Caractristiques d'une rsistance

Une rsistance est caractrise par les paramtres suivants :

sa valeur nominale, exprime en ohms (et ses multiples et sous-multiples) ;

sa tolrance, exprime en %,qui indique dans quelle fourchette se trouve la valeur relle de la rsistance ;

sa puissance nominale, exprime en watts, qui indique quelle puissance peut tre dissipe par la rsistance une temprature donne ;

son coefficient de temprature, exprim en ppm/C, qui caractrise les variations de la rsistance en fonction de la temprature ;

sa temprature d'utilisation, exprime en C, pour laquelle on donne une valeur minimum et une valeur maximum ;

sa tension de service maximum, exprime en volts ;

Technologies

Rsistances couche de carbone

Ces rsistances sont obtenues par dpt d'une mince couche de carbone sur un btonnet de cramique dont les extrmits sont mtallises. Le dosage de la densit de poudre de carbone permet de fixer la valeur de la rsistance. Leurs valeurs nominales vont de 10 20 M, les puissances nominales de 0,5 W quelques watts, les tolrances sont 10 % et 20 %.

INCLUDEPICTURE "http://www.positron-libre.com/cours/electronique/resistances/images/resistance-couche-carbone.jpg" \* MERGEFORMATINET

Remarque : Cette technologie a remplac l'ancienne technologie au carbone agglomr qui conduisait des rsistances bruyantes et peu stables.

Rsistances couches mtalliques

Obtenues par dpt d'une couche fine ( 0,1 mm) d'un alliage comme du nickel-chrome, ces rsistances bnficient d'une bonne stabilit et d'une bonne tenue en temprature quand elle sont ralises sur un substrat isolant tel que le verre ou la cramique. L'ensemble est protg du milieu extrieur par un enrobage de laque. Les valeurs nominales s'talent de 1 100 M, les puissances nominales de 0,25 W quelques watts et les tolrances de 0,05 % 5 %. Leur tenue en frquence est bonne jusqu' 100 MHz, elles sont peu bruyantes et dominent le march actuellement.

Rsistances bobines

Ces rsistances sont constitues par un fil en nichrome ou en constantan (voir : rsistivit des conducteurs filiformes), bobin sur un support en cramique, puis moul dans un isolant (pour les puissances infrieures 2W), ou laqu, ou vitrifi (pour les puissances allant jusqu'a plusieurs centaines de watts). On peut ainsi obtenir des rsistances talons ou des rsistances pouvant dissiper de fortes puissances. Une fabrication soigne (absence de contraintes sur le fil rsistant au cours du bobinage, traitement thermique de stabilisation...), permet d'obtenir des rsistances trs stables (de l'ordre de 10-5/an) et possdant un coefficient de temprature de l'ordre du ppm/C. Malheureusement, les rsistances bobines ont une trs mauvaise tenue en frquence car elles sont trs inductives par construction.

Sries et valeurs normalises

Toutes les valeurs de rsistances ne sont pas disponibles chez les fabricants. L'EIA, et d'autres organismes ayant pour vocation d'laborer des normes et des standards, ont dfini des sries de valeurs de rsistances.

Codage des valeurs de resistance

Les informations correspondant une rsistance son indiques par le constructeur l'aide : d'un code des couleurs,ou d'un codage alphanumrique ; se rfrer au marquage des rsistances de puissance et cms.

Lecture du code des couleurs

Soit une rsistance de 12 000 ohms :nous la notons 12 K .Dans ce type de notation nous remarquons que la valeur est exprime avec deux chiffres et une lettre (comme les valeurs des rsistances cms).Avec le code des couleurs ces deux chiffres sont reprsents chacun par une couleur (chiffres significatifs) ; une troisime remplace la lettre des units et reprsente le multiplicateur (le nombre de zro placer la suite des deux chiffres significatifs).

les rsistances 4 anneaux :

Les rsistances 5% ou 10% de tolrance (couleur dor et argent sur le dernier anneaux qui indique la prcision) sont de loin les plus populaires, tant leurs utilisations sont frquentes dans l'lectronique grand public et l'lectronique de loisir.Le code des couleurs de ces rsistances est on ne peut plus simple. Nous avons trois couleurs pour exprimer la valeur de la rsistance et une couleur pour indiquer la tolrance. Positionner la rsistance de faon avoir l'anneau le plus l'extrieur du corps de la rsistance sur sa gauche ( ou mettre la couleur dore ou argente sur sa droite) et suivre l'exemple imag suivant. Exemple :Le code des couleurs pour une rsistance de 4,7Kohms

Valeur extraite de la srie E24Rsistances de prcision 5 ou 6 anneaux :

Positionner la rsistance de faon avoir l'anneau de couleur de la tolrance (rsistance 5 anneaux) ou l'anneau du coefficient de temprature sur sa droite. On pourra remarquer que cet anneau de couleur est souvent plus large que les autres.Nous observons dans certains cas, que le premier anneau de couleur (celui reprsentant le premier chiffre significatif) est plus fin que les autres. On le mettra donc sur sa gauche pour la lecture du code. Exemples :Rsistance de 124 Kohms 6 anneaux

Valeur extraite du tableau de la srie E96 Rsistance de 681 Kohms 5 anneaux (E96)

Voir la suite : Le marquage des rsistances de puissance et cms

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19:29 -

Thorme de Thvenin

AvertissementVous n'tes pas oblig de connatre ce qui suit pour le passage de la licence radioamateur

Vous voici arriv un tournant dans votre carrire... vous allez dcouvrir le thorme de Thvenin qui va vous apporter une grande aide dans l'analyse de vos schmas.

A quoi sert-il ?

A modliser des circuits lectriques complexes et les rduire en circuits lectriques trs simples nous permettant d'appliquer les lois fondamentales de l'lectricit sans aucune acrobatie de calcul. Le thorme de Thvenin est particulirement adapt ds lors que la charge prend plus d'une valeur.

Au dbut tait le commencement ...

Voici un rseau de rsistances aliment par une batterie de 10V. La charge est reprsente par RL. Je dsire connatre le courant qui circulerait dans la charge pour des valeurs de RL de 1,5 k, 3 k et 4,5 k.

