Transistor

Le transistor est le composant électronique actif essentiel en électronique utilisé essentiellement comme interrupteur commandé et pour l'augmentcation, mais également pour stabiliser une tension, moduler un signal mais aussi de nombreuses autres utilisations.



Catégories :

Micro-électronique - Électronique - Transistor - Composant électronique

Recherche sur Google Images :


Source image : cnanoidf.org
Cette image est un résultat de recherche de Google Image. Elle est peut-être réduite par rapport à l'originale et/ou protégée par des droits d'auteur.

Définitions :

  • dispositif électronique à trois "pattes" : deux pour l'entrée-sortie du courant et une troisième (base) pour commander le passage... (source : villemin.gerard.free)
  • Composant électronique donnant la possibilité entre autres de commuter ou d'augmenter un signal électrique. (source : alain.canduro.free)

Le transistor est le composant électronique actif essentiel en électronique utilisé essentiellement comme interrupteur commandé et pour l'augmentcation, mais également pour stabiliser une tension, moduler un signal mais aussi de nombreuses autres utilisations.

Le terme transistor provient de l'anglais transconductance varistor (résistance variable de transconductance). Il a été voté par un comité directeur de 26 personnes des Bell Labs le 28 mai 1948 (mémo 48-130-10), parmi les noms proposés suivants : semiconductor triode, surface states triode, crystal triode, solid triode, iotatron, transistor. Pour des raisons commerciales, il fallait un nom court, sans équivoque avec la technologie des tubes électroniques. Transistor fut choisi. Il sert à désigner un système semi-conducteur à trois électrodes actives qui permet le contrôle grâce à une électrode d'entrée (base pour les bipolaires et grille pour les Transistors à Effet de Champ ou Field Effect Transistor : FET) d'un courant ou d'une tension sur l'une des électrodes de sorties (collecteur pour les bipolaires et drain pour les FET).

Par métonymie, le terme transistor sert à désigner aussi les récepteurs radio équipés de transistors.

Quelques modèles de transistors.

Historique

Une réplique du premier transistor.

Le transistor a été découvert le 23 décembre 1947 par les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain, chercheurs de la compagnie Bell Téléphone[1]. Ces chercheurs ont reçu pour cette invention le prix Nobel de physique en 1956.

Le transistor est reconnu comme un énorme progrès face au tube électronique : bien plus petit, léger, il est plus robuste, fonctionne avec des tensions faibles, autorisant une alimentation par piles, et il fonctionne instantanément une fois mis sous tension, contrairement aux tubes électroniques qui demandaient une dizaine de secondes de chauffage, généraient une consommation importante et nécessitaient une source de tension élevée (plusieurs centaines de volts).

Il a été rapidement assemblé, avec d'autres composants, au sein de circuits intégrés, ce qui lui permit de conquérir toujours plus de terrain sur les autres formes d'électronique active.

Le transistor a constitué une invention déterminante sans laquelle l'électronique et l'informatique ne posséderaient pas leurs formes actuelles (2010).

Évolution du nombre de transistors intégrés dans un microprocesseur

Classification

Transistor bipolaire

Article détaillé : Transistor bipolaire.

Transistor à effet de champ

Article détaillé : Transistor à effet de champ.

Parmi les transistors à effet de champ (ou FET, pour Field Effect Transistor), on peut distinguer les familles suivantes :

Transistor à unijonction

Technologie hybride

Applications

Les deux principaux types de transistors permettent de répondre aux besoins de l'électronique analogique, numérique, de l'électronique de puissance et haute tension.

  • La technologie bipolaire est plutôt utilisée en analogique et en électronique de puissance.
  • Les technologies FET et CMOS sont essentiellement utilisées en électronique numérique (réalisation d'opérations logiques). Ils peuvent être utilisés pour faire des blocs analogiques dans des circuits numériques (régulateur de tension par exemple). Ils sont aussi utilisés pour faire des commandes de puissance (moteurs) et pour l'électronique haute tension (automobile). Leurs caractéristiques s'apparentent plus à celles des tubes électroniques. Ils offrent une meilleure linéarité dans le cadre d'amplificateurs Hi-Fi, par conséquent moins de distorsion.
  • Un mélange des deux technologies est utilisé dans les IGBT.

