ENSEM / ONE1 Électronique de base Animé par Abderrahim FAIL Session du 10 Juin 2004.

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1 ENSEM / ONE1 Électronique de base Animé par Abderrahim FAIL Session du 10 Juin 2004

2 ENSEM / ONE2 PLAN Généralités sur les semi- conducteursGénéralités sur les semi- conducteurs Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement et utilisation des diodes et utilisation des diodes Transistor bipolaire et montages de baseTransistor bipolaire et montages de base Transistor à effet de champTransistor à effet de champ

3 ENSEM / ONE3 Généralités sur les semi-conducteurs Principaux semi-conducteurs utilisés en électronique: utilisés en électronique: Le silicium (Si) : utilisé pour la fabrication des composantsLe silicium (Si) : utilisé pour la fabrication des composants Le germanium (Ge) : peu utiliséLe germanium (Ge) : peu utilisé L’arseniure de gallium (AsGa) : optoélectroniqueL’arseniure de gallium (AsGa) : optoélectronique

4 ENSEM / ONE4 Semi-conducteurs intrinsèques Liaisons dans un cristal de silicium (4 e)

5 ENSEM / ONE5 Semi-conducteurs extrinsèques Semi-conducteur de type PSemi-conducteur de type P Dopage avec des atomes à 3 électrons:  Bore  Indium  Gallium Semi-conducteur de type NSemi-conducteur de type N Dopage avec des atomes à 5 électrons:  Phosphore  Arsenic  Antimoine

6 ENSEM / ONE6 Principe de la diode Cristal dopé P/N

7 ENSEM / ONE7 Caractéristique d’une diode Caractéristique tension-courant Ge: V0 = 0.2v Si: V0 = 0.6v

8 ENSEM / ONE8 Caractéristique directe d’une diode Caractéristique directe d’une diode Caractéristique tension-courant

9 ENSEM / ONE9 Modèle électrique d’une diode Rd = 0.05/Id V0 = 0.6 (Si)

10 ENSEM / ONE10 Utilisation Diodes de redressementDiodes de redressement Diodes de signalDiodes de signal Diodes ZenerDiodes Zener Diodes électroluminescentesDiodes électroluminescentes

11 ENSEM / ONE11 Redressement simple alternance Redressement avec une diode

12 ENSEM / ONE12 Redressement double alternance Redressement avec transfo double sortie

13 ENSEM / ONE13 Redressement double alternance Alternance positiveAlternance négative

14 ENSEM / ONE14 Redressement double alternance Pont de Graetz (transfo avec une sortie)

15 ENSEM / ONE15 Redressement double alternance Alternance positiveAlternance négative

16 ENSEM / ONE16 Redressement avec filtrage Redressement simple alternance avec filtrage

17 ENSEM / ONE17 Redressement avec filtrage Redressement double alternance avec filtrage

18 ENSEM / ONE18 Alimentation double positive et négative

19 ENSEM / ONE19 Doubleur de tension Doubleur de tension de Schenkel

20 ENSEM / ONE20 Diodes de redressement du signal Détection de la valeur crête du signal

21 ENSEM / ONE21 Détection d’amplitude (AM) Restitution du Signal modulé

22 ENSEM / ONE22 Diodes Zener Caractéristique d’une diode Zener

23 ENSEM / ONE23 Diode Zener Schéma équivalent d’une diode Zener

24 ENSEM / ONE24 Régulation de tension Régulation de tension avec diode Zener

25 ENSEM / ONE25 Diodes électroluminescentes Diodes électroluminescentes Caractéristiques:Caractéristiques:  Composition : AsGA  Couleur : rouge, vert, infrarouge,..  Courant direct : 10 à 20 mA  Tension de coude : 1.2 à 2 V Utilisation :Utilisation :  Témoins lumineux  Panneaux d’affichage  Diodes à infrarouges : télécommandes

26 ENSEM / ONE26

27 ENSEM / ONE27 LE TRANSISTOR BIPOLAIRE PrincipePrincipe CaractéristiquesCaractéristiques Montages de base:Montages de base:  Émetteur commun  Base commune  Collecteur commun

28 ENSEM / ONE28 Principe du transistor Effet transistor

29 ENSEM / ONE29 Représentation du transistor Transistor NPNTransistor PNP

30 ENSEM / ONE30 Caractéristiques électriques Montage en émetteur commun

31 ENSEM / ONE31 Caractéristique d’entrée Courbe IB = f(VBE) pour VCE = cte

32 ENSEM / ONE32 Caractéristique de transfert Courbe IC = f (IB) pour VCE = cte

33 ENSEM / ONE33 Caractéristiques de sortie du transistor Caractéristiques de sortie du transistor Courbe IC = f (VCE) pour IB=cte

34 ENSEM / ONE34 Schéma équivalent en petits signaux Équations et schéma équivalent

35 ENSEM / ONE35 Montage émetteur commun Polarisation par résistance de base

36 ENSEM / ONE36 Calcul des éléments de polarisation On se fixe un courant collecteur IC0On se fixe un courant collecteur IC0 On se fixe une tension de collecteur VCE0 VCE0 = E/2On se fixe une tension de collecteur VCE0 VCE0 = E/2  Résistance de collecteur RC : RC = (E-VCE0)/IC0  Résistance de base RB : RB = (E-VBE0)/IB0 RB = (E-VBE0)/IB0

37 ENSEM / ONE37 Montage émetteur commun Polarisation par pont de base

38 ENSEM / ONE38 Calcul des éléments de polarisation On se fixe le courant collecteur IC0On se fixe le courant collecteur IC0 On fixe le potentiel VE0 : 1 à 2 VOn fixe le potentiel VE0 : 1 à 2 V ( au maximum à E/3) ( au maximum à E/3)  On calcule RE : RE = VE0/IC0 On se fixe la tension collecteur-On se fixe la tension collecteur- émetteur VCE0 : VCE0 = (E-VE0)/2  On en déduit la résistance RC : RC = (E-VE0-VCE0)/IC0 On se fixe le courant du pont de base IP0 = 10 IBOn se fixe le courant du pont de base IP0 = 10 IB  On calcule RB2 : ( VE+VBE0)/IP0  On en déduit RB1 : (E/IP0)-RB2

39 ENSEM / ONE39 Utilisation du montage Bonne amplification en tensionBonne amplification en tension Impédance d’entrée faibleImpédance d’entrée faible Impédance de sortie assez élevéeImpédance de sortie assez élevée

40 ENSEM / ONE40 Montage collecteur commun Montage de base

41 ENSEM / ONE41 Utilisation Gain en tension égal à l’unitéGain en tension égal à l’unité Impédance d’entrée élevéeImpédance d’entrée élevée Impédance de sortie faibleImpédance de sortie faible

42 ENSEM / ONE42 Montage base commune Polarisation

43 ENSEM / ONE43 Utilisation Bonne amplification en tensionBonne amplification en tension Impédance d’entrée très faibleImpédance d’entrée très faible Impédance de sortie moyenneImpédance de sortie moyenne

44 ENSEM / ONE44

45 ENSEM / ONE45 LE TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP LE TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP LE TRANSISTOR FET A JONCTIONLE TRANSISTOR FET A JONCTION LE TRANSISTOR MOSFETLE TRANSISTOR MOSFET

46 ENSEM / ONE46 LE TRANSISTOR FET Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement CaractéristiquesCaractéristiques Schéma équivalentSchéma équivalent Montage source communeMontage source commune Utilisation en résistance commandéeUtilisation en résistance commandée Source de courantSource de courant Domaine d’utilisationDomaine d’utilisation

47 ENSEM / ONE47 Principe de fonctionnement FET à jonction à canal N

48 ENSEM / ONE48 Caractéristiques Caractéristiques du FET

49 ENSEM / ONE49 Schéma équivalent SymbolesSchéma équivalent

50 ENSEM / ONE50 Montage source commune Polarisation

51 ENSEM / ONE51 Schéma équivalent

52 ENSEM / ONE52 Utilisation en résistance commandée Montage utilisé en CAG

53 ENSEM / ONE53 Source de courant Montage de base

54 ENSEM / ONE54 Domaine d’utilisation Amplification et traitementAmplification et traitement de petits signaux de petits signaux Préamplificateurs à haute impédancePréamplificateurs à haute impédance Résistance commandéeRésistance commandée

55 ENSEM / ONE55

56 ENSEM / ONE56 Le transistor MOSFET Le MOSFET A CANAL INDUITLe MOSFET A CANAL INDUIT LE MOSFET A CANAL INITIALLE MOSFET A CANAL INITIAL UTILISATION DES MOSFETsUTILISATION DES MOSFETs

57 ENSEM / ONE57 Le MOSFET à canal induit Schéma d’un MOSFET à canal N

58 ENSEM / ONE58 Principe de fonctionnement Phénomène d’inversion

59 ENSEM / ONE59 Caractéristiques Caractéristiques de sortie (MOS CANAL N)

60 ENSEM / ONE60 Caractéristique de transfert MOS à canal N

61 ENSEM / ONE61 MOSFET à canal initial MOSFET N à canal initial

62 ENSEM / ONE62 Caractéristique de transfert MOS à canal initial

63 ENSEM / ONE63 Utilisation des MOSFETs Commutation de puissanceCommutation de puissance Intégration dans les composantsIntégration dans les composantsnumériques