Pourquoi les multimètres modernes utilisent FET/MOSFET au lieu de BJT en étages d'entrée
Les multimètres numériques (DMM) modernes utilisent massivement des FET (JFET, MOSFET) ou CI CMOS dans leur circuit d'entrée frontal plutôt que des BJT. La raison est une spécification dominante : l'impédance d'entrée.
L'impératif impédance d'entrée
- Grille FET/MOSFET : Isolée (oxyde) ou jonction polarisée inverse → courant entrée = fuite grille (pA–nA). Impédance entrée = 10¹⁰–10¹⁵ Ω.
- Base BJT : Jonction polarisée direct → courant entrée = courant base (µA–mA). Impédance entrée = β×re ≈ 10⁴–10⁶ Ω.
Un DMM avec 10 MΩ résistance entrée (standard) ne doit pas charger le circuit testé. Un étage entrée BJT tirerait courant mesurable, altérant la tension mesurée — surtout sur nœuds haute impédance (sorties capteurs, diviseurs, tensions condensateurs, logique CMOS).
Avantages FET additionnels dans DMM
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Faible consommation | Grille tire ~zéro courant CC → durée vie batterie (critique portable) |
| Stabilité thermique | Pas tempco VBE (-2 mV/°C) dérive offset ; VGS(th) FET plus stable |
| Intégration | CI CMOS intègrent ADC, référence, mux, driver — tous base FET |
| Bruit | Moins bruit 1/f CMOS moderne vs BJT à faible courant |
| Gamme tension | FETs gèrent mieux mode commun élevé (protection entrée) |
Où les BJT apparaissent encore dans DMM
- Shunts courant / amplificateurs : BJTs excellent gain courant, transconductance pour détection courant précision.
- Références bande interdite : VBE BJT + ΔVBE = référence tension précision (cœur de tout DMM).
- Drivers sortie : Buzzer, rétroéclairage, commande relais.
- Circuits protection : Snap-back, structures SCR pour surcharge entrée.
Contexte historique
- VOM analogiques (bobine mobile) : Pas étage actif entrée — résistances multiplicatrices passives. Sensibilité 20kΩ/V.
- Premiers DMM (années 1970) : Certains utilisaient AOP entrée BJT (ex: LM308) — 1–10 MΩ impédance entrée, chargement notable.
- AOP entrée JFET (LF356, TL071) : Percée années 1970 — 10¹² Ω impédance entrée.
- ASIC DMM modernes : Chaîne signal full CMOS — FETs entrée, ADC capacité commutée, cœur numérique.
Preuve fiche technique
Vérifiez tout DMM moderne (Fluke 87V, Keysight 34460A, Keithley 6500, Brymen 869s) :
- Impédance entrée tension CC : 10 MΩ (typique) || <100 pF
- Courant polarisation entrée : <50 pA (souvent <1 pA)
- Obtenu via tampon entrée CMOS/JFET avant ADC.
Les BJT sont superbes pour beaucoup de choses. La mesure tension haute impédance n'en fait pas partie. C'est pourquoi votre DMM utilise des FETs.