Un transistor contient deux diodes — mais ce n'est pas simplement deux diodes
La structure à deux jonctions
Un transistor bipolaire (BJT) comporte trois zones dopées : Émetteur, Base, Collecteur. Les deux jonctions forment deux diodes dos à dos :
- NPN : Émetteur (n⁺) — Base (p) — Collecteur (n). Jonctions : EB (n-p), BC (p-n).
- PNP : Émetteur (p⁺) — Base (n) — Collecteur (p). Jonctions : EB (p-n), BC (n-p).
Analogie aux diodes — et pourquoi elle échoue
| Vue comme deux diodes | Réalité : Action transistor |
|---|---|
| Diode EB directe, diode BC inverse = « passant » | Le courant de base injecte des porteurs minoritaires à travers EB ; la base mince permet à la plupart de diffuser vers la jonction BC → collectés. |
| Les deux diodes inversées = « bloqué » | Fuites faibles seulement (ICBO, IEBO). |
| Les deux directes = saturation | Les deux jonctions directes → courant fort, VCE faible, temps de stockage. |
La différence cruciale : Largeur de base
- Deux diodes discrètes : Régions de base séparées, larges → les porteurs recombinent dans la base.
- Transistor : La base est microscopiquement mince (0,5–2 µm) et faiblement dopée.
- Résultat : Les électrons injectés (NPN) diffusent à travers la base avant de recombiner → atteignent la zone de déplétion du collecteur → balayés par le champ.
- Gain de courant (β) : IC / IB = 50–300 (typique). Deux diodes séparées : β ≈ 0.
Caractéristiques terminales vs diodes discrètes
| Mesure | Deux diodes discrètes | Transistor (NPN) |
|---|---|---|
| VF EB directe | 0,7 V | 0,7 V (identique) |
| VF BC directe | 0,7 V | 0,5–0,6 V (collecteur moins dopé) |
| Fuite inverse EB | nA | nA (IEBO) |
| Fuite inverse BC | nA | nA (ICBO) |
| EB directe, mesure courant BC | Zéro | IC = β·IB (α ≈ 0,99) |
| Tension de claquage BVCEO | N/A | 30–80 V (avalanche × β) |
MOSFETs : Zéro diode (diodes de corps intrinsèques exceptées)
- Le MOSFET est un dispositif à effet de champ — pas de jonctions PN dans le chemin de courant.
- Diode de corps parasite (source-corps) existe mais ne fait pas partie du fonctionnement prévu.
- JFET : Grille-canal est jonction PN (une diode), mais le courant circule dans le canal, pas à travers la jonction.
Implication pratique : On ne peut pas construire un transistor avec deux diodes
- Deux 1N4148 connectées anode-à-anode (NPN) ou cathode-à-cathode (PNP) → pas de gain.
- Facteur de transport de base α ≈ 0 → β ≈ 0.
- L'action transistor requiert une fabrication monolithique avec largeur de base contrôlée, gradient de dopage et durée de vie des porteurs minoritaires.
En résumé
Un BJT contient deux jonctions diodes, mais sa fonction — amplification de courant par injection de porteurs minoritaires à travers une base mince — n'émerge que de leur intégration monolithique. Deux diodes discrètes = deux diodes. Un transistor = amplificateur, commutateur, oscillateur.