Constitution

Les substrats utilisés vont du germanium (série AC, actuellement obsolète), en passant par le silicium, l'arséniure de gallium, le silicium-germanium et plus récemment le carbure de silicium, le nitrure de gallium, l'antimoniure d'indium.

Pour la grande majorité des applications, on utilise le silicium tandis que les matériaux plus exotiques tels que l'arséniure de gallium et le nitrure de gallium sont plutôt utilisés pour réaliser les transistors hyperfréquence et micro-onde.

NPN
MOSFET

Les trois connexions sont nommées :

transistors
bipolaires
symbole transistors
à effet de champ
symbole
le collecteur C le drain D
la base B la grille G
l'émetteur E la source S

Pour le transistor bipolaire, la flèche identifie l'émetteur ; elle pointe vers l'extérieur dans le cas d'un NPN, vers l'intérieur dans le cas d'un PNP. L'électrode reliée à la ligne droite figure la base et l'autre électrode figure le collecteur.

Dans le cas de l'effet de champ, la flèche disparaît, car le système est symétrique (drain et source sont échangeables). Les traits obliques sont généralement remplacés par des traits droits.

Pour le transistor MOS, la grille se détache des autres électrodes, pour indiquer l'isolation due à la présence de l'oxyde.

En réalité, il existe une quatrième connexion pour les transistors à effet de champ, le substrat (quelquefois nommé bulk), qui est généralement relié à la source (c'est la connexion entre S et les deux traits verticaux sur le schéma).


Évolution

Les premiers transistors avaient comme base le germanium. Ce matériau, de nouveau utilisé pour certaines applications, a vite été remplacé par le silicium plus résistant, plus souple d'emploi, moins sensible à la température. Il existe aussi des transistors à l'arséniure de gallium utilisés surtout dans le domaine des hyperfréquences.

Les transistors à effet de champ sont essentiellement utilisés en augmentcation grand gain de signal de faible amplitude, très basse tension. Ils sont particulièrement sensibles aux décharges électrostatiques.

Les évolutions technologiques ont donné les transistors ou commutateurs MOS de puissance, ils sont de plus en plus utilisés dans l'ensemble des applications de commutation de forte puissance (classe D), basse tension, vu qu'ils n'ont presque plus de résistance de drain contrairement aux transistors, ils ne s'échauffent pas et n'ont par conséquent pas besoin de refroidissement (radiateurs).

Le graphène, nouveau matériau particulièrement prometteur et performant, pourrait remplacer le silicium dans les transistors de future génération.

Principe de fonctionnement

Les transistors MOS et bipolaires fonctionnent de façons particulièrement différentes :

Analyseur de transistors.

Emploi

Sauf dans le domaine des fortes puissances, il est devenu rare de n'avoir qu'un seul transistor dans un boîtier (pour les fortes puissances on optera pour un montage Darlington, permettant d'obtenir un gain en courant plus important).

Les circuits intégrés ont permis d'en interconnecter en premier lieu des milliers, puis des millions. L'intégration de plus d'un milliard de transistors sur un seul composant a été atteinte en juin 2008 par NVIDIA avec son GT200. La puce, utilisée comme processeur graphique (GPU) atteint 1, 4 milliard de transistors gravés en 65 nanomètres, sur une surface d'environ 600 mm².

Ces circuits intégrés servent à réaliser des microprocesseurs, des mémoires, etc.

Notes

  1. Comme fréquemment en histoire des sciences, la paternité de cette découverte est quelquefois remise en cause, pour être attribuée à Julius Edgar Lilienfeld, qui en 1930 avait déjà déposé un brevet concernant le principe du transistor à effet de champ. Cependant, Bardeen, Shockley et Brattain restent universellement reconnus comme les pères de cette invention.

Voir aussi

Liens externes

Recherche sur Amazone (livres) :



Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu