Polariser un transistor consiste à fixer ses tensions et ses courants continus avant d’appliquer le signal utile. Cette étape détermine sa zone de fonctionnement et donc son comportement : amplification fidèle, commutation, source de courant ou résistance commandée. L’expression « régime linéaire » mérite toutefois une précision : elle ne désigne pas exactement la même région pour un transistor bipolaire et pour un MOSFET. Comprendre cette différence permet de choisir un point de repos stable et d’éviter saturation, coupure ou distorsion.
Polarisation en régime linéaire : définition et distinction entre transistor bipolaire et MOSFET
Le régime actif d’un transistor bipolaire
Pour un transistor bipolaire NPN, le fonctionnement linéaire d’amplification correspond au
régime actif direct. La jonction base-émetteur est polarisée en direct, tandis que la jonction base-collecteur reste polarisée en inverse. Un faible courant de base commande alors un courant de collecteur plus élevé, approximativement égal à ß fois le courant de base.
La polarisation fixe le point de repos, noté Q, sans signal d’entrée. Celui-ci doit placer le transistor entre la coupure, où aucun courant significatif ne circule, et la saturation, où le collecteur ne peut plus suivre la commande de base. Pour revoir les relations entre les trois électrodes, consultez ce
guide sur le fonctionnement du transistor bipolaire NPN.
Le régime ohmique ou triode d’un MOSFET
Pour un MOSFET, le vocabulaire peut prêter à confusion. Le régime dit
linéaire, ohmique ou triode correspond à un canal conducteur dont la résistance dépend de la tension de grille. Il est généralement obtenu lorsque VDS est faible devant VGS moins la tension de seuil. Le composant se comporte alors comme une résistance commandée, mais pas comme un interrupteur idéal.
En revanche, un MOSFET utilisé comme amplificateur de tension est souvent polarisé en régime de saturation, aussi nommé régime actif selon les documents. Il faut donc toujours préciser l’usage visé.
| Composant | Régime recherché pour amplifier | Condition principale |
| BJT NPN | Actif direct | Base-émetteur directe, collecteur à un potentiel supérieur à la base |
| MOSFET | Saturation | VDS supérieur ou égal à VGS moins Vth |
| MOSFET en résistance commandée | Ohmique ou triode | VDS inférieur à VGS moins Vth |
Rôle du point de repos dans une amplification linéaire
Tension, courant et droite de charge
Le point Q associe un courant et une tension continus : IC et VCE pour un BJT, ID et VDS pour un MOSFET. Il dépend de l’alimentation, des résistances du montage et de la commande appliquée à la base ou à la grille. La résistance de charge impose une droite de charge : lorsque le courant augmente, la tension disponible aux bornes du transistor diminue.
Dans un amplificateur à émetteur commun ou à source commune, on place souvent le point Q vers le milieu de la plage de tension exploitable.
Cette position laisse de la marge au signal dans les deux sens, sans atteindre immédiatement la coupure ni la saturation.
Marge de variation du signal et prévention de la distorsion
Si le point de repos est trop proche de la coupure, une alternance du signal disparaît. S’il est trop proche de la saturation, l’autre alternance s’écrête. La sortie devient alors déformée, même avec un signal d’entrée sinusoïdal.
La bonne polarisation ne se limite donc pas à « faire conduire » le transistor. Elle doit conserver une excursion suffisante malgré les variations de température, de gain et d’alimentation. Les calculs reposent notamment sur
la loi d’Ohm appliquée aux circuits électroniques, afin de relier résistances, chutes de tension et courants.
Polariser un transistor bipolaire en régime actif
Conditions de tension entre base, émetteur et collecteur
Dans un montage NPN alimenté positivement, la base doit être environ 0,6 à 0,7 V au-dessus de l’émetteur pour une jonction silicium parcourue par un courant usuel. Cette valeur n’est pas fixe : elle varie avec le courant et la température. Le collecteur doit rester à un potentiel supérieur à celui de la base afin de préserver le régime actif.
VCE doit conserver une marge supérieure à la tension de saturation. Une tension de collecteur trop basse indique que le transistor ne peut plus amplifier correctement, même si la base est bien alimentée.
