Composants electroniques : Aide-memoire

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    18-Dec-2016

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    ISBN 2 10 048885 6

    AIDE-MMOIRE DE LINGNIEUR

    Pierre May

    COMPOSANTS LECTRONIQUES

    PIERRE MAY

    est agrg de physique et ingnieur en lectronique et lectromcanique.Il enseigne en BTSdlectronique Arras.Il est lauteur de plusieursouvrages spcialissen lectronique etlectrotechnique.

    www.dunod.com

    Cet aide-mmoire dcrit de manire simple etpratique les principales caractristiques descomposants de base, analogiques ou logiques, dellectronique : leurs proprits physiques et leurs principes de

    fonctionnement ; leurs caractristiques technologiques ; leurs domaines dutilisation travers des

    applications concrtes.Cette 3e dition, revue et actualise, propose unnouveau chapitre traitant des thyristors et des triacs.Avec prs de 150 schmas, un panorama desdiffrentes sources dinformations techniques et unindex dtaill, louvrage constitue un prcieux outilde travail pour tous les lectroniciens, dbutants ouconfirms, ainsi que pour les techniciens nonspcialistes du domaine.

    3 e dition deConnatre les composantslectroniques

    3e dition

    NordCompoFichier en pice jointe9782100488858_couverture.jpg

  • Composants lectroniques

    Aide-mmoire

    May Page I Jeudi, 20. janvier 2005 2:44 14

  • C

    HEZ

    LE

    MME

    DITEUR

    Hermann Schreiber

    Llectronique par la schma,

    416 p.

    Roger Bourgeron

    2000 schmas et circuits lectroniques,

    600 p.

    Bogdar Grabowski

    Aide-mmoire dlectronique,

    528 p.

    May Page II Jeudi, 20. janvier 2005 2:44 14

  • Pierre May

    Aide-mmoire

    Composants lectroniques

    3

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    dition

    May Page III Jeudi, 20. janvier 2005 2:44 14

  • D

    U

    MME

    AUTEUR

    Les Infrarouges en lectronique

    , Dunod, 2003

    Optolectronique industrielle

    , Dunod, 2001

    Moteurs lectroniques

    , Dunod, 2001

    Les Alimentations lectroniques

    , Dunod, 2001

    Llectronique par lexprience,

    Dunod, 2000

    Illustrations : Alain et Ursula B

    OUTEVEILLE

    Dunod, Paris, 2005

    Dunod, Paris, 2000 Frquences, Paris, 1989 pour la premire dition

    ISBN 2 10 048885 6

    May Page IV Jeudi, 20. janvier 2005 2:44 14

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    MATIRES

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    NTRODUCTION

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

    C

    HAPITRE

    1 - R

    SISTANCES

    ET

    POTENTIOMTRES

    . . . . . 3

    1.1 Principe et proprits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Loi dOhm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Rsistivit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Effet Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Associations de rsistances . . . . . . . . . . . . 5

    1.2 Caractristiques technologiques (rsistances fixes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

    Prcision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Valeurs normalises . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Marquage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Puissance maximale . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    1.3 Rsistances variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Potentiomtres de rglage . . . . . . . . . . . . 14Rsistances ajustables . . . . . . . . . . . . . . . 15

    1.4 Domaines dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    T

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    ONNATRE

    LES

    COMPOSANTS

    LECTRONIQUES

    VI

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    HAPITRE

    2 - C

    ONDENSATEURS

    . . . . . . . . . . . . . . . 29

    2.1 Principe et proprits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Capacit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29nergie emmagasine . . . . . . . . . . . . . . . 30Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Associations de condensateurs . . . . . . . . . 31Courbes de charge et de dcharge . . . . . . 34Comportement en alternatif . . . . . . . . . . . . 38

    2.2 Caractristiques technologiques . . . . . . . . . . . 40Valeurs et prcision . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Tension maximale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Marquage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Condensateurs variables . . . . . . . . . . . . . 44

    2.3 Domaines dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    C

    HAPITRE

    3 - B

    OBINES

    ET

    TRANSFORMATEURS

    . . . . . . 55

    3.1 Principe et proprits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55nergie emmagasine . . . . . . . . . . . . . . . 56Non-linarit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Associations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57tablissement du courant dans une bobine . 60Bobine en alternatif . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    3.2 Caractristiques technologiques . . . . . . . . . . . 64Bobines noyau de fer . . . . . . . . . . . . . . 64Bobines noyau de ferrite . . . . . . . . . . . . 66Bobines air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

    3.3 Domaines dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

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    4 - D

    IODES

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

    4.1 Principes et proprits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Constitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Symboles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Diode Zener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79Diode varicap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Photodiode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Diode lectroluminescente . . . . . . . . . . . . 82

