Les composants électroniques

SOMMAIRE 1- LES DIODES 1-1 Notions de dopage 1-2 la jonction PN 1-3 les diodes de roue libre 2- LE TRANSISTOR BIPOLAIRE 2-1 Fonctionnement en commutation 2-2 Calcul de la résistance de base 3- LES RELAIS

LES DIODES

NOTION DE DOPAGE Le dopage permet d’améliorer la conductivité du matériau en lui apportant artificiellement et de façon contrôlée des charges libres. Un semiconducteur non dopé est dit intrinsèque Un semiconducteur dopé est dit extrinsèque Semiconducteur dopé N Semiconducteur dopé P

LA JONCTION PN Que se passe t-il si l’on met en contact du Silicium dopé N et du Silicium dopé P ? Matériau N + Matériau P - Création d’une jonction PN

LA JONCTION PN AU NIVEAU ATOMIQUE Que se passe t'il au niveau de la jonction ? Diffusion simultanée : des e- de N vers P + + - - + + - - + + - - des trous de P vers N + + - - Création d’une Zone de Charge d’Espace

Création d'un champ E et d'une barrière de potentiel. LA JONCTION PN AU NIVEAU ATOMIQUE La ZCE grandit elle sur toute la jonction ? + + - - Création d'un champ E et d'une barrière de potentiel. + + - - + + - - + + - - La taille de la ZCE devient stable

La jonction PN au niveau atomique On polarise la jonction en direct et on fait varier la tension Pour une tension faible (< 0.5 V), rien ne se passe + + - - + + - - + + - - Polarisation directe + - Pour Vpol > 0.6v, il y a conduction Pourquoi ? + + - - 0 V – 0.5 V

LA JONCTION PN AU NIVEAU ATOMIQUE Pour une tension de polarisation inférieure à 0.6 V La barrière de potentiel ( V + ddp ) diminue sous l’action de la polarisation directe. + + - - + + - - + + - - Polarisation directe + - A V = 0.6 Volts, elle s’annule V+ddp + + - - 0 V – 0.5 V

La jonction PN au niveau atomique Pour une tension de polarisation supérieure à 0.6 V La barrière de potentiel est vaincue, il y a redémarrage de la diffusion et donc de la conduction + + - - + + - - + + - - + + - - - + Polarisation directe > = 0.6 V

La jonction PN au niveau atomique On polarise la jonction en inverse + + - - La barrière de potentiel augmente + + - - + + - - V+ddp + + - - Elargissement de la Zone de Charge d’Espace - + Polarisation inverse

La jonction PN au niveau atomique On augmente encore la tension de polarisation inverse 1 - Libération des porteurs minoritaires : effet zener + + - - + + - - 2 - Les porteurs libèrent par choc d’autres porteurs : effet d’avalanche + + - - + + - - 3 - Rupture des liaisons covalentes + - Polarisation inverse

LES DIODES Contact fermé (fil) Contact ouvert

CARACTÉRISTIQUE DE LA JONCTION PN ( non idéale) Conduction Bloquée V Seuil 0,6 v

DIODE DE ROUE LIBRE

DIODE DE ROUE LIBRE

SOMMAIRE 1- LES DIODES 1-1 Notions de dopage 1-2 la jonction PN 1-3 les diodes de roue libre 2- LE TRANSISTOR BIPOLAIRE 2-1 Fonctionnement en commutation 2-2 Calcul de la résistance de base 3- LES RELAIS

TRANSISTOR BIPOLAIRE + + - - Un transistor bipolaire comporte 3 couches de silicium disposées en sandwich dans l’ordre PNP ou NPN Matériau N + Matériau P Matériau N + - - Création de 2 jonctions PN

TRANSISTOR BIPOLAIRE + + + - - - - + + + Transistor bipolaire NPN au niveau atomique Emetteur Collecteur + + + - - - - + + + Base ZCE La jonction BC polarisée en inverse conduit le courant !!!

FONCTIONNEMENT DU BIPOLAIRE On polarise la jonction BE en direct et BC en inverse Emetteur Base Collecteur + + + - - - - + + + Plusieurs volts  0,6v

EFFET TRANSISTOR + + + - - - - + + + Ie Ic Les électrons injectés traversent la jonction BC Emetteur Base Collecteur + + + - - - - + + + Ie Ic

AU NIVEAU DE LA BASE Recombinaison de certaines paires électrons - trous Emetteur Base Collecteur + + + - - - - + + + Ib

AU NIVEAU DE LA BASE Courant de trous de la base vers l’émetteur + + + Emetteur Base Collecteur + + + - - - - + + + Ib

EN RÉSUMÉ e- injectés e- diffusants e- collectés e- se recombinant dans la base Émetteur Collecteur trous injectés Base

TRANSISTOR BIPOLAIRE

LE FONCTIONNEMENT EN COMMUTATION

TRANSISTOR BIPOLAIRE: Calcul de la résistance de base

TRANSISTOR BIPOLAIRE: Calcul de la résistance de base

SOMMAIRE 1- LES DIODES 1-1 Notions de dopage 1-2 la jonction PN 1-3 les diodes de roue libre 2- LE TRANSISTOR BIPOLAIRE 2-1 Fonctionnement en commutation 2-2 Calcul de la résistance de base 3- LES RELAIS

Le relais Un relais est un interrupteur qui se commande avec une tension continue ou alternative de faible puissance. La partie interrupteur sert à piloter des charges secteur de forte puissance (plusieurs dizaines d’ampères). Le premier relais réellement "pratique" a vu le jour en 1837, grâce à l'inventeur américain Samuel F.B. Morse (oui, celui qui a inventé le fameux alphabet de même nom), qui lui-même s'est appuyé sur les travaux du physicien britannique Charles Wheatstone (oui, celui à qui l'on doit le fameux pont de mesure qui porte son nom).

FONCTIONNEMENT Les contacts commutent quand la bobine est alimentée et le retour à l'état initial se fait quand la bobine n'est plus alimentée. Un relais électromécanique est doté d'un bobinage en guise d'organe de commande. La tension appliquée à ce bobinage va créer un courant, ce courant produisant un champs électromagnétique à l'extrémité de la bobine (il ne s'agit ni plus ni moins que d'un électro-aimant). Ce champs magnétique va être capable de faire déplacer un élément mécanique métallique monté sur un axe mobile, qui déplacera alors des contacts mécaniques.

LE RELAIS : Protection de la commande du relais Dans le cas des relais électromécaniques, la bobine peut générer de fortes surtensions au moment où le courant cesse de la traverser. Cette surtension (qui peut atteindre plusieurs dizaines de volts ou plus de 100 volts, même avec une alimentation de 12V) peut détruire le transistor ou la porte logique qui la commande. Pour éviter tout risque de destruction de la commande électronique qui précède le relais, il est d'usage de placer une diode dite de roue libre, en parallèle sur la bobine du relais. Cette diode doit être câblée en inverse, c'est à dire cathode vers le pôle le plus positif de l'alimentation (si vous la branchez à l'envers, elle grillera instantanément dès la première activation de la commande).

Début du TD