Transistor 36722 31826585 2008-07-23T17:40:23Z ToePeu.bot 290412 robot Ajoute: [[mk:Транзистор]] Le '''transistor''' est le [[composant électronique]] actif fondamental en [[électronique]] utilisé principalement comme [[interrupteur]] commandé et pour l'amplification, mais aussi pour stabiliser une [[Tension électrique|tension]], [[Modulation_du_signal|moduler]] un [[signal]] ainsi que 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 désigne un dispositif [[semi-conducteur]] à trois électrodes actives qui permet le contrôle grâce à une [[électrode]] d'entrée (base pour les bipolaires et grille pour les 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 désigne également les '''[[Récepteur radio|récepteurs radio]]''' équipés de transistors. [[Image:Transistors.agr.jpg|thumb|200px|Quelques modèles de transistors]] ==Historique== [[Image:Replica-of-first-transistor.jpg|thumb|Une réplique du premier transistor]] Le transistor est issu de la Silicon Valley, il a été découvert le 23 décembre [[1947]] par les [[États-Unis d’Amérique|américains]] [[John Bardeen]], [[William Shockley]] et [[Walter Houser Brattain|Walter Brattain]], chercheurs de la compagnie [[Bell Telephone Company|Bell]] Téléphone<ref>Comme souvent en histoire des sciences, la paternité de cette découverte est parfois remise en cause, pour être attribué 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.</ref>. Ces chercheurs ont reçu pour cette invention le [[prix Nobel de physique]] en [[1956]]. Le transistor fut considéré comme un énorme progrès face au [[tube électronique]] : beaucoup 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 [[circuit intégré|circuits intégrés]], ce qui lui permit de conquérir encore plus de terrain sur les autres formes d'électronique active. Le transistor a constitué une [[Liste des grandes inventions|invention]] déterminante sans laquelle l'électronique et l'[[informatique]] ne posséderaient pas leurs formes actuelles ([[2008]]) ; il a permis à la société de l’[[information]] [[électronique]] de se développer. {| class="wikitable" style="float:center;margin-left:20px;" |+ '''Évolution du nombre de transistors dans les [[microprocesseur]]s [[Intel]]''' | * [[1971]] : [[Intel 4004|4004]] : 2 300 transistors * [[1978]] : [[Intel 8086|8086]] : 29 000 transistors * [[1982]] : [[Intel 80286|80286]] 275 000 transistors * [[1989]] : [[Intel 80486|80486]] : 1,16 million de transistors * [[1993]] : [[Pentium]] : 3,1 millions de transistors * [[1995]] : [[Pentium Pro]] : 5,5 millions de transistors * [[1997]] : [[Pentium II]] : 27 millions de transistors * [[2001]] : [[Pentium 4]] : 42 millions de transistors * [[2004]] : [[Pentium Extreme Edition]] : 169 millions de transistors * [[2006]] : [[Core 2 Duo]] : 291 millions de transistors * [[2006]] : [[Core 2 Quad]] : 582 millions de transistors * [[2007]] : [[Dual-Core Itanium 2]] : 1,7 milliards de transistors Autre : * [[2006]] : [[G80]] (Nvidia) : 681 millions de transistors * [[2007]] : [[POWER6]] (IBM) : 291 millions de transistors * [[2008]] : [[RV770]] (ATI) : 956 millions de transistors * [[2008]] : Sandisk 12 GB [[microSDHC]] : 50 milliards de transistors |} == 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 : * Transistors [[MOSFET]] : ils utilisent les propriétés des structures Métal/Oxyde/Semiconducteur ; * Transistors JFET : ils utilisent les propriétés des jonctions PN ; leur mise en œuvre (schémas, calcul des éléments du circuit et des caractéristiques des montages) est décrite dans l'article [[Transistor JFET]]. === Transistor à unijonction === * Le transistor dit '''unijonction''', n’est quasiment plus utilisé, mais servait à créer des [[oscillateur]]s à [[Oscillation_de_relaxation|relaxation]]. === Technologie hybride === * L'[[transistor bipolaire à grille isolée|IGBT]], est un hybride de bipolaire et de MOSFET, principalement utilisé en [[électronique de puissance]]. === 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 principalement 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, donc moins de distorsion. :* Un mélange des deux technologies est utilisé dans les [[IGBT]] ==Constitution== Les [[substrat]]s utilisés vont du [[germanium]] (série AC, aujourd’hui 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 alors que les matériaux plus exotiques tels que l'arséniure de gallium et le nitrure de gallium sont plutôt utilisés pour réaliser les transistors hyper-fréquence et micro-onde. * Un transistor ''bipolaire'' se compose de deux parties de substrat semi-conducteur dopées identiquement (P ou N) séparées par une mince tranche de semiconducteur dopée inversement ; on a ainsi deux types : N-P-N et P-N-P ; * Le transistor ''à effet de champ'' classiquement se compose d’un barreau de semiconducteur dopé N ou P, et entouré en son milieu d’un anneau de semiconducteur dopé inversement (P ou N). On parle de FET à canal N ou P suivant le dopage du barreau ; * Le transistor ''MOS'' se compose d’un barreau de semiconducteur P ou N sur lequel on fait croître par [[épitaxie]] une mince couche d’isolant ([[silice]] par exemple), laquelle est surmontée d’une électrode métallique. ==Description schématique== [[Image:BJT NPN symbol (case).svg|thumbnail|60px|NPN]] [[Image:Transistor mosfet.svg|thumb|120px|MOSFET]] Les trois connexions sont appelées : {| class="wikitable" border=1 !transistors <br />bipolaires !symbole !transistors <br />à effet de champ !symbole |- |le [[Collecteur et émetteur (électronique)|collecteur]] |'''C''' |le [[Drain et source (électronique)|drain]] |'''D''' |- |la base |'''B''' |la [[grille de contrôle|grille]] | '''G''' |- |l’[[Collecteur et émetteur (électronique)|émetteur]] | '''E''' |la [[Drain et source (électronique)|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 dispositif est symétrique (drain et source sont échangeables). Les traits obliques sont habituellement 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]] (parfois appelé ''bulk''), qui est habituellement 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 et plus souple d’emploi. Il existe aussi des transistors à l’arséniure de [[gallium]] utilisés en particulier dans le domaine de l’[[hyper-fréquence]]. Les transistors à effet de champ sont principalement utilisés en [[Amplificateur électronique|amplification]] grand gain de [[signal]] de faible amplitude, [[très basse tension]]. Ils sont très sensibles aux décharges [[électrostatique]]s. Les évolutions technologiques ont donné les transistors ou [[commutateur]]s [[MOS]] de puissance, ils sont de plus en plus utilisés dans toutes les applications de commutation de forte puissance, [[basse tension]], vu qu’il n’ont presque plus de [[résistance électrique|résistance]] de drain avec des capacités de courants très intéressantes. ==Principe de fonctionnement== Les transistors [[MOSFET|MOS]] et [[Transistor bipolaire|bipolaires]] fonctionnent de façon très différentes : * Le '''transistor bipolaire''' est un [[amplificateur]] de courant, on injecte un courant dans l’espace base/émetteur afin de créer un courant multiplié par le [[Gain (électronique)|gain]] du transistor entre l’émetteur et le collecteur. ** Les ''transistors bipolaires'' N.P.N. (négatif-positif-négatif) laissent circuler un courant de la base (+) vers l’émetteur (-) sont plus rapides et ont une meilleure tenue en tension que les transistors P.N.P. base (-) émetteur (+), mais peuvent être produits avec des caractéristiques complémentaires par les fabricants pour les applications le nécessitant. * Le '''transistor à effet de champ'''. Son organe de commande est la grille (gate en anglais). Celle-ci n’a besoin que