et il en exite de deux types , le NPN et le PNP.
LE TRANSISTOR BIPOLAIRE
En régime de commutation, le transistor se comporte comme un interrupteur commandé par le courant de base qui circule entre la base et l'émetteur.
Examinons le fonctionnement avec un transistor NPN (montage de gauche).
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Lorsque VE=0V, il n'y a pas de différence de potentiel entre la base et l'émetteur donc pas de courant de base IB. Le transistor est alors bloqué et la jonction collecteur-émetteur se comporte comme un interrupteur ouvert. La led est éteinte.
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Lorsque VE=5V, il y a une différence de potentiel entre la base et l'émetteur donc un courant de base IB circule de la base vers l'émetteur. Le transistor est alors saturé et la jonction collecteur-émetteur se comporte comme un interrupteur fermé. La led est allumée.
Regardons maintenant le fonctionnement avec un transistor PNP (montage de gauche).
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Lorsque VE=5V, il n'y a pas de différence de potentiel entre la base et l'émetteur donc pas de courant de base IB. Le transistor est alors bloqué et la jonction collecteur-émetteur se comporte comme un interrupteur ouvert. La led est éteinte.
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Lorsque VE=0V, il y a une différence de potentiel entre la base et l'émetteur donc un courant de base IB circule de l'émetteur vers la base. Le transistor est alors saturé et la jonction collecteur-émetteur se comporte comme un interrupteur fermé. La led est allumée.
Pour saturer correctement un transistor, il faut dimensionner la résistance de base grâce à cette méthode.
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Il faut connaître le courant collecteur grâce à la documentation du composant placé dans la branche du collecteur (ex : led, moteur, relais, etc...). On note ce courant ICSat.
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Puis on applique la formule où βmin représente le gain en courant du transistor (à chercher dans sa documentation) et k, le coefficient de sursaturation. En général, k=2.
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Enfin, on applique la formule où VBE représente la tension de jonction base-émetteur (VBE=0.6 V).
Exemple :
Nous souhaitons commander un relais consommant 200 mA grâce à une sortie d'une carte Arduino. Le gain en courant du transistor est βmin=100.
Nous prendrons une résistance de 1 KΩ dans la série E12. N'oublions pas de calculer sa puissance admissible. Nous choisirons une résistance capable de dissiper un 1/4 de Watt.