Vous allez vous amuser un certain temps avant de trouver les rponses et ce circuit est loin de reprsenter ce que l'on peut imaginer de pire en matire de complexit.Bon maintenant, si je vous donne le montage suivant

et que je vous demande de me donner le courant qui circule dans RL quand celle-ci fait 900 , vous me rpondez instantanment : U 3I= ____ = ____________ = 1 mA R 2100 + 900

et si je vous demande de me recalculer ceci pour RL = 3,9k, vous me rpondrez avec la mme facilit : 0,5 mA etc.

Pourquoi est-ce si facile ? Parce que le circuit ne prsente qu'une maille et ainsi on peut appliquer immdiatement la loi d'ohm.

Quid du thorme de Thvenin ?

Ce thorme va nous permettre de rduire n'importe quel circuit en un circuit une maille, comportant une source de tension accompagne en srie d'une rsistance

Quelques dfinitions (2) :

Tension de Thvenin :C'est la tension entre les bornes de la charge lorsqu'on ouvre cette rsistance de charge(tension vide). On l'appellera Vth

Rsistance de Thvenin :Rsistance que l'on voit depuis les bornes de la charge, une fois que l'on a remplac les sources de tension par un court-circuit et les sources de courant par un circuit ouvert et dbranch la charge.On l'appellera Rth

Pour bien comprendre la dmarche, un exemple :

Soit le montage propos gauche. On se propose de dterminer le courant qui circule dans RL quand Rl prend la valeur de 1 - 3 et 5k.

1 - notre objectif est de rduire le montage ci-dessus au montage de droite

- on dbranche RL- on court-circuite la source - On obtient le montage suivant

2 - Dterminons la rsistance de Thvenin :

La rsistance de 4k est en parallle avec la rsistance de 2k ce qui nous donne 1,33k.A cette rsistance quivalente vient s'ajouter la rsistance de 5 k en srie ce qui fait :

5 + 1,33 = 6,33 kRth = 6,33 k

3 - Dterminons la tension de Thvenin Vth

Reprenons notre schma d'origine ---->

Il vient :

U x 4Vth = _________ = 8V 2+4ici nous avons simplement calcul la proportionnalit du pont et multipli ce rapport par la tension fournie par la source.On peut aboutir diffremment au mme rsultat en calculant avec le courant circulant dans le pont : U 12I = _____ I = _____________= 2 mA R 2000+ 4000

La tension aux bornes de la 4k sera :

U= R I U= 4000 x 2 10-3 = 8V

1- dbranchons la charge RL

2 - on voit immdiatement un pont diviseur de tension form par les rsistances de 2 et 4 k. La rsistance de 5 k ne dbite pas, puisqu'en l'air d'un ct, on retrouve intgralement la tension son extrmit

4 - Redessinons notre montage :

Donc notre montage peut se rsumer une source de tension de 8V avec un rsistance srie de 6,33 k.

pour rpondre la question initialement pose, il nous suffit d'appliquer la loi d'Ohm comme suit Valeurs de RL : 1 - 3 - 5 k

Calcul pour 1000

U 8I= ____ = ___________ = 1,09 mA R 6330 + 1000

Calcul pour 3000

U 8I= ____ = ___________ = 857 A R 6330 + 3000

Calcul pour 5000

U 8I= ____ = ___________ = 706 A R 6330 + 5000

Thorme de Norton

AvertissementVous n'tes pas oblig de connatre ce qui suit pour le passage de la licence radioamateur

Tout aussi incontournable que son cousin Thvenin, le thorme de Norton vous amnera sur la voie royale de la modlisation. Comme nous matrisons bien Thvenin, Norton ne sera qu'une formalit pour nous.

Principe :

Dans le thorme de Thvenin, nous rduisions un montage quelconque une source de tension associe une rsistance srie. Dans le modle de Norton, nous allons rduire le montage une source de courant associe une rsistance en parallle.

Comme vous pouvez le constater, rien de mchant.

Il faut toutefois bien comprendre le principe suivant :

Nous allons dterminer la rsistance de notre circuit, celle-ci sera gale la rsistance de Thvenin, donc pas de problme. Ensuite, nous allons calculer le courant de court-circuit, cd que nous allons remplacer la charge par un court-circuit (CC) et mesurer (plutt calculer) le courant. Ce courant sera le courant maximum qui pourra tre dbit.Ensuite il ne nous restera plus qu' introduire une charge et calculer le courant qui y circule en appliquant le principe de proportionnalit entre la charge et la rsistance de Thvenin.

Comment allons nous raliser cela ?

Concernant la rsistance de NortonElle est identique la rsistance de Thvenin, donc nous appliquerons rigoureusement le mme principe de calcul cette diffrence prs que la rsistance sera en // sur la source de courant.

Concernant la source de courantNous allons court-circuiter la charge et calculer le courant qui circule

Vthelle sera aussi gale : ____ Rth

Transformons un circuit de Thvenin en circuit de Norton:

A votre gauche un classique modle de Thvenin. Nous savons que la rsistance est identique mais qu'elle est place en // sur la source de courant, ce problme est dj rsolu.

Maintenant pour dterminer le courant, nous court-circuitons la sortie de notre modle, cd que nous relions le point A au point B. Un courant devrait circuler. Calculons sa valeur

Vth 10I = _____ I= _____ = 5 mA Rth 2000

Et voil, l'uvre apparat gauche !

Un exemple ne serait-il pas le bienvenu ?

Voici le schma suivant, Calculer i dans RL quand RL = 1 - 2 et 8 k

Calculons notre rsistance de Thvenin :1 - dbranchons la charge2 - court-circuitons la source de tension

Il vient 2k//8k = 1600

Calculons le courant de court-circuit :

(faites des schmas au fur et mesure)1 - remplaons la charge par un court-circuit

Ceci court-circuite la rsistance de 8 k ,il reste seulement la rsistance de 2000 dans le circuit.

Icc = 10/2000 I cc= 5 mA

On peut donc ds maintenant retracer notre circuit comme suit :

Connectons la premire charge de 1000

Appliquons le principe de proportionnalit, attention, soyez vigilant, c'est naturellement dans la rsistance de plus forte valeur que le courant est le plus faibleNous avons un courant de 5 mA qui se scinde en deux courant ingaux dans Rth et RL.