    4.2 Caractristiques technologiques . . . . . . . . . . . 83Limites de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . 83Marquage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Ponts mouls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

    4.3 Domaines dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

    C

    HAPITRE

    5 - T

    RANSISTORS

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

    5.1 Principe et proprits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Transistors bipolaires . . . . . . . . . . . . . . . . 97Transistors effet de champ jonction . . . 103Transistors MOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Phototransistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Photocoupleurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

    5.2 Caractristiques technologiques . . . . . . . . . . . 106Transistors bipolaires . . . . . . . . . . . . . . . . 106Transistors effet de champ . . . . . . . . . . . 107Transistors MOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Transistors dans les circuits intgrs . . . . . . 107Critres de choix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108Botiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

    5.3 Domaines dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

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    ONNATRE

    LES

    COMPOSANTS

    LECTRONIQUES

    VIII

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    HYRISTORS

    ET

    TRIACS

    . . . . . . . . . . . . 119

    6.1 Principe et proprits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Thyristors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Triacs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

    6.2 Caractristiques technologiques . . . . . . . . . . . 124Critres de choix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Botiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

    6.3 Domaines dutilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124Avertissement important . . . . . . . . . . . . . . 124Montages thyristors . . . . . . . . . . . . . . . . 124Montages triacs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

    C

    HAPITRE

    7 - C

    IRCUITS

    INTGRS

    ANALOGIQUES

    . . . . . 131

    7.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1317.2 Amplificateur oprationnel . . . . . . . . . . . . . . 1347.3 Rgulateur de tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1407.4 Convertisseur dcoupage . . . . . . . . . . . . . . 1437.5 Temporisateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

    C

    HAPITRE

    8 - C

    IRCUITS

    INTGRS

    LOGIQUES

    . . . . . . . 147

    8.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1478.2 Circuits combinatoires . . . . . . . . . . . . . . . . . 1508.3 Circuits squentiels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1548.4 Astables et monostables . . . . . . . . . . . . . . . . 155

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    9 - D

    OCUMENTATION

    SUR

    LES

    COMPOSANTS

    . . . . . . . . . . . . 161

    9.1 Diverses formes de documents . . . . . . . . . . . . 161Documents sur papier . . . . . . . . . . . . . . . 161Documents informatiques . . . . . . . . . . . . . 162Sites Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

    9.2 Contenu dune notice technique . . . . . . . . . . . 164

    I

    NDEX

    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

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    NTRODUCTION

    Bien connatre les composants est une condition ncessaire laconception et la ralisation des montages lectroniques. Cetouvrage permet au dbutant dacqurir quelques solides notions surles composants les plus rpandus. On y trouve les principes et lescaractristiques technologiques, mais aussi des indications sur lesapplications les plus frquentes. On peut se servir de ce livre poursinitier aux diffrents composants lectroniques, mais cest gale-ment un petit aide-mmoire consulter lorsque cela est ncessaire.

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    HAP ITRE

    1

    SISTANCES

    ET

    POTENTIOMTRES

    Trs visibles grce leurs anneaux de diffrentes couleurs, lesrsistances sont des composants que lon remarque tout de suite surpratiquement toutes les cartes lectroniques. Malgr leur comporte-ment extrmement simple, les rsistances restent les lments lesplus rpandus de llectronique.

    1.1 Principe et proprits

    Loi dOhm

    Une rsistance est un diple (composant deux bornes) tel que latension

    U

    ses bornes est proportionnelle au courant

    I

    qui letraverse (loi dOhm) :

    U

    =

    RI

    Le coefficient de proportionnalit

    R

    est appel rsistance du diple.Une ambigut existe en franais puisque lon dsigne par le mmemot lobjet et un nombre

    R

    qui le caractrise. La langue anglaisevite ce problme en dsignant llment par

    resistor

    et le nombrepar

    resistance

    . Ce coefficient

    R

    chiffre la plus ou moins grande diffi-cult que rencontre le courant lectrique pour traverser le diple.Lunit de rsistance est lohm (symbole

    ), du nom du physicienallemand G. S. Ohm qui a tudi les lois des circuits lectriques.Devant la diversit des valeurs des rsistances, on emploie les multi-ples et ventuellement les sous-multiples de lohm. Les correspon-dances sont donnes dans le

    tableau 1.1

    .

    R

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    ONNATRE

    LES

    COMPOSANTS

    LECTRONIQUES

    4

    Pour les composants lectroniques, on utilise surtout le kilo-ohm etle mgohm. Le milliohm apparat seulement pour chiffrer desrsistances parasites comme les rsistances de contact. Les fils deliaison dans les montages lectroniques sont des conducteurs de trsfaible rsistance. On peut en gnral considrer que la tension leurs bornes est ngligeable quel que soit le courant qui les traverse :tout se passe comme si la rsistance tait nulle, on dit quil sagitdun court-circuit.

