Courant de base maximum d'un transistor

[Tournesol]

Bonjour  à  tous. :D

J'ai beau examiner les datasheets de transistor, il est très rare que ceux-ci fassent apparaitre le courant de base maximum  :D. Alors comment peut-on faire pour le défini ?  :o

Merci de vos réponses. ;D

Cordialement. ;D

[Yffig]

Bonsoir Tournesol !

Tu (te) poses une question qui n'est pas sans intérêt (oui, pourquoi c'est pas écrit dans la datasheet ?) à  laquelle on peut répondre de manière indirecte:
- la jonction base émetteur en direct n'a jamais plus de 0.7V à  ses bornes et le courant qui la traverse est essentiellement celui de l'émetteur (=Ib+Ic ~Ic à  Î² près), la puissance qu'elle va dissiper est donc ~ 0.7V*Ic
- la jonction collecteur base voit le même courant Ic mais sous une tension beaucoup plus élevée, par ex. 12V donnerait quasi 20 fois plus de puissance à  dissiper sur cette jonction: c'est donc du côté du collecteur que la puissance va être dissipée (les BJT de  puissance ont très souvent leur collecteur directement relié au boîtier métallique pour cette raison).

Les datasheet donnent un courant collecteur max, un gain en courant typique (il dépend en fait de Ic) => tu peux en déduire le courant de base nécessaire pour ce courant Ic max. Fais le calcul de Ib et de la puissance dissipée dans ces conditions et tu verras que c'est pas beaucoup donc sans pb.

Maintenant si tu mets une alim de +1V directement aux bornes de la jonction be sans limitation de courant...ça va péter, c'est sûr !
Idem si tu mets plus que -5v (valeur typique) en inverse donc sur la jonction be (ça, c'est dans la datasheet et ça peut même servir de diode zener...voire de diode varicap)

En pratique, il y a toujours une résistance soit explicite, soit implicite (celle de l'étage d'attaque de la base) en série dans le circuit de base, donc il n'y a quasiment aucun risque si tu respectes une valeur Valim/Rsérie "raisonnable"

Fais l'exercice en saturant le BJT => tu as un courant Ic sat, tu le divises par le gain min du BJT, tu le multiples par 2 (ou un peu plus)  et tu as le courant Ib dont tu as besoin pour être sûr de saturer ton BJT. Calcule alors la puissance dissipée dans la jonction be.

Bonne soirée.

Yffig

[Tournesol]

Bonjour Yffig,  :D :D

et merci beaucoup pour cette réponse claire et bien détaillée ;D ;D, mais cette réponse entraine une autre question :

La voici:

Prenons le cas du transistor suivant :
Puissance : 3W
Icmax :  7A
Gain : 100

Je veux commuter une charge de collecteur de par exemple 3,5 ohms sous 12v.

Ic sera de 12/3,5 = 3.43A donc ok pour Icmax. (Ic<Icmax)

Courant Ib mini pour saturation : Ibmini = 3430/100 = 34,3 mA
Pour être sûr d’être saturé je prends Ib = 68,6 mA (soit 2X Ibmini )
La puissance dissipée par la jonction base/émetteur sera d’environ 0,7X (0.068+3,43) = 2,45W

Si on suppose Vcesat = 0.1V, la puissance dissipée collecteur /émetteur sera de 0,1X 3.43 = 0.343W

Donc la puissance globale dissipée par le transistor sera de 2,45+0.343 = 2,793 W donc ok car inferieur à  3W.

Mais !. C’est la jonction base/ émetteur qui dissipe la presque totalité de la puissance (2,45 W pour une puissance totale de 2,793 W). Cette jonction est-elle prévue pour cela ? :-[ :-[ :-[

Et le problème va s’aggraver si je prends un rapport Ib/Ibmini encore plus grand, jusqu’où peut-on aller ? ???

Cordialement.
:D

[Ayobo]

Bonjour Tournesol, le transistor dont tu parle est bien un NPN ? il existe surement d'autre transistor avec des caractéristiques électriques plus élever afin de travaillé aisément avec ta charge en sortie.  Vue que tu travaille en commutation tu pourras peut être avoisiner la puissance max du transistor sans problème ???. Concernant la dissipation de puissance du point de vue de la jonction est ce qu'elle est faite pour sa j'en sais rien et on attendras la réponse de YFFIG mais sa me semblerais logique de dissipé la pllus grande partie de la puissance a partir d'une diode que d'un fil, d'ou la faible dissipation Collecteur/Émetteur.

[Yffig]

Bonjour Tournesol !

Je pense que le transistor que tu prends en exemple n'est pas réaliste... Pmax à  3W pout Imax à  7A... As tu un exemple de BJT de ce type ? Mais bon, le pb n'est pas ici et je vais essayer d'être plus clair dans le cas que tu présentes:

Quand le transistor est saturé, tu es dans un mode très particulier: la jonction CB devient polarisée en direct et c'est elle qui dissipe ~ 0.7V*Ic , la jonction BE ne dissipe alors que ~0.7V*Ib. Le transistor n'est plus un" transistor normal" mais un autre "objet en quasi court-circuit"...
La tension Vce sat est alors la différence de tension entre les 2 jonctions BE et BC. Note que dans ce cas de saturation la tension Vbe peut dépasser 0.7V et même atteindre quasi 1V...(*)

Je te joins un fichier .asc avec un 2N3904 saturé pour vérifier:
Vce sat = 78mV, Ic sat ~10 mA  => Vce sat *Ic sat = 0.78 mW
Vbe sat = 772 mV, Ib = 185 µA => Vbe sat * Ib = 0.14 mW
Si tu demande à  Spice la puissance dissipée par Q1 (la seule valeur qui soit intéressante) tu trouveras bien sûr 902 µW