Le courant circulant dans RL :

Icc x Rth 5 x 1600IRL = __________ = _______ = 3,08 mA Rth + Rl 2600

de mme le courant dans Rth :

Icc x RL 5 x 1000IRth = ________ = _______ = 1,92 mA Rth + RL 2600

Il ne vous reste plus qu' calculer pour les autres valeurs de RL et puisque vous tes dans de bonnes dispositions, essayez avec le modle de Thvenin...

La Loi de Joule

Nous avons dj abord, sans le spcifier, ce thme avec la formule de puissance P= RI2. Voyons plus en dtail ce phnomne.

Dfinition :

L'effet Joule est le phnomne d'chauffement qui apparat dans un conducteur ohmique parcouru par un courant.

Loi de Joule :

L'nergie lectrique perdue par effet Joule dans un rcepteur est proportionnelle au temps (t), au carr de l'intensit (I) et la rsistance lectrique du conducteur (R)W = R I t

W en JouleR en I en AP en Wt en s

Puissance perdue par effet Joule :P = R I

Quand il n'est pas souhait, l'effet Joule diminue le rendement des appareils lectriques et cause des chauffements qui peuvent tre nfastes voire dangereux pour les systmes.

Ceci impose de veiller attentivement une autre notion appele "densit de courant" qui est le quotient de l'intensit du courant circulant dans un conducteur par la section de ce conducteur I J = ____ S

Avec J en A/m (ampre par mtre carr)S en mI en A

Applications de la loi de Joule :

- chauffage- appareils lectromnagers- fusibles- fer souder ...

Pensez que chaleur et lectronique font mauvais mnage. L'lectronique chauffe mme si les concepteurs essaient systmatiquement de rduire les consommations, un bon ventilateur additionnel sur un metteur-rcepteur vous prolongera la vie de votre engin dans des proportions non ngligeables.

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L'lectromagntisme

Voici le chapitre consacr au magntisme du au courant. Nous allons voir ici des proprits qui sont mises en application au quotidien dans notre hobby.

Quels sont les systmes susceptibles de produire un champ magntique ?

Fondamentalement deux :1 - les aimants2 - les courants lectriquesMise en vidence du champ magntique :

Prenez un aimant droit, une boussole et approchez l'aimant de la boussole. Vous constatez que que vous pouvez faire dvier l'aiguille. Il y a bien une action mcanique distance du champ magntique

Dfinition :

On dit qu'il existe un champ magntique, aussi appel excitation mantique, si en une rgion de l'espace, il existe un tat magntique susceptible de se manifester par des forcesSymbole et unit:

--->H : vecteur excitation magntique

qui se mesure en ampre/mtre A/m

On ne doit plus parler aujourd'hui du champ magntique H, mais de l'excitation magntique. Que ceux dont les tudes remontent un certain temps s'y rsolvent ! De mme l'induction magntique B est devenue le champ magntique.

Comment se matrialise un champ magntique ?

Par des lignes de force (ou de champ c'est pareil), pour les voir, il suffit d'taler sur une table de la limaille de fer et d'approcher un aimant. La limaille va pouser les lignes du champ.

Retenez ce qui suit :

Un champ magntique est produit ds l'instant o une charge lectrique est en mouvement.

Donc tous nos fils parcourus par un courant gnreront un champ magntique. Cette proprit fut dcouverte par Oersted en 1819.

Le dessin ci-dessus reprsente un conducteur travers par un courant lectrique. Les lignes de champ sont clairement visibles.Le tire bouchon plac sur l'axe du fil et dans le sens du courant vous indique le sens du champ. (Ce moyen mnmotechnique est d au grand Maxwell). La boussole indique la direction du champ (on voit qu'elle est tangente aux lignes de force)

Et un courant traversant une bobine (il faudrait dire un solnode) ?

Le champ l'intrieur d'une bobine est pratiquement uniforme. On remarquera que les lignes de champ se referment l'extrieur de la bobine, crant ainsi des fuites et du rayonnement.

Comment dterminer les faces sud et nord ?

C'est trs simple, la face sud est toujours la face par laquelle pntrent les lignes de champ

Et si nous utilisions un tore, quid du champ ?

Un tore est un anneau de matriau magntique, il est trs utilis pour la ralisation des inductances en haute frquence.Les lignes se referment l'intrieur du tore, il n' y a pas de fuite, et si l'on place des boussoles proximit d'un tore , elles indiqueront le nord sans tre perturbes par celui-ci

Relation champ magntique, excitation magntique :

Petit rappel :Nous savons que les actions magntiques, quelles qu'elles soient sont des actions distance. (boussole par exemple).Nous retiendrons que toutes les actions dues un champ magntique sont lies l'intensit de ce champ. Cette intensit sera note B (vecteur que je ne peux pas reproduire en HTML)B = o r H

B : Champ magntique en Teslao : permabilit du vide = 4 10-7r : permabilit relative = 1 pour le vide

retenez bien cette valeur de o:4 10-7

Nous pouvons dterminer quelle sera la valeur de l'intensit du champ magntique pour diffrentes formes de bobinages:

Cas n1 : fil rectiligne

o IB = ______ 2 a

avec B en Teslao = 4 10-7 I en amprea = distance en mtre en le fil et le point de mesure

Cas n 2 la spire

o N IB = ______ 2 r

avec B en Teslao = 4 10-7 I en amprer = rayon en mtre de la spireN : nombre de spires

Cas n3 bobine longue o N IB = ______ l

avec B en Teslao = 4 10-7 I en amprel = longueur en mtre du solnode

Notion de flux:

Le flux magntique est la mesure du flux d'induction magntique B traversant une surface donne S

= B S

Avec : en WeberS en m2B en Tesla

Et si notre surface pour une raison ou une autre n'est pas rigoureusement perpendiculaire au champ, la formule s'crira = B S cos

Avec = angle form par le plan de la surface et le champ

La notion de flux est extrmement importante pour la suite comme vous allez le constater. D'ici l nous allons faire une petite pause pour vous permettre de bien assimiler la dclinaison d'excitation magntique, de champ magntique et de flux.Et tout naturellement si on dterminera le flux embrass par une bobine de N spires par la formule

total = N

Avez-vous une ide de la valeur du champ magntique terrestre ?