Réseau de polarisation par pont diviseur et résistance d’émetteur
La solution classique associe un pont diviseur entre alimentation et masse à une résistance d’émetteur. Le pont impose une tension de base approximative ; la résistance d’émetteur fixe le courant et apporte une contre-réaction thermique. Si le courant augmente, la tension d’émetteur augmente aussi, ce qui réduit la tension base-émetteur et freine cette hausse.
Les vérifications essentielles sont les suivantes :
- calculer la tension prévue au point milieu du pont diviseur ;
- déduire approximativement VE à partir de VB moins VBE ;
- obtenir IE par VE divisée par la résistance d’émetteur ;
- vérifier que la résistance de collecteur laisse un VCE compatible avec l’excursion attendue.
Vérification du point de fonctionnement avec IC, VCE et la droite de charge
En première approximation, IC est proche de IE. On calcule ensuite la chute de tension dans la résistance de collecteur, puis VCE. Si cette dernière est proche de zéro, le transistor sature ; si IC est quasi nul, il est bloqué. Un multimètre permet de contrôler ces tensions continues avant tout essai en signal alternatif.
Polariser un MOSFET pour une utilisation linéaire
Seuil de conduction, tension VGS et courant de drain
La grille d’un MOSFET absorbe très peu de courant continu, mais elle doit recevoir une tension VGS adaptée. Dépasser la tension de seuil Vth ne garantit pas un courant précis : Vth marque seulement le début de conduction selon des conditions définies par le fabricant.
Le courant de repos doit être déterminé à partir des caractéristiques réelles ou d’une boucle de stabilisation.
Conditions selon l’usage : source de courant, amplificateur ou résistance commandée
Pour amplifier, le MOSFET est fréquemment réglé en saturation afin que ID dépende principalement de VGS. Pour l’employer comme résistance commandée, on maintient plutôt VDS faible afin de rester dans la région ohmique. En commutation, au contraire, on cherche soit le blocage, soit une résistance RDS(on) minimale ; ces objectifs sont détaillés dans cet article sur
le MOSFET en commutation.
Influence de la température et de la dispersion du seuil
Deux MOSFET de même référence peuvent présenter des seuils et transconductances différents. Une polarisation par simple tension de grille est donc parfois insuffisante. Une résistance de source, une contre-réaction ou une régulation du courant améliorent la stabilité. Ce principe rappelle celui d’un
régulateur de tension linéaire, qui ajuste sa conduction pour maintenir une grandeur électrique.
Erreurs courantes et contrôles pratiques de la polarisation
Confondre saturation, coupure et régime linéaire
L’erreur la plus fréquente consiste à appeler « linéaire » tout transistor qui conduit. Un BJT saturé ou un MOSFET pleinement passant conviennent à un interrupteur, mais ne garantissent pas une amplification peu déformée. À l’inverse, un MOSFET en régime ohmique est utile pour contrôler une résistance, pas nécessairement pour amplifier une tension.
Négliger les tolérances, le gain du BJT et les variations thermiques
Le gain ß d’un BJT varie fortement d’un exemplaire à l’autre. La tension VBE diminue généralement lorsque la température augmente. Pour le MOSFET, Vth et le courant de drain évoluent également.
Une polarisation robuste s’appuie sur des résistances de contre-réaction plutôt que sur une valeur théorique unique.
Mesurer les tensions continues avant d’appliquer le signal d’entrée
Avant de brancher la source de signal, mesurer VB, VE et VC sur un BJT, ou VG, VS et VD sur un MOSFET. Comparer ces valeurs au calcul permet d’identifier un câblage incorrect, un composant inversé ou une résistance mal choisie. En cas de doute sur le composant, ce
guide de test d’un MOSFET au multimètre aide à détecter un défaut élémentaire avant de modifier la polarisation.
Une polarisation adaptée pour exploiter le transistor sans distorsion
Polariser un transistor en régime linéaire revient à fixer un
point de repos stable qui laisse au signal une marge suffisante avant la coupure ou la saturation. Pour un BJT, cela signifie conserver le régime actif direct ; pour un MOSFET, il faut distinguer le régime ohmique, destiné notamment à la résistance commandée, du régime de saturation utilisé en amplification.
Les calculs donnent une première orientation, mais les variations de gain, de seuil et de température imposent une marge de sécurité. Les résistances de contre-réaction et les mesures de tensions continues rendent le montage plus fiable. Avant d’appliquer un signal, vérifiez donc les tensions aux électrodes et assurez-vous que le transistor reste dans la
zone de fonctionnement prévue.