(*) amuse toi avec un 2N3904 NXP de LT-Spice et la DS qui lui correspond (le 2N3904 est un switching BJT que l'on utilise en mode saturé pour cela):
https://datasheet.octopart.com/2N3904-Philips-datasheet-71790.pdf
tu y trouveras une valeur max de Ib à  100 mA pour un Ic max de 300 mA et des valeurs de VBE sat et VCE sat, ainsi qu'un joli circuit de test que tu pourrais facilement simuler  ;)

Bon dimanche

Yffig

[Ayobo]

Bonjour YFFIG,

merci pour t'es précision, du coup si on veut se positionner en mode linéaire et mettre en jeux le gain du transistor la dissipation de puissance ce fait toujours au même endroit quand fonctionnement saturé ? c'st à  dire Pcb = 0.7*Ic et Pbe = 0.7*Ib ?

[Tournesol]

Rebonjour, Yffig  :D

Mon erreur vient du fait de mon incompréhension quant à  ta citation :"la jonction base émetteur en direct n'a jamais plus de 0.7V à  ses bornes et le courant qui la traverse est essentiellement celui de l'émetteur (=Ib+Ic ~Ic à  Î² près), la puissance qu'elle va dissiper est donc ~ 0.7V*Ic". :-[

Si je reprends les calculs en prenant pour puissance de jonction base/émetteur, Vbe X Ib j'obtiens : 0,068 X 0,7= 0,0476W, si je rajoute cette puissance à  celle de la puissance collecteur/émetteur,  j'obtiens : 0,343 + 0.0476 = 0,3906W en puissance totale. ce qui reste inférieur au 3W. max.  ::)

Du coup, la jonction base/émetteur ne dissipe plus que  (0.0476/0,3906)X100= 12.18% de la puissance totale dissipée ce qui semble plus logique. :D

Ceci m'incite à  poser cette question: Quelle est la proportion maximale tolérable entre la puissance totale dissipée par le transistor et la puissance dissipée par la jonction base émetteur ? ???
En effet en partant de cette proportion maximale, il serait facile d'en déduire le courant de base maximal admissible.

Pour ce qui est du transistor choisi, il s'agissait du FTZ849, je joins le datasheet. Je joins également le fichier spice, la simulation reste cohérente aux calculs et Lt spice prends bien compte pour son calcul de puissance (Vbe X Ib) + (Vce X Ic)

Cordialement. :D

[Yffig]

Bonsoir Tournesol,

Mea culpa ! Je n'ai effectivement pas été très rigoureux dans ma première réponse, par ex: j'ai écrit "essentiellement"...Bin NON, c'est totalement que j'aurais du écrire !
De plus, dans la première partie de ma réponse, j'aurais du préciser que je parlais du mode linéaire et que la puissance dissipée par le BJT dans son "collecteur" était Ic*Vcb très exactement.

En fait , c'est très limite, comme je l'ai fait, de ne se servir que de la loi des noeuds (Kirchoff) pour effectuer ces calculs sans tenir compte de la réalité physique d'un transistor bipolaire qui ne peut être appréhendée en toute rigueur scientifique qu'avec les lois de la physique quantique. La loi des noeuds (et Spice le montre bien) permet de calculer correctement les puissances: produits des courants par les tensions. Mais un BJT est plus complexe que cela...(*): que se passe-t-'il vraiment et à  quel endroit du composant ?
Par ex., le bout de silicium dopé qui constitue la "base" est traversé par la totalité du courant Ie, donc faut il comme je l'ai fait en mode linéaire, estimer que la puissance dissipée dans la "base" est Vbe*Ie, ou comme je l'ai fait en mode saturé Vbe*Ib..?
Je n'en sais fichtre rien mais il existe des bouquins très savants qui décrivent la répartition des potentiels à  l'intérieur du silicium dopé...
Par contre ce dont je suis sûr, c'est qu'en mode linéaire, la puissance est dissipée au niveau du collecteur (Vbc*Ic , donc c'est bien là  que ça se passe !).
J'ai regardé tes docs concernant le FZT849... oui, tu as raison ça peut le faire... mais pas en linéaire.. les courbes de "Safe Operating Area" te montrent qu'en régime linéaire à  Vce=10V tu n'as droit qu'à  100 mA et encore ...si tu maintiens son boitier à  25°C..
Les 3 A de courant collecteur ne sont possibles qu'en mode saturé (à  Vce ~1V) donc ce petit SOT223 n'est fait que pour fonctionner en saturé/bloqué, et avec un radiateur !

(*): pour appréhender la magie du fonctionnement du transistor bipolaire, je n'ai jamais vu meilleure explication que celle de J.Auvray... lis simplement le début du doc suivant:  http://avrj.cours.pagesperso-orange.fr/Cours/SE_002_Transistors_Bipolaires.pdf, son explication de la magie du BJT y est résumée en 2 (tout petits) paragraphes..c'est lumineux ! Le reste du doc est du même tonneau..brillant ! Faut dire que l'auteur n'est pas le dernier venu : https://www.idref.fr/026697572 ; Il est l'auteur de 2 ouvrages en particulier Électronique Analogique et Électronique numérique publiés en 1978, que j'ai énormément utilisés dans ma vie pro.

Sinon, pourquoi as tu autant besoin de connaître le courant de base max d'un BJT ? Ça ne sert à  rien (à  mon humble avis  ;) )

Je te souhaite une bonne soirée et continue à  (te) poser des questions !

Yffig