d’une [[Tension électrique|tension]] (ou un potentiel) entre la grille et la source pour contrôler le courant entre la source et le drain. Le [[Courant électrique|courant]] de grille est nul (ou négligeable) en régime statique, puisque la grille se comporte vis-à-vis du circuit de commande comme un condensateur de faible capacité. [[Image:Transistor curve tracer.jpg|150 px|right|Analyseur de transistors]] ** Il existe plusieurs types de ''transistors à effet de champ'' : transistors à '''déplétion''', à '''enrichissement''' (de loin les plus nombreux) et à '''jonction''' (JFET). Dans chaque famille, on peut utiliser soit un canal de type N soit de type P, ce qui fait donc en tout six types différents. ** Pour les transistors à déplétion ainsi que les JFET, le canal drain-source est conducteur si le potentiel de grille est nul. Pour le bloquer, il faut rendre ce potentiel négatif (pour les canaux N) ou positif (pour les canaux P). ** Inversement, les transistors à enrichissement sont bloqués lorsque la grille a un potentiel nul. Si on polarise la grille d’un transistor N par une tension positive ou celle d’un transistor P par une tension négative, l’espace source drain du transistor devient passant. ** Chacun de ces transistors est caractérisé par une tension de seuil, correspondant à la tension de grille qui fait la transition entre le comportement bloqué du transistor et son comportement conducteur. Contrairement aux transistors bipolaires, dont la tension de seuil ne dépend que du semi-conducteur utilisé (silicium, germanium ou As-Ga), la tension de seuil des transistors à effet de champ dépend étroitement de la technologie, et peut varier notablement même au sein d’un même lot. Le transistor à effet de champ à déplétion à canal N est le semi-conducteur dont les caractéristiques se rapprochent le plus des anciens tubes à vide (triodes). À puissance égale, les transistors N sont plus petits que les P. À géométrie égale, les transistors N sont également plus rapides que les P. En effet, les porteurs majoritaires dans un canal N sont les [[électron]]s, qui se déplacent mieux que les [[trou d'électron|trous]], majoritaires dans un canal P. La conductivité d'un canal N est ainsi supérieure à celle d'un canal P de même dimension. ** La plupart des circuits intégrés [[numérique]]s (en particulier les [[microprocesseur]]s) utilisent la technologie [[CMOS]] qui permet d'intégrer à grande échelle (plusieurs millions) des transistors à effet de champ (à enrichissement) complémentaires (c’est-à-dire qu’on retrouve des N et des P). Pour une même fonction, l’intégration de transistors bipolaires consommerait beaucoup plus de courant. En effet, un circuit CMOS ne consomme du courant que lors des basculements. La consommation d'une porte CMOS correspond uniquement à la charge électrique nécessaire pour charger sa [[capacité électrique|capacité]] de sortie. Leur dissipation est donc quasiment nulle si la fréquence d’horloge est modérée ; cela permet le développement de circuits à piles ou batteries (téléphones ou ordinateurs portables, appareils photos...). * '''Autres transistors :''' ** [[IGBT]] (insulated gate bipolar transistor) : hybride qui a les caractéristiques d’un transistor à effet de champ en entrée et les caractéristiques d’un transistor bipolaire en sortie. Uniquement utilisé dans l’[[électronique de puissance]]. ** Transistor unijonction : ce transistor est utilisé pour ses caractéristiques de résistance dynamique négative, ce qui permet de réaliser simplement un oscillateur. N’est plus utilisé de nos jours. ** Phototransistor : c’est un transistor bipolaire, dont la jonction base-collecteur est sensible à la lumière. Par rapport à une [[photodiode]], il est plus sensible, car il bénéficie de l’effet amplificateur propre au transistor. ** L’opto-isolateur : le phototransistor est monté dans le même boîtier qu’une [[diode électroluminescente]]. C’est la lumière qui assure la transmission des signaux entre le phototransistor et la diode électroluminescente. Le pouvoir d’isolation très élevée (de l’ordre de 5 KV) en fait le composant idéal pour [[isolation galvanique|isoler galvaniquement]] un circuit de commande, d’un circuit de puissance. *** Il existe aussi des opto-isolateurs utilisant d’autres composants en sortie tel le [[thyristor]], le [[triac]]. ==Emploi== Sauf dans le domaine des fortes puissances, il est rare de n’avoir qu’un transistor dans un boîtier (pour les fortes puissances on optera pour un montage [[Transistor Darlington|Darlington]], permettant d’obtenir un gain en courant plus important). Les [[circuit intégré|circuits intégrés]] ont permis d’en interconnecter d’abord des milliers, puis des millions. L'intégration de plus d'un milliard de transistors sur un seul composant est prévu à l'horizon [[2008]] - [[2010]]. Ces circuits intégrés servent à réaliser des [[microprocesseur]]s, des [[mémoire informatique|mémoire]]s, etc. == Notes == <references/> ==Voir aussi== {{Commonscat|Transistors}} ===Liens internes=== * [[Transistor Darlington]] * [[IGBT]] * [[Transistor JFET]] * [[Transistor bipolaire]] * [[MOSFET]] * [[EOSFET]] * [[Loi de Moore]] ===Liens externes=== * [http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/transistorbipolaire.htm Transistor bipolaire] * [http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/transistoreffetchamp.htm Transistor à effet de champ (FET)] * [http://www.eudil.fr/eudil/bbsc/unip/unip800.htm Transistor MOS] * [http://pagesperso-orange.fr/avrj.cours/Cours/SE_004_Thyristors.pdf Transistor unijonction] * {{cite conference | author = Armand Van Dormael | title = The French Transistor | booktitle = Proceedings of the 2004 IEEE Conference on the History of Electronics, Bletchley Park, June 2004 | url = http://www.ieee.org/portal/cms_docs_iportals/iportals/aboutus/history_center/conferences/che2004/VanDormael.pdf }} * {{cite journal | author = Michael Riordan | year = 2005 | month = November | title = How Europe Missed the Transistor | journal = [http://spectrum.ieee.org/nov05/2155 IEEE Spectrum] | volume = 42 | issue = 11 | pages = 52–57 | id = {{ISSN|0018-9235}} }} * {{en}} ON Semiconductor Application Notes 1628 : [http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1628-D.PDF Understanding Power Transistors Breakdown Parameters] {{électronique}} {{Portail|physique|électricité et électronique}} [[Catégorie:Micro-électronique]] [[Catégorie:Transistor|*]] [[Catégorie:Composant électronique]] [[af:Transistor]] [[ar:مقحل]] [[be:Транзістар]] [[be-x-old:Транзыстар]] [[bg:Транзистор]] [[bn:ট্রানজিস্টর]] [[bs:Tranzistor]] [[ca:Transistor]] [[cs:Tranzistor]] [[da:Transistor]] [[de:Transistor]] [[el:Τρανζίστορ]] [[en:Transistor]] [[eo:Transistoro]] [[es:Transistor]] [[et:Transistor]] [[eu:Transistore]] [[fa:ترانزیستور]] [[fi:Transistori]] [[fur:Transistôr]] [[gl:Transistor]] [[he:טרנזיסטור]] [[hi:ट्रांज़िस्टर]] [[hr:Tranzistor]] [[hu:Tranzisztor]] [[ia:Transistor]] [[id:Transistor]] [[is:Smári (rafeindafræði)]] [[it:Transistor]] [[ja:トランジスタ]] [[ka:ტრანზისტორი]] [[kk:Транзистор]] [[ko:트랜지스터]] [[la:Transistrum]] [[lt:Tranzistorius]] [[lv:Tranzistors]] [[mk:Транзистор]] [[mn:Транзистор]] [[nl:Transistor]] [[nn:Transistor]] [[no:Transistor]] [[pl:Tranzystor]] [[pt:Transístor]] [[ro:Tranzistor]] [[ru:Транзистор]] [[scn:Transìsturi]] [[sh:Tranzistor]] [[si:ට්‍රාන්සිස්ටරය]] [[simple:Transistor]] [[sk:Tranzistor]] [[sl:Tranzistor]] [[sq:Transistori]] [[sr:Транзистор]] [[su:Transistor]] [[sv:Transistor]] [[ta:திரிதடையம்]] [[th:ทรานซิสเตอร์]] [[tr:Transistör]] [[tt:Tranzistor]] [[uk:Транзистор]] [[ur:منتقزاحم]] [[vi:Tranzito]] [[yi:טראנזיסטאר]] [[zh:晶体管]]