Un traceur de courbe pour transistors, FET, thyristors, etc. 3ème partie : Le mode d’utilisation (1er volet : Transistors NPN et PNP).

Cet appareil de mesure permet de visualiser à l’écran de tout oscilloscope les courbes caractéristiques des transistors NPN ou PNP, des FET et même des thyristors et triacs. La première partie vous en a proposé l’analyse théorique approfondie, la deuxième vous a dit comment le réaliser. Cette troisième partie, en plusieurs volets, va vous expliquer de manière très détaillée comment utiliser correctement votre traceur de courbe.


Précédemment, nous avons effectué une première approche de l’utilisation du traceur de courbe : nous vous avons appris comment procéder pour trouver les courbes d’un transistor NPN, d’un PNP ou d’un FET. Ici, nous allons approfondir d’autres aspects de son fonctionnement en vous expliquant à quoi servent ces courbes et comment s’en servir pratiquement.

Le nombre exact des courbes
Quelques lecteurs nous ont écrits pour nous signaler qu’il n’y a pas sept courbes mais huit, comme le montre la figure 1 : en effet, nous avions oublié de préciser que la première courbe horizontale du bas est celle du zéro et que, n’étant jamais prise en considération, nous l’avons effacée sur les dessins pour qu’elle ne prête pas à confusion en s’ajoutant aux sept courbes, seules significatives. À l’écran, par contre, vous voyez bien cette huitième courbe horizontale, mais elle ne vous sert à rien.
Ceci étant dit, vous pouvez commencer à tester vos transistors inconnus, mais non sans avoir au préalable identifié leurs pattes EBC car, si vous les reliiez de manière erronée aux entrées de l’appareil, vous verriez apparaître des courbes anormales, comme le montre la figure 2. Une fois fait, vous devez établir si vous avez à faire à un transistor de :

faible puissance (voir figure 3)
moyenne puissance (voir figure 4)
forte puissance (voir figure 5).

À chacune des trois catégories correspond une valeur précise, à paramétrer à l’aide du bouton Courant de collecteur, à droite de la face avant :
1 mA/div pour les transistors de faible puissance
10 mA/div pour les transistors de moyenne puissance
100 mA/div pour les transistors de forte puissance.

Si vous vous trompiez dans le choix du courant de collecteur, vous vous en apercevriez très vite, parce que vous obtiendriez des courbes trop serrées ou trop espacées.

Figure 1 : Quelques lecteurs nous ont écrits pour nous signaler qu’il n’y a pas 7 courbes mais 8. En effet, nous avions oublié de préciser que la première courbe horizontale du bas est celle du zéro et que, n’étant jamais prise en considération, nous l’avons effacée sur les dessins pour qu’elle ne prête pas à confusion en s’ajoutant aux 7 courbes, seules significatives.

Figure 2 : Si vous voyez apparaître à l’écran un graphe s’incurvant vers le haut à droite, c’est que vous avez interverti les pattes émetteur et collecteur sur les entrées EC du traceur de courbe. Dès que vous aurez rectifié, vous verrez apparaître un graphe correct, comme le montre la figure 1.

Commençons par un transistor NPN de faible puissance
Pour tester un transistor de faible puissance, vous devez d’abord relier les pattes EBC du transistor au traceur de courbe, prérégler toutes les commandes ainsi (voir figure 6) :
inverseur TR/FET ............. sur TR
inverseur PNP-NPN .......... sur NPN
bouton Courant de base ... sur 1 μA
bouton Courant collecteur sur 1 mA/div,

et régler les boutons de l’oscilloscope comme le montre la figure 7 :
CH1 canal X (horizontal) .. 1 V/div
CH2 canal Y (vertical) ..... 0,1 V/div.

Vous ne devez plus déplacer ces deux commandes de l’oscilloscope.
Seul le bouton du CH2, soit celui de l’extension verticale, peut être déplacé sur la position :
0,2 V/div : si les sept courbes sont tellement espacées qu’elles sortent de l’écran.
Dans ces conditions vous devez réduire la sensibilité verticale du Courant de collecteur et donc si vous laissez le bouton de courant du traceur de courbe sur 1 mA/div, chaque carreau vertical (côté gauche) correspond à :
2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14 - 16 mA.