    Rsistivit

    La rsistance dpend la fois des dimensions du conducteur et desa nature. Par exemple, la rsistance dun fil (

    figure 1.1

    ) est propor-tionnelle sa longueur

    l

    et inversement proportionnelle sasection

    s

    :

    Tableau 1.1 Multiples et sous-multiples de lohm.

    Nom Symbole Valeur en

    Milliohm m

    0,001

    Kilo-ohm k

    1 000

    Mgohm M

    1 000 000

    R ls---=

    Figure 1.1 Rsistance dun fil conducteur.

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    HAPITRE

    1 - R

    SISTANCES

    ET

    POTENTIOMTRES

    5

    Le coefficient

    est caractristique dun matriau donn et senomme rsistivit. Lunit de rsistivit est lohm-mtre (symbole

    m) puisque

    l

    sexprime en mtres et

    s

    en mtres carrs.

    Effet Joule

    Un phnomne important dans une rsistance est leffet Joule (dunom dun physicien anglais qui a tudi les lois de la chaleur). Unersistance parcourue par un courant consomme une nergie lectri-que et la transforme en chaleur. La puissance correspondante (quicorrespond un dbit dnergie) sexprime par lune des troisformules, quivalentes grce la loi dOhm :

    Lunit de puissance est le watt (symbole W). On emploie assezsouvent en lectronique son sous-multiple, le milliwatt (mW) quivaut 0,001 W. La puissance dissipe par effet Joule dans un compo-sant est un problme important en lectronique. Tout dabord, ilsagit dune puissance perdue pour le circuit lectrique et qui doitdonc lui tre fournie (en gnral par une source de tension conti-nue), et ensuite, il se pose souvent un problme dvacuation de lachaleur cre car les petites dimensions des montages rendent diffi-ciles les changes thermiques. Ces questions se posent essentielle-ment pour les montages qui traitent des courants assez levscomme les amplificateurs de puissance ou les alimentations.

    Symboles

    Sur les schmas, les rsistances sont reprsentes par leur symbolenormalis (

    figure 1.2

    ) ou souvent par un autre symbole (

    figure 1.3

    ).

    Associations de rsistances

    Association en srie

    On peut brancher deux rsistances R

    1

    et R

    2

    en srie (

    figure 1.4

    ).

    P UI RI 2 U

    2

    R--------= = =

  • C

    ONNATRE

    LES

    COMPOSANTS

    LECTRONIQUES

    6

    Le courant est le mme dans les deux lments, mais les tensions leurs bornes sajoutent. Une double application de la loi dOhmmontre que le diple rsultant se comporte comme une rsistancedont la valeur est :

    R

    =

    R

    1

    +

    R

    2

    Cette loi peut se gnraliser plusieurs conducteurs en srie :

    R

    =

    R

    1

    +

    R

    2

    +

    R

    3

    +

    Figure 1.2 Symbole normalis dune rsistance.

    Figure 1.3 Symbole courant dune rsistance.

    Figure 1.4 Association de deux rsistances en srie.

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    HAPITRE

    1 - R

    SISTANCES

    ET

    POTENTIOMTRES

    7

    Association en parallle

    Le deuxime mode dassociation de rsistances est le branchementen parallle (

    figure 1.5

    ).

    La tension est la mme pour les deux lments, mais les courantsqui les traversent sajoutent. On a ici, grce la loi dOhm :

    Pour plusieurs rsistances, on a de mme :

    Dans le cas de deux rsistances, on peut facilement obtenir

    R

    par laformule :

    Cas des rsistances de mme valeur

    Un cas particulier intressant est celui o les rsistances sontidentiques : deux rsistances en srie donnent une rsistance devaleur double et deux rsistances en parallle quivalent une rsis-tance de valeur moiti.

    Figure 1.5 Association de deux rsistances en parallle.

    1R--- 1

    R1------ 1

    R2------+=

    1R--- 1

    R1------ 1

    R2------ 1

    R3------ + + +=

    RR1R2

    R1 R2+------------------=

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    LES

    COMPOSANTS

    LECTRONIQUES

    8

    1.2 Caractristiques technologiques (rsistances fixes)

    Prcision

    Le nombre indiqu sur le composant est la valeur nominale de larsistance. Du fait des tolrances de fabrication, la rsistance relleest un peu diffrente. Les constructeurs donnent une fourchettedans laquelle peut se trouver cette valeur. Lintervalle est dfini parun pourcentage de la rsistance nominale qui indique lcart maxi-mal, en plus ou en moins, quil peut y avoir entre la valeur relle etla valeur nom...

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