Celle-ci est trs faible, de l'ordre de 4 5 10-4 T qui plus est elle n'est pas constante, puisque trs forte aux ples et diminuant l'quateur.

Le moment est venu de passer la suite, savoir l'induction lectromagntique.

Ralisons le montage et l'exprience suivants:

Rien de compliqu, on ralise une bobine contenant un nombre N de spires, on relie cette bobine un voltmtre sensible (cd capable de mesurer de toutes petites tensions) et on se munit d'un aimant.

Quand nous allons approcher notre aimant de l'axe de la bobine, nous allons constater que le voltmtre dvie. Comment un tel miracle peut-il se produire ?

Notre aimant par dfinition produit un champ magntique permanent, vous le savez dj.Quand nous approchons notre aimant, nous produisons une variation du flux C'est cette variation du flux qui produit cette tension dtecte par notre voltmtre Ce phnomne s'appelle l'induction lectromagntique, il y a cration d'un courant induit dans la bobine et consquemment d'une tension induite.

Ceci nous amne tout naturellement vers la loi de Lenz qui dit :

Une variation du flux travers un circuit lectrique cre un courant induit i. Le sens du courant i est tel que les effets qu'il produit tendent s'opposer la cause qui lui a donn naissance

Nous retiendrons que toute variation de flux magntique produit un courant induitPouvons nous dterminer la valeur de la fem (force lectromotrice) induite ?

oui simplement, la loi de Lenz nous dit :

de = - _____ dt

Ce qui se traduira pour nous par :

e = variation du flux / variation du temps.ceci est vrai pour une spire, il faudrait multiplier ce rsultat nous N spires

Auto-induction:

Si nous poussons notre raisonnement, nous avons vu qu'une spire et a fortiori un solnode parcourus par un courant produisent un champ magntique B. Si ce courant est variable, le champ sera variable, ce qui veut dire que le flux sera galement variable ( = B S cos ) ce qui signifie galement qu'il y aura un courant induit dans notre solnode qui respectera la loi de Lenz, cd qui s'opposera la cause lui ayant donn naissance, cd au courant initial variable.Ce phnomne s'appelle l'auto-induction de l'anglais self induction.La tension d'auto-induction aura pour valeur :

d e = _________ d t

d : variation du fluxd t : variation du temps en secondee : en volt

= L i

di e = - L ___ dtEn l'absence de matire ferromagntique (de noyau), le flux propre travers un circuit est proportionnel l'intensit du courant dans ce circuit

Mise en vidence de l'auto-induction :

Il s'agit d'une classique exprience de lyce, voici le montage, R la mme valeur ohmique que L, A et B sont des ampoules

Quand on ferme l'interrupteur Int, La lampe A brille immdiatement, tandis que la lampe B s'claire progressivement. A l'ouverture de Int; phnomne inverse, A s'teint tout de suite, B s'teint progressivement

Explication du phnomne :

A la fermeture de Int, un courant s'tablit dans L, ce courant provoque un flux magntique. Comme ce flux s'tablit progressivement, il y a apparition d'une fem auto-induite qui s'oppose la cause qui lui a donn naissance, savoir l'tablissement du courant initial Consquences :- retard l'allumage- retard l'extinction

Que se passe t-il si un conducteur parcouru par un courant se trouve plong dans un champ magntique ?

Il subit une force, dite force de Laplace. Regardez ce petit dessin :

Nous avons un conducteur articul autour d'un axe (en noir au dessus de l'aimant), aliment par une batterie avec un interrupteur dans le circuit et un aimant permanent. Initialement le circuit est ouvert, il n' a pas de courant dans le circuit.

Nous fermons le circuit, un courant circule et le conducteur subit une force F qui le fait tourner autour de son axe. Si nous ouvrons le circuit le conducteur retrouve sa position normale.

Si nous inversions le sens du courant, le conducteur de dplacerait dans l'autre sensSi nous inversions le sens du champ magntique, nous obtiendrions le mme effet savoir un dplacement en sens contraire.

Cette force, appele Force de Laplace est quantifie par la formuleF = I B l sin

Application la plus clbre : le moteur lectrique et le haut-parleur lectrodynamique. Celui-ci est constitu d'une bobine pouvant coulisser entre les ples d'un aimant. La bobine est solidaire de la membrane du HP. Quand la bobine est alimente, celle-ci est soumise une force de Laplace qui la fait de dplacer et ce dplacement cre des ondes de pression que nous entendons.Avec F en newtonI en AmpreB en Teslal en mtre (longueur du dplacement)

Nous nous arrterons ici pour l'tude de l'lectromagntismeNous n'avons fait qu'effleurer ce sujet, il n'est pas ncessaire de tout savoir pour le passage de la licence, toutefois il n'est pas inintressant de savoir ce qui se passe dans nos circuits. Les phnomnes d'induction involontaires vous feront passer quelques nuits blanches devant un montage au comportement inattendu et vous serez souvent surpris du luxe de prcautions que l'on prend dans les montages hautes frquences pour les viter (blindage, dcouplage, self d'arrt etc.)

les diodes

Nous y voici enfin l'lectronique.Au fait connaissez-vous la diffrence qu'il y a entre lectricit et lectronique ? L'lectricit traite d'nergie, l'lectronique d'information.Dans tous les chapitres qui suivront, nous nous attacherons dcrire le fonctionnement des composants sous un aspect pratique, technologique. Pour ce qui est de la thorie purement lectronique, au sens physique du terme, reportez-vous aux ouvrages spcifiques.

On trouve fondamentalement deux types matriaux constituant les semi-conducteurs, le Germanium et le Silicium. Dans les premiers temps on ne trouvait que du Germanium, depuis de nombreuses annes le Silicium domine. Dans ce qui suivra, il sera question quasi exclusivement du Silicium sauf remarque spcifique.usqu' prsent nous n'avons trait que de composants linaires. Une rsistance est un composant linaire et si nous traons sa caractristique nous obtenons une droite. Le fait de passer avec des tensions ngatives ne change pas la constante qui est la rsistance. Avec les semi-conducteurs que nous allons tudier, il n'en sera pas de mme.