50 mV/div : si les sept courbes sont tellement rapprochées qu’elles sont inutilisables.
Dans ces conditions, vous devez augmenter la sensibilité verticale du Courant de collecteur et donc si vous laissez le bouton de courant du traceur de courbe sur 1 mA/div, chaque carreau vertical (côté gauche) correspond à :
0,5 - 1,0 - 1,5 - 2,0 - 2,5 - 3,0 - 3,5 - 4,0 mA.

Avec votre transistor NPN d’essai BC547, ou son équivalent BC237-BC173, faites le test. Allumez pour cela le traceur de courbe et constatez que les courbes sont tellement rapprochées qu’elles sont illisibles, comme le montre la figure 9.
Pour les espacer, il suffit de déplacer le bouton du Courant de base de 1 μA vers une valeur supérieure, 5 μA par exemple.
Dans ces conditions, vous verrez les sept courbes sortir de l’écran, comme le montre la figure 10 et, pour les y faire rentrer, vous devrez réduire la sensibilité verticale en tournant le bouton de CH2 canal Y de façon à la faire passer de 0,1 V/div à 0,2 V/div, comme le montre la figure 11. Ainsi les sept courbes seront uniformément réparties sur l’écran, mais précisons tout de même qu’en plaçant le bouton du Courant de base sur 5 μA, chaque courbe correspondra aux valeurs de courant suivantes :
1re courbe - la base est excitée avec 5 μA
2e courbe - la base est excitée avec 10 μA
3e courbe - la base est excitée avec 15 μA
4e courbe - la base est excitée avec 20 μA
5e courbe - la base est excitée avec 25 μA
6e courbe - la base est excitée avec 30 μA
7e courbe - la base est excitée avec 35 μA

Enfin, si le bouton de Courant de collecteur du traceur de courbe est sur 1 mA/div et si le bouton CH2 de l’entrée Y de l’oscilloscope est sur 0,2 V/div, comme le montre la figure 11, pour chaque carreau vertical, on a sur le collecteur ces valeurs de courant :
2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14 - 16 mA.

Sur l’axe horizontal X du graphe, vous pouvez trouver la valeur de la tension de collecteur Vce et, sur l’axe vertical Y, la valeur du courant de collecteur Ic.
Les sept courbes apparaissant sur le graphe correspondent aux différentes valeurs du courant de base Ib.

Pour tester un transistor NPN de moyenne puissance
Pour tester un transistor de moyenne puissance, vous devez relier ses pattes EBC au traceur de courbe et prérégler ses commandes comme suit :
inverseur TR/FET ......... sur TR
inverseur PNP-NPN ....... sur NPN
bouton Courant de base sur 10 μA
bouton Courant de coll. . sur 10 mA/div.

Comme pour tester les transistors de faible puissance, les boutons de l’oscilloscope doivent être réglés, comme le montre la figure 7 :
CH1 canal X (horizontal)..... 1 V/div
CH2 canal Y (vertical) ........ 0,1 V/div.

Vous ne devez plus déplacer ces deux commandes de l’oscilloscope sauf celle du canal Y, soit CH2 que, parfois, il faut mettre en position 0,2 V/div pour faire rentrer toutes les courbes dans l’écran.
Si on place le bouton de Courant de collecteur du traceur de courbe sur 10 mA/div et le bouton CH2 de l’entrée Y de l’oscilloscope sur 0,1 V/div, chaque carreau vertical correspond à ces valeurs de courant :
10 - 20 - 30 - 40 - 50 - 60 - 70 - 80 mA.

