biais

Le biais est une tension ou un courant continu fixe délibérément appliqué à un dispositif actif, tel qu'un transistor ou une diode, pour établir le point de fonctionnement de ce dispositif le long de sa courbe caractéristique. Sans biais, un transistor se trouve dans un état indéfini ; avec le bon biais, il devient un amplificateur, un interrupteur ou un détecteur prévisible. La tension de polarisation déplace le point de fonctionnement du dispositif dans une région utile, généralement la zone linéaire (active) où de petits changements d'entrée produisent des changements de sortie proportionnels.

Dans un transistor bipolaire à jonction (BJT), la tension de polarisation de base contrôle si le dispositif conduit fortement, légèrement ou pas du tout. Une polarisation de base d'environ 0,6 à 0,7 volt polarise en direct la jonction base-émetteur et permet au courant de collecteur de circuler ; la valeur exacte dépend du type de dispositif et de la tension d'alimentation. Dans les transistors à effet de champ (FET), la tension de polarisation de grille contrôle la conductivité du canal entre la source et le drain. Les tubes à vide nécessitent une polarisation similaire au niveau de la grille de commande pour définir la classe de fonctionnement souhaitée (A, B, AB ou C).

Schémas de polarisation courants

La polarisation fixe utilise un réseau de résistances à partir de l'alimentation pour régler directement la tension de base ou de grille. La polarisation par diviseur de tension (également appelée polarisation par pont diviseur) utilise une paire de résistances pour stabiliser le point de fonctionnement contre la dérive en température et la tolérance des composants. La polarisation d'émetteur utilise une résistance en série avec l'émetteur pour fournir une rétroaction automatique qui réduit la dérive. Chaque méthode échange la simplicité contre la stabilité ; la polarisation fixe est la plus simple mais dérive le plus avec la température et la variation des pièces, tandis que la polarisation d'émetteur est plus complexe mais maintient son point de fonctionnement sur une plus large gamme de conditions.

La dérive de polarisation est le principal ennemi des circuits analogiques. Lorsqu'un transistor chauffe, sa chute de tension directe diminue et il a tendance à conduire plus fortement à moins que le réseau de polarisation ne compense. Dans les étages d'amplificateurs de puissance, une dérive de polarisation incontrôlée peut provoquer un emballement thermique, où l'augmentation du courant génère plus de chaleur, ce qui augmente encore le courant, jusqu'à ce que le dispositif surchauffe et tombe en panne. Les concepteurs doivent choisir des circuits de polarisation et des courants de repos qui maintiennent le point de fonctionnement stable sur la plage de températures et les tolérances de composants attendues (généralement 10 à 20 pour cent de variation).

Le terme « biais » vient de son analogie électrique avec le biais mécanique, tel que la précharge sur un ressort : il prépositionne le système de sorte que le signal réel (entrée CA superposée) produise un mouvement équilibré autour de ce point de repos. Dans les travaux RF et micro-ondes, les réseaux d'adaptation et les droites de charge interagissent avec la polarisation ; l'adaptation d'impédance et la sélection du point de polarisation doivent être optimisées ensemble. De même, dans les chaînes de signaux analogiques, la polarisation d'un étage ne doit pas interférer avec la polarisation du suivant, c'est pourquoi des condensateurs de couplage inter-étages sont utilisés pour bloquer la polarisation CC tout en laissant passer les signaux CA.