La diode, symbole :

La diode est constitue d'un barreau de matriau type P accol un barreau de matriau de type N.On remarque immdiatement l'anode et la cathode qui seront les lectrodes de notre composant.

Montage de test et caractristique :

Voici le montage.Remarquez que nous avons connect le + de l'alimentation l'anode de la diode et le - par l'intermdiaire de la rsistance la cathode. Ce branchement provoquera la circulation du courant, on dira que la diode est polarise pour le sens passant.Si nous avions adopt l'autre sens (le + sur la cathode) nous aurions polaris notre diode en inverse et aucun courant n'aurait circul, notre diode aurait t bloque et polarise pour le sens non passant.

Pour notre exprience, nous allons faire varier la tension du gnrateur de 0 + Vcc (nouveau terme indiquant la tension maximum d'alimentation continue) en relevant chaque fois le courant qui circule dans le circuit et la tension aux bornes de la diode. Une fois ceci effectu, nous inverserons les ples du gnrateur et pratiquerons de mme. Ces relevs nous permettrons d'tablir graphiquement la caractristique tension-courant de la diode.

Bon mon dessin n'est pas gnial mais nous allons essayer de voir ce qu'il nous enseigne.Restons dans la rgion directe et observons. Quand la tension aux bornes de la diode est infrieure 0,7 V, aucun courant ne circule dans le circuit, c'est comme si nous avions un interrupteur ouvert. A 0,7 V, brutalement le courant apparat. Si nous augmentons la valeur de la tension fournie par le gnrateur, la tension aux bornes de la diode reste sensiblement constante et gale 0,7 V. D'ailleurs on appellera cette tension, la tension de seuil, c'est explicite. Cette tension de seuil est de 0,7 V pour le silicium et 0,2-,03 V pour le germanium.

Passons dans la rgion inverse. Nous constatons que la diode, polarise en inverse ne conduit pas et donc qu'aucun courant ne circule dans le circuit hormis un lger courant de fuite de quelques A que l'on pourra ngliger.Brutalement, la diode, toujours polarise en inverse se met conduire et le courant circule. La tension partir de laquelle une diode polarise en inverse conduit s'appelle la tension de claquage. Sur une diode non prvue pour cela, c'est destructif, sachez toutefois que cet effet est exploit dans les diodes Zener, nous y reviendrons.

Ce qu'il faut retenir :

La diode au silicium, polarise pour le sens passant conduit ds que la tension ses bornes est suprieure ou gale 0,7VLa diode polarise en inverse ne conduit pas et se comporte comme un interrupteur ouvert (jusqu' la tension de claquage)

Modlisons simplement une diode :

Il est souvent commode de modliser un composant. Pour la diode plusieurs modles sont disponibles, toutefois celui-ci me parat convenir pour la comprhension.Une diode peut tre compare une source de tension en srie avec une diode idale. Remarquez que la source de tension de la diode sera toujours oppose la polarisation dans le sens direct

Et appliquons ceci un exemple. Regardez le schma ci-contre. Quel est le courant qui circule dans ce circuit ?Appliquons la loi d'Ohm pour la rsistance, il vient : U 10 - 0,7I = ___ I= _________ = 0.093 A R 100

Nous l'avons dj dit, la diode n'est pas un lment linaire aussi dfinit-on sa rsistance statique. Celle-ci sera gale au quotient U/I. Si l'on regarde la caractristique plus haut, il apparat clairement que si l'on se dplace sur la courbe et que l'on choisisse un autre point le quotient U/I donnera une autre valeur. La rsistance statique est donc dpendante du point de fonctionnement de la diode.On dfinit par ailleurs une rsistance dynamique qui prend en compte l'excursion sur la caractristique de la diode. Pour calculer cette rsistance dynamique, on choisit deux points et l'on calcule le quotient qui sera de la forme : URd = _____ . I

Introduction la notion de point de fonctionnement et de droite de charge :

Cette notion nous sera utile avec l'tude des transistors, prenons un peu de temps pour l'apprhender.

Reprenons notre montage de tout l'heure, mais avec des valeurs diffrentes. Sans faire de calcul, nous pouvons graphiquement arriver au mme point en traant le droite de charge de notre diode.Si nous dsirons connatre le courant qui circule dans ce circuit, posons l'quation du courant. Vcc -VdI= _________ RVcc = 3Vd = tension de la diode

Maintenant appliquons cela notre circuit. Pour tracer la droite de charge, nous prendrons 2 hypothses, la 1re est que la tension Vd de seuil de la diode =0 ce qui nous donnera 3 - 0I = _______ = 0.03A. Ce point se caractrisera par U=0 et I= 0.03A 100

et la 2me que la tension Vd gale la tension d'alimentation de 3V, ce qui donnera 3 - 3I = ________ = 0. Ce point se caractrisera par U=3V et I=0 100Nous avons deux points, c'est suffisant pour tracer la droite de charge sur la caractristique de la diode. Le point de croisement des deux courbes nous dira la valeur du courant, et nous permettra de visualiser ou se trouve le point P de fonctionnement de la diode qui a pour caractristiques U=0.75 et I = 23mA.

Les caractristiques essentielles :

Les diodes ont, comme on peut s'en douter, une flope de caractristiques. Tout ceci n'est pas toujours simple lire ou retenir. Sachons toutefois voir l'essentiel dans les donnes constructeursTout ce qui est indic "f" (forward) signifie direct, donc sens passant

Tout ce qui est indic "r" (reverse) signifie inverse, donc sens non passant.

VF : tension directe continueVFM : tension directe de crteVR : tension inverse continueVRM : tension inverse de crteIF :courant direct continuIFM :courant direct de crte

Soyez vigilant, plus particulirement pour les alimentations haute tension aux paramtres inverses. Les diodes comme tout composant ont des limites qu'il convient de respecter sous peine d'explosions dans la station !

Sur le plan pratique :Si vous avez un doute sur une diode, vous pouvez savoir rapidement si elle est HS ou pas. Prenez votre contrleur universel (C'est le premier instrument que vous devez acqurir), mettez-le en position ohmmtre, slectionnez le calibre ddi aux mesures de semi-conducteurs et appliquez les pointes de touche sur les bornes de votre diode. Relevez l'indication et inversez les pointes de touche.Si la diode est bonne, une mesure a du vous indiquer une valeur (en gnral autour du k) et l'autre mesure l'infini.

Les autres diodes :

On trouve sur la march une multitude de diodes ayant chacune des application spcifiques, passons en revue les plus clbres.

La diode Zener :C'est une diode que l'on fait fonctionner sa tension de claquage, cette diode est spcifiquement prvue pour cet usage. Elle servira de rfrence de tension.

La diode SchottkyFrquemment utilise en HF comme mlangeuse entre autres, cette diode un seuil de tension trs bas (0.25V) et commute trs rapidement les signaux. Les Schottky de puissance sont galement utilises dans les alimentations.

La diode lectroluminescente(LED ou DEL)Vous la connaissez bien, on en voit partout. Retenez qu'une DEL ou LED in English fonctionne avec un courant d'une dizaine de mA.Les LED on une tension de seuil variable en fonction de la couleur (ben oui...)Rouge~ 1,6 VJaune~ 2 VVert~ 2VBleue~ 4V

La diode VaricapComme son nom l'indique, cette diode prsente une capacit variable en fonction de la tension qui est applique ses bornes. On l'utilise dans les oscillateurs commands en tension (VCO) ou dans les circuits accords. Vous la retrouverez souvent en HF.

Les diodes GunnUtilise en hyperfrquence, leurs caractristiques leur permet de se comporter en oscillateur-mlangeur. Elle ne sont plus gure employes pour cette application. On en retrouve dans les chanes multiplicatrices hyperfrquence.

Petit exercice simple et distrayant :

Nous possdons une LED verte dans laquelle nous souhaitons faire circuler un courant de 10 mA, la tension d'alimentation est fournie par une pile de 9 V. Quelle est la valeur de la rsistance mettre en srie ?

Voici le schma. Nous savons que la tension de seuil d'une LED verte avoisinne les 2V et que le courant circulant dans ce circuit doit tre de 10 mA. D'autre part la loi d'Ohm nous dit que R= U/I, il suffit d'appliquer le texte sacr pour obtenir :R = U/IR = 9 - 2/ 0,01R = 700

Quels usages pour les diodes ?Au fait, que peut-on en faire ? Voici quelques exemples, c'est loin d'tre exhaustif ::

Redresser une tension

Nous verrons cela dans un autre chapitre tant le sujet est important, le but atteindre est de transformer du courant alternatif en courant continu car nos appareils si chers ( au propre comme au figur) ne fonctionnent qu'en continu.

Si nous appliquons cette tension sinusodale notre diode

Voil ce que nous obtenons en sortie

Protger un appareil d'une inversion de polarit

La cause de mortalit prcoce des transceivers est l'inversion de polarit. Un instant de distraction et hop, vos conomies partent en fume. La PREVENTION INTELLIGENTE consiste mettre une diode en srie dans l'alimentation comme ceci:La diode sera solidaire de l'appareil protger naturellement. L'inconvnient est la chute de tension de 0,7V, sur une alimentation rgule, il suffira d'augmenter la tension, sur une batterie, ce sera plus gnant.

Utilisation en limiteur

Vous avez des crneaux de tension de 10 V que vous voulez rduire une amplitude proche de 5V. Voici une mthode simple : Vous aurez en sortie des crneaux allant de 5.7 10 V d'amplitude soit une excursion de 4,3V

La diode comme commutateur

Vous avez ralis un oscillateur HF et vous souhaitez, de manire simple, pouvoir ajouter ce circuit une capacit de faon changer sa frquence d'oscillation.Il suffit d'appliquer une tension positive au point A, la diode conduira, la capacit retrouvera la masse par la diode et viendra s'ajouter la capacit totale du circuit

La diode comme stabilisateur de tension

Nous ferons appel une diode spciale appele diode Zener.Remarquez que cette diode se polarise en inverse pour exploiter la tension de claquage. Les zener standards ne fournissent qu'une puissance trs faible 1 2W. Toutes ces notions seront abordes ultrieurement.

La diode en crteur

Ces deux diodes, montes "ttes-bches" ou "anti-parallles" seront places en amont d'un dispositif protger comme par exemple l'entre d'un transistor amplificateur. Ds que la tension d'entre dpassera la tension de seuil des diodes, celles-ci conduiront et driveront la masse l'excdent de tension. L'entre du transistor verra au maximum la tension de seuil, soit 0,7 pour du silicium.

La diode en protection

Voici un transistor commandant une bobine de relais. Supposons la diode absente, le montage fonctionne tout aussi bien. Quand la base du transitor est commande par une tension adquate, le transistor se sature, un courant Ic circule dans la bobine et le relais colle. Inversement quand la tension de commande disparat, la bobine va restituer une tension inverse au transistor (loi de Lenz) qui peut avoir des effets destructifs. La diode est charge de court-circuiter cette tension inverse.

Arrtons-nous l, car nous pourrions trouver des centaines d'applications. La diode semi-conducteur est un lment trs employ dans nos circuits et nous la retrouverons au gr d'autres chapitres.

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Rvision 01 du 23/10/2001

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Le transistor bipolaire

C'est le grand jour, nous allons dcouvrir l'lment le plus noble de l'lectronique, le transistor.Ce que nous allons voir vous permettra de comprendre son fonctionnement et son comportement dans vos montages, et vous n'aurez plus aucune crainte vis vis de la bte mystrieuse.

Quand j'tais beaucoup plus jeune et que je dcouvrais la radio, je me demandais quoi pouvait bien servir ce fameux transistor. Le transistor est un composant actif qui sera utilis pour commuter des courants ou des tensions, amplifier, transposer des frquences, les mlanger, commander un relais et mille autres choses encore.

Avant d'attaquer, nous allons faire un petit rappel sur la loi d'Ohm:

Observez attentivement le montage ci-dessus, rien d'extravagant, 2 rsistances et une diode. L'ensemble est aliment par une tension de 10V et un courant I y circule.Nous mesurons les chutes de tension aux bornes de chaque lment, les valeurs lues sont indiques en bleu.En rouge nous avons port les valeurs lues en prenant la masse comme rfrence.Soyez certain de bien comprendre ce schma, c'est trs important mme si cela parat simple pour l'tude du transistor.

Voici quelques exemplaires de transistors courants. Comme vous l'imaginez, il existe une normalisation des botiers et de jolis livres donnant les caractristiques des milliers de modles en circulation actuellement. Je vous recommande vivement, si vous vous mettez au bricolage, d'en acqurir un, cela devient vite indispensable, car outre les caractristiques lectriques, on y trouve le brochage de nos prcieux composants.Si vous tes un heureux veinard et possdez soit le cable soit une connecxion ADSL, vous trouverez la majorit des caractristiques des composants sur le net.

Nous avons eu l'occasion de voir que la diode tait constitue d'une jonction PN et nous ne traiterons sauf exception que des transistors NPN qui plus est au silicium. Voyons droite son symbole.Le transistor est constitu de deux jonctions PN accoles formant un ensemble NPN.

Comme vous pouvez le constater, ce dispositif comporte 3 lectrodes. La base est l'lectrode de commande, une sorte de robinet, le collecteur, reli au ple positif de l'alimentation sera le reflet de la base mais "agrandi", l'metteur drainera les courants base + collecteur. C'est trs simpliste pour le moment.

Voici une autre reprsentation du transistor toutefois ayez toujours prsent l'esprit que si vous ralisez ce montage, vous n'obtiendrez jamais l'effet "Transistor", il s'agit d'une reprsentation, sans plus, qui vous montre que la diode Base-metteur est polarise en direct, la diode Base-collecteur en inverse.

Petit montage de test :

Le temps est venu de relier notre transistor une source de tension et d'observer ce qui se passe. Pour ce faire nous allons raliser un petit montage de test avec un transistor petits signaux tout fait classique. Nous allons essayer de voir ce qu'est justement l'effet transistor. Nous observons que quand notre transistor est correctement polaris (les tensions sont dans le bon sens et de valeurs adquates), un courant de base IB de quelques A circule dans la jonction Base-Emetteur. Comme il s'agit d'une jonction, on retrouve une chute de tension de 0,6-0,7 V ici.Nous constatons galement qu'un courant IC beaucoup plus important circule du collecteur vers l'metteur. En faisant diverses expriences on dmontre qu'une relation liant IC et IB existe.Nous constatons enfin que le courant Emetteur est le plus important des trois et est gal la somme de IC et IB.

Retenons les deux relations ci-dessous :

IE = IC + IBIC = . IB

Les sources de tension sont variables, nous allons donc les faire varier et mesurer chaque fois U et I. Ceci nous permettra de tracer des courbes forts utiles la comprhension du fonctionnement du transistor.Les lgendes droite, les tensionsci-dessous, les courants qui circulent

est le gain en courant du transistor

Exprience n1

Nous rglons le courant de base 5 A. Ceci provoque un courant de collecteur de 1 mA. Maintenant nous faisons varier la source de tension V2, cd celle qui alimente le collecteur du transistor. A chaque variation nous notons Icet Vce, cd la tension entre collecteur et metteur et nous obtenons ceci.1er rsultat important : Nous faisons varier la tension collecteur, le courant IC reste constant sur une grande plage.

Exprience n2

Reproduisons l'exprience ci-dessus mais en augmentant chaque fois le courant de base et reportons nos points de mesure sur le mme graphique. Cela nous donne ceci.Nous constatons que le gain en courant du transistor est sensiblement constant (rapport IC/IB). Plus VCE crot, moins la partie rectiligne est importante.Nous retiendrons que le courant collecteur est dpendant du courant de base.

Nous venons de tracer la caractristique de collecteur du transistor

Caractristique de base du transistor:

la caractristique de base du transistor est la caractristique du courant IB fonction de la tension VBE. Nous l'avons dj dit, il s'agit d'une diode et vous retrouverez sans surprise la courbe bien connue de la diode sens passant. (le dessin est un peu "stylis")

Nous avons vu que le le courant collecteur tait li au courant de base par le gain en courant du transistor.Notez ceci en lettres d'or au dessus de votre lit :Le gain en courant du transistor est fortement affect par la temprature. Quand la temprature du transistor crot, la gain crot. Ce phnomne peut conduire l'emballement thermique ( crot donc IC crot, la temprature du transistor crot, ce qui provoque une augmentation de etc.)

Deuxime point retenir sans vous poser de question pour le moment.Le transistor est une source de courant commande.

Les zones extrmes de fonctionnement du transistor :

Il existe un moyen simple de visualiser le point de fonctionnement d'un transistor et ceci consiste tracer la droite de charge. Nous l'avons dj voqu pour la diode.Pour ce faire, nous aurons besoin de la caractristique de collecteur du transistor et de deux points reprsentatifs donns par deux quations tires de la loi d'Ohm. Application pratique :

Calcul de la droite de charge:

La droite de charge est la droite reprsente en rouge sur le dessin ci-dessous. Le montage qui a permis ce trac est celui-ci, comme dans l'exemple prcdent.La tension d'alimentation continue est appele Vcc (V2 sur le schma). calculons le courant collecteur qui sera galement l'quation de la droite de charge.

Vcc - VceIc = ___________ RcExplications: La rsistance Rc est parcourue par le courant collecteur Ic. Pour connatre la valeur de celui-ci, nous devons dterminer la chute de tension aux bornes de cette rsistance.

Afin que vous compreniez bien ce concept, redssinons notre circuit comme ceci.La tension d'alimentation Vcc est gale la somme des tensions partielles suivantes:Vrc (la tension aux bornes de la rsistance, provoque par le passage du courant Ic) + la tension Vce collecteur metteur du transistor. Cette tension Vce tant gale Vcc - Vrc. Nous ne faisons qu'appliquer la loi d'Ohm. Il est vital que vous compreniez bien ce concept

Nous savons donc que Ic = (Vcc-Vce) / RC.Prenons l'hypothse o Vce = 0, Ic sera gal = Vcc/Rc. Ce point sera la point de saturation du transistor.Prenons l'hypothse o Ic=0 alors Vce = Vcc, ce point sera la point de blocage du transistor.Grce ces deux points nous pouvons tracer la droite de charge statique qui aura cette allure:

Que nous enseigne cette figure ?

Nous reconnaissons la caractristique de collecteur, l pas de problme. Nous avons deux points significatifs, l'un appel point de saturation, l'autre appel point de blocage.Le point de saturation est le point ou la tension VCE atteint une valeur proche de 0. Ceci est du au fait que la chute de tension aux bornes de Rc augmente donc diminue Vce. (Vce= Vcc -Rc.Ic)

Notre transistor pourra fonctionner en interrupteur, il sera compltement ouvert et laissera passer le courant ou compltement ferm et ne le laissera pas passer. Pour ce faire il faudra passer soit au rgime satur soit au rgime bloqu, en aucun cas dans un rgime intermdiaire.Il pourra galement fonctionner entre ces deux points, dans le cadre d'un amplificateur, dans ce cas on cherchera viter ces zones extrmes que sont la saturation et le blocage.Le point de blocage est le point o la tension Vce atteint la tension d'alimentation Vcc, plus aucun courant de collecteur ne circule (hormis un ridicule courant de fuite ngligeable). Ce point est atteint quand Ib =0

Pour vous souvenir de cette notion de transistor fonctionnant en commutation, on dit galement en tout ou rien, imaginez qu'entre collecteur et metteur vous ayez un interrupteur. Si l'on place aux bornes de cet interrupteur un voltmtre, on mesurera la tension d'alimentation quand l'inter sera ouvert et une tension quasi nulle quand il sera ferm.

Retenons :

Le courant collecteur dpend du courant de base (il y a des exceptions mais inutile de se polluer l'esprit).Le courant Emetteur = courant de base + courant collecteur. Ib est souvent ngligeable devant Ic.Le transistor utilis en commutation fonctionne aux points de saturation et de blocage.L'quation de la droite de charge sera :et on calculera les 2 points :La commande du transistor s'effectue par le courant de base en polarisant la jonction base-metteurIC = . IBIE = IC + IB

Vcc - VceIc = ___________ Rc

saturation : Vcc/Rcblocage : Vcc = Vce

Vous devez trouver ce chapitre fastidieux et souvent nbuleux, c'est tout fait normal d'autant plus si vous tes novice. Rassurez-vous les choses vont s'claircir d'elle-mmes. Les prochains chapitres consacrs au transistor seront moins abstraits, il y aura beaucoup plus d'exemples pratiques et chiffrs. Courage...

Etudions ce qui se passe du ct de la commande, savoir la base :

Reprenons notre schma. Nous y voyons que la jonction Base-Emetteur est polarise par une source V1 travers une rsistance Rb.Ceci provoque la circulation d'un courant Ib.L'effet "transistor" fait en sorte que ce courant Ib soit multipli d'un facteur au collecteur.

Comme pour le collecteur, redessinons notre circuit. Vb est la tension d'alimentation du circuit de base, Rb est la rsistance en srie dans la base, Vbe est la tension de la jonction base-metteur du transistor.Dterminons le courant de base de ce montage.

Le courant de base sera gal la tension aux bornes de Rb divise par Rb soit: VrbIb = _________ Rb

Dterminons Vrb : il vient Vrb = Vb - Vbe.

Nous pouvons donc crire pour le courant de base

Vb - VbeIb= __________ Rb

Vous voyez c'est trs simple.

Nous en avons termin avec les notions d'approche sur le transistor. Le plus dur est fait, nous allons maintenant entrer dans le concret avec les chapitres suivants.

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Polarisation des transistors

Nous allons maintenant nous attaquer la polarisation des transistors. C'est souvent trs simple mais galement souvent trs incompris voire ignor de bon nombre de radioamateurs. Voyons de quoi il en retourne.

Ncessit de la polarisation :

1 - Notre transistor, pour fonctionner, a besoin d'tre "polaris". Cela signifie qu'on doit appliquer sur ses connections les tensions correctes et en amplitude et en polarit pour qu'il effectue la fonction qu'on lui demande.Quand nous parlons de polarisation, nous parlons uniquement de tensions continues, et ce sont ces tensions continues qui vont permettre le fonctionnement correct en alternatif. Quand nous utiliserons la fonction amplification par exemple, nous appliquerons un signal alternatif l'entre et nous le rcupreronsagrandi la sortie, ceci ne sera possible que si les tensions continues sont prsentes.

2 - La polarisation va nous permettre de rgler le transistor dans sa fonction amplification de manire ce que le signal de sortie soit rigoureusement (ou presque) identique au signal d'entre (attention j'ai dit identique, c'est dire qu'il a la mme allure, je n'ai pas dit la mme amplitude!). Si c'est le cas on dira que notre transistor amplifie linairement. Or pour atteindre cet objectif (la linarit) nous devrons positionner notre transistor sur sa droite de charge trs prcisment, c'est la polarisation qui nous le permettra. Passons la pratique.

Premire polarisation et la plus simple : la polarisation fixe (ou de base)

La premire des polarisations.Habituons nous cette nouvelle reprsentation schmatique qui sera dfinitive. Le rail suprieur reprsente la tension positive d'alimentation note Vcc, le rail infrieur reprsente la rfrence du 0V, c'est dire la masse. Dans ce type de montage il est impossible de stabiliser le courant de repos (le courant permanent qui circule du collecteur vers la masse) de manire dfinitive, la moindre variation de temprature entrane une augmentation de et du courant. Aussi utilisera t-on ce type de polarisation pour faire fonctionner le transistor en tout ou rien, cd en commutation.

Base la masse, la jonction base-metteur n'est pas polarise, le transistor est bloqu et aucun courant ne circule, Vce est gal la tension d'alimentation.

Base au plus par l'intermdiaire d'une rsistance, la jonction base-metteur est polarise, le courant Ic atteint le courant de saturation, Vce est trs proche de VCC.

Deuxime mthode plus volue, la polarisation par raction d'metteur :

Le plus gros problme contre lequel nous devons lutter pour polariser correctement un transistor utilis en amplificateur linaire est la variation du gain en courant avec les variations de temprature. Le moindre petit courant circulant dans le transistor entrane un chauffement, de plus le transistor vit dans un environnement.Toute variation de temprature entrane une