Choisissons n’importe quel transistor de moyenne puissance, relions les pattes EBC à l’entrée du traceur de courbe, allumons-le et les sept courbes, très comprimées, apparaissent à l’écran.
Pour les rendre plus lisibles, il faut les espacer en augmentant le courant de base de 1 à 10 μA, comme le montre la figure 12 : même ainsi elles ne sont pas encore assez espacées, mais elles sont néanmoins utilisables.
C’est seulement avec un courant de base de 20 μA que l’espacement serait correct, comme le montre la figure 13, mais pour une lecture parfaite, il faudrait aller jusqu’à 50 μA, comme le montre la figure 14.
Ainsi les sept courbes seront uniformément réparties sur l’écran, mais précisons tout de même qu’en plaçant le bouton du Courant de base sur 50 μA, chaque courbe correspondra aux valeurs de courant suivantes :
1re courbe :
la base est excitée avec 50 μA
2e courbe :
la base est excitée avec 100 μA
3e courbe :
la base est excitée avec 150 μA
4e courbe :
la base est excitée avec 200 μA
5° courbe :
la base est excitée avec 250 μA
6e courbe :
la base est excitée avec 300 μA
7e courbe :
la base est excitée avec 350 μA.
En partant de ce graphe, si vous prenez une référence horizontale de tension de collecteur de 5 V, soit la moitié de la Vcc de 10 V et si vous menez une ligne verticale coupant la quatrième courbe, correspondant à un courant de base de 200 mA et, de ce point d’intersection, vers la gauche, une ligne horizontale, vous rencontrerez l’axe Y vertical correspondant à une valeur de courant de collecteur d’environ 30 mA.

Figure 3 : Pour tester des transistors de faible puissance, il faut mettre le bouton du Courant de collecteur sur 1 mA/div.

Figure 4 : Pour tester des transistors de moyenne puissance, il faut mettre le bouton du Courant de collecteur sur 10 mA/div.

Pour tester un transistor de forte puissance
Pour tester un transistor de forte puissance, vous devez procéder comme pour les autres transistors, soit relier ses pattes EBC au traceur de courbe et prérégler ses commandes comme suit :
inverseur TR/FET.......... sur TR
inverseur PNP-NPN ...... sur NPN
bouton Courant de base sur 50 μA
bouton Courant de coll.. sur 100 mA/div.

Comme pour tester les autres transistors, les boutons de l’oscilloscope doivent être réglés, comme le montre la figure 7 :
CH1 canal X (horizontal)..... 1 V/div
CH2 canal Y (vertical) ........ 0,1 V/div.

Vous ne devez plus déplacer ces deux commandes de l’oscilloscope sauf celle du canal Y, soit CH2 si vous devez faire rentrer toutes les courbes dans l’écran.
Si on place le bouton de Courant de collecteur du traceur de courbe sur 100 mA/div et le bouton CH2 de l’entrée Y de l’oscilloscope sur 0,1 V/div, chaque carreau vertical correspond à ces valeurs de courant :
100 - 200 - 300 - 400 - 500 - 600 - 700 - 800 mA.

Choisissons n’importe quel transistor de forte puissance, relions les pattes EBC à l’entrée du traceur de courbe, allumons-le et les sept courbes très comprimées apparaissent à l’écran. Pour les rendre plus lisibles, il faut les espacer en augmentant le courant de base : pour un transistor de forte puissance, commencez par 50 μA, comme le montre la figure 15.
Même ainsi elles ne sont pas encore assez espacées. C’est seulement avec un courant de base de 100 μA que l’espacement serait correct, comme le montre la figure 16, mais pour une lecture parfaite il faudrait aller jusqu’à 200 μA, comme le montre la figure 17.
Ainsi les sept courbes seront uniformément réparties sur l’écran, mais précisons tout de même qu’en plaçant le bouton du Courant de base sur 200 μA, chaque courbe correspondra aux valeurs de courant suivantes :
1re courbe :
la base est excitée avec 200 μA
2e courbe :
la base est excitée avec 400 μA
3e courbe :
la base est excitée avec 600 μA
4e courbe :
la base est excitée avec 800 μA
5e courbe :
la base est excitée avec 1,0 mA
6e courbe :
la base est excitée avec 1,2 mA
7e courbe :
la base est excitée avec 1,4 mA.
En partant de ce graphe, si vous prenez une référence horizontale de tension de collecteur de 5 V, soit la moitié de la Vcc de 10 V et si vous menez une ligne verticale coupant la quatrième courbe, correspondant à un courant de base de 800 mA et, de ce point d’intersection, vers la gauche, une ligne horizontale, vous rencontrerez l’axe Y vertical correspondant à une valeur de courant de collecteur d’environ 300 mA.

Figure 5 : Pour tester des transistors de forte puissance, il faut mettre le bouton du Courant de collecteur sur 100 mA/div.

Pour tester les transistors PNP
Pour tester les transistors PNP, la méthode est la même que pour les NPN sauf que vous devez placer l’inverseur PNP-NPN sur PNP.

Figure 6 : Pour tester un quelconque transistor, vous devez disposer les boutons de commande du traceur de courbe dans ces positions. TR/FET sur TR, PNP/NPN sur la polarité du transistor que vous voulez contrôler, bouton du Courant de base sur 1 μA et bouton du Courant de collecteur sur la position indiquée par les fi gures 3, 4 et 5.

Figure 7 : Sur l’oscilloscope, le bouton CH1 de l’entrée X est sur 1 V et celui de CH2 sur l’entrée Y sur 0,1 V.

Figure 8 : La ligne horizontale sert à indiquer la Tension de collecteur et la verticale de gauche le Courant de collecteur. Les sept courbes au centre correspondent au Courant de base.

Figure 9 : Pour tester les transistors de très faible puissance, vous devez mettre le bouton Courant de collecteur sur 1 mA/div et le bouton Courant de base sur 1 μA, enfin vous devez placer le bouton CH2 (entrée Y) de l’oscilloscope sur 0,1 V/div. Si les courbes sont trop serrées, passez à la figure suivante.

Figure 10 : Si en déplaçant le bouton Courant de base de 1 à 5 μA vous voyez que les sept courbes sortent de l’écran, réduisez l’amplification verticale de l’entrée Y du CH2, comme le montre la figure 11. Cela peut arriver pour un transistor NPN comme pour un PNP.

Figure 11 : En déplaçant le bouton CH2 de l’entrée Y de 0,1 à 0,2 V/div, les sept courbes rentrent complètement dans l’écran. Chaque carreau vertical du courant de collecteur correspond alors à 2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14 - 16 mA.

Figure 12 : Pour tester les transistors de moyenne puissance, vous devez mettre le bouton Courant de collecteur sur 10 mA/div et le bouton Courant de base sur 10 μA, enfin vous devez placer le bouton CH2 (entrée Y) de l’oscilloscope sur 0,1 V/div. Si les courbes sont trop serrées, augmentez le courant de base.

Figure 13 : Si, en déplaçant le bouton Courant de base de 10 à 20 μA, vous voyez que les sept courbes ne sont pas encore parfaitement lisibles, vous pouvez augmenter le courant de base ou augmenter la sensibilité de l’entrée Y du CH2, en la faisant passer de 0,1 V/div à 50 mV/div.

Figure 14 : Si, en déplaçant le bouton Courant de base de 20 à 50 μA, vous voyez que les sept courbes sont correctement espacées, sachant que le bouton Courant de collecteur est sur 10 mA/div, vous devez vous rappeler que chaque carreau vertical correspond alors à un courant de collecteur de 10 - 20 - 30 - 40 - 50 - 60 - 70 - 80 mA.

Figure 15 : Pour tester les transistors de forte puissance, vous devez mettre le bouton Courant de collecteur sur 100 mA/div et le bouton Courant de base sur 50 μA, enfin vous devez placer le bouton CH2 (entrée Y) de l’oscilloscope sur 0,1 V/div. Si les courbes sont trop serrées, augmentez le courant de base.

Figure 16 : Si en déplaçant le bouton Courant de base de 50 à 100 μA vous voyez que les 7 courbes ne sont pas très lisibles, vous pouvez augmenter le courant de base ou augmenter la sensibilité de l’entrée Y du CH2, en la faisant passer de 0,1 V/div à 50 mV/div.

Figure 17 : Si en déplaçant le bouton Courant de base de 100 à 200 μA vous voyez que les sept courbes sont correctement espacées, sachant que le bouton Courant de collecteur est sur 100 mA/div, vous devez vous rappeler que chaque carreau vertical correspond alors à un courant de collecteur de 100 - 200 - 300 - 400 - 500 - 600 - 700 - 800 mA.

À suivre
Dans le deuxième volet, nous verrons notamment le calcul du gain et de la polarisation des transistors montés en préamplificateur.
Dans les volets ultérieurs nous aborderons les FET, thyristors et triacs.

1ère partie : L’analyse théorique.
2ème partie : La réalisation pratique.
3ème partie : Le mode d’utilisation (2ème volet : Gain et polarisation des transistors).
4ème partie : La droite de charge dans les transistors.
5ème partie : Tester les triacs et les thyristors.
6ème partie et fin : Tester les FET et les MOSFET.

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