Electronique 01 : Etude des composants electroniques.
Ce sont ces systèmes que nous allons étudier dans le présent cours. (ELECTRONIQUE ANALOGIQUE) les systèmes numériques sont traités dans le cours. ELECTRONIQUE
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Bourges
L'école de la
maîtrise des risquesINSTITUT NATIONAL
DES SCIENCES
APPLIQUÉES
CENTRE VAL DE LOIREINSA
Campus3
ÈMEANNÉEMAÎTRISE DESRISQUESINDUSTRIELLES
Support de Cours
de COMPOSANTSÉLECTRONIQUESDavid FOLIO7404
abcdefghNE555 A V V A I S linéaire diodes
WL"objet de se support de cours n"est pas de fournir le cours completcomposants électroniquesIl s"agit plutôt
d"un guide pour vous aider à suivre et comprendre le cours. Il vous appartient de le compléter et de l"enrichir
des différents éléments abordé en cours et en TD.Année Universitaire : 2017-201815Chap. I : Technologies des composantsI
d V dv 1 v 2 i 1 i 2 r diff <0Fig. I.6 - Caractéristique électrique de la diode à effet tunnel.Diodes en commutations
Le temps de réponse fini de la diode s"observe aussi en "mode impulsionnel", lorsque la diode bascule
d"un état passant vers un état bloqué et vice-versa. V d I d R U g +U g Ug V 0t V 0 V d V R t tI d temps de réponse I f -U g t s I r t rLe temps de réponse dépend du courant avant commutation.Ordre de grandeur : ps - ns
Diode bloquée
Lorsqu"une jonction est polarisée en inverse, un courant inverse très faibleIrcircule à travers cette
jonction. Ce courant est dû au déplacement des porteurs minoritaires et la zone de charge d"espace se
comporte dans ce cas comme une zone de déplétion dépourvue de charges mobiles puisque le nombre
volumique de ces derniers peut être considéré comme négligeable devant le nombre volumique des
charges fixes. On peut donc assimiler cette zone de déplétion à un condensateur dont les armatures
porteraient les charges positives et les charges négatives.L"expression de la capacité de transitionCTsera donnée par la formule applicable dans le cas d"un
condensateur plan dont les armatures de surfacesSsont séparées par une épaisseure. Puisque la
largeurede la zone de charge d"espace varie en fonction de la tension appliquée à la jonctionVr, la
capacité de transition varie également en fonction de cette tension selon la relation : C T=Se 01 1VrV 0 m C T0=Se0est la capacité de transition à l"équilibre (Vr= 0);e0est la largeur de la zone de déplétion
à l"équilibre; etmest un paramètre compris entre 0.5 (cas d"une jonction abrupte) et 0.3 (cas d"une
jonction progressive linéaire ou graduelle).©Année Universitaire : 2017-2018,David FOLIO
I.5 Les diodes16Diode polarisée en direct
Si on polarise la diode en direct en appliquant une tensionVd=Vf, un courantId=Ifcircule de lazone P vers la zone N. Ce courant est dû à la diffusion des p.c.m.. Or la migration ne s"effectue pas
instantanément et on peut considérer que les p.c.m. qui sont devenues des minoritaires, forment une
charge stockéeQSqu"on peut estimer en connaissant leur durée de vie moyenne. L"accroissement de charge dans la jonction revient à introduire un effet capacitif dit de diffusion :CD: C D=IfPuisqueCDest souvent très supérieure àCT, on peut légitimement supposer que la charge est stockée
dansCD; elle peut être estimée : Q s=If3A MRI, Comp&ElectChapitre II
LESTRANSISTORSGénéralité
Le transistor est un composant clé de l"électronique. Le terme transistor provient de l"anglaistransfer
resistor(résistance de transfert). En particulier, le transistor est un composant électronique actifnon-linéaireutilisé : •comme interrupteur dans les circuits logiques (essentiel pour l"électronique numérique); •comme amplificateur de signal; •pour stabiliser une tension, moduler un signal ainsi que de nombreuses autres utilisations. Les transistors sont des semi-conducteurs avec trois bornes. Il existe sous différentes formes : •soit comme composant discret; •soit sous forme de circuit intégré (CI),•soit faisant partie d"un circuit plus complexe, allant de quelques unités (eg., AOP) à quelques
millions de transistors par circuit (eg., microprocesseurs) Ils servent à l'amplification ou à la commutation de signaux.On distingue deux grandes familles de transistor
1. les transistors bipolaire à jonction(BJT); 2. les transistors à effet de champs(FET), répartis eux-mêmes dans plusieurs types (JFET,MOSFET, etc.).
Ils agissent (en 1
èreapprox.) comme une source de courant commandé •transistor bipolaire : commandé par un courant •transistor à effet de champ : commandé par une tension17 II.1 Les transistors bipolaires (rappels)18II.1 Les transistors bipolaires (rappels)Transistor Bipolaire
=Deux jonctions PN en tête-bêche qui se partagent la région centrale ,!Composantactif non-linéaireà 3 bornesStructure simplifiée
Le transistor bipolaire ou BJT. (Bipolar Junc-
tion Transistor), ou encore transistor bijonc- tion, est un semi-conducteur présentant troiszones dopées N, P et N, ou P, N et P.La zone du milieu, mince, constitue laBase. Les deux extrémités, aux géométries et aux dopages
différents, constituent l"Émetteuret leCollecteur. Les trois zones ainsi dopées forment deux
jonctions : la jonction base-émetteur (BE) dite jonction de commande, et la jonction base-collecteur
(BC).Lecaractère actifdu BJT découle de l"effet transistor, qui se manifeste dans le régime de mode actif
normal pour lequel la jonction BE est polarisée en direct et la jonction BC est polarisée en inverse.
Le courant inverse de la jonction BC (courant de collecteur) est alors contrôlé par l"état électrique de
la jonction BE.Dans la suite du cours on privilégiera les transistors NPN, qui sont les plus utilisés que les transistors
PNP. Ceci est essentiellement dû au fait que le courant principal est un courant d"électrons. Ils seront
donc "plus rapides", c"est-à-dire qu"ils possèderont des fréquences de travail plus élevées. Toutefois, on
pourra transposer parsymétrieles résultats obtenus pour un NPN aux PNP. RemarqueII.1.Le fonctionnement du transistor PNP en mode actif normal est similaire à celui d"unNPN, si ce n"est que les rôles des régions P et N, ainsi que les rôles des électrons et des trous, sont
intervertis. Cela implique en particulier que les courants et les différences de potentiel aux bornes des
jonctions changent de signe.La principale différence significative entre les PNP et NPN résident dans l"inversion des courants.
RemarqueII.2 (Bipolaire?).Le terme bipolaire signifie que les courants du composant sont véhiculées
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