Comment un transistor agit-il comme un interrupteur ?

Les transistors peuvent agir comme des commutateurs en contrôlant le flux de courant entre les bornes du collecteur et de l’émetteur en fonction de la tension appliquée à la borne de base. Dans un transistor à jonction bipolaire (BJT), par exemple, lorsqu’un faible courant est appliqué à la borne de base, il permet à un courant plus important de circuler du collecteur vers l’émetteur. Cette opération exploite la capacité du transistor à amplifier le courant et à le contrôler efficacement, lui permettant ainsi d’agir comme un interrupteur. Lorsque la jonction base-émetteur est suffisamment polarisée en direct, le transistor est en mode saturation, permettant un flux de courant maximal. Lorsque la jonction base-émetteur est polarisée en inverse, le transistor est en mode coupure, où un courant minimal circule.

Les transistors peuvent fonctionner à la fois comme amplificateurs et comme commutateurs selon la manière dont ils sont polarisés et connectés dans un circuit. En tant qu’amplificateurs, les transistors amplifient les petits signaux pour produire des signaux de sortie plus importants. En mode commutation, les transistors contrôlent le flux de courant soit en le laissant passer librement (lorsqu’ils sont allumés), soit en le bloquant complètement (lorsqu’ils sont éteints). Cette double capacité provient de la capacité du transistor à contrôler le flux de courant avec un petit signal d’entrée (dans le cas des amplificateurs) ou avec une tension de polarisation appliquée (dans le cas des commutateurs).

Lorsqu’un transistor fonctionne comme un interrupteur, il bascule essentiellement entre deux états : entièrement conducteur (activé) et totalement non conducteur (éteint). À l’état passant, le transistor permet au courant de circuler entre les bornes du collecteur et de l’émetteur, agissant comme un interrupteur fermé. À l’état bloqué, le transistor bloque le flux de courant entre le collecteur et l’émetteur, se comportant comme un interrupteur ouvert. Cette action de commutation est cruciale dans l’électronique numérique et les circuits de contrôle, où les transistors sont utilisés pour contrôler le flux de courant et de tension en fonction de signaux d’entrée ou de conditions logiques.

Les transistors sont largement utilisés comme commutateurs dans diverses applications, notamment :

1. Portes logiques numériques : les transistors sont des composants essentiels dans les circuits numériques, où ils fonctionnent comme des commutateurs pour effectuer des opérations logiques telles que les portes ET, OU et NON. En contrôlant le flux de courant à travers les transistors, les signaux numériques peuvent être traités et manipulés pour effectuer des calculs et des opérations complexes.
2. Contrôle de puissance : dans l’électronique de puissance et les alimentations à découpage, les transistors sont utilisés pour contrôler le flux de courants de haute puissance. Ils agissent comme des interrupteurs qui peuvent s’allumer et s’éteindre rapidement pour réguler les niveaux de tension et de courant, permettant une conversion et une gestion efficaces de l’énergie dans les appareils et systèmes électroniques.
3. Commutation de signal : les transistors sont utilisés dans les circuits analogiques et RF (radiofréquence) pour commuter les signaux entre différents chemins ou canaux. Cela permet le routage des signaux, la commutation entre différentes entrées ou sorties et la sélection de canaux spécifiques dans les systèmes de communication et les équipements audio/vidéo.

L’application de transistors comme commutateurs dans le contexte de la technologie GTU (Geared Turbofan Engine) est essentielle pour contrôler diverses fonctions au sein du système moteur. Les transistors des systèmes GTU sont utilisés pour gérer et réguler les signaux électriques qui contrôlent l’injection de carburant, le calage du moteur, le retour des capteurs et d’autres paramètres cruciaux. En agissant comme des commutateurs, les transistors assurent un fonctionnement précis et efficace des composants du moteur, contribuant ainsi à des performances, une fiabilité et un rendement énergétique optimaux dans les turbomoteurs modernes utilisés dans l’aviation et d’autres applications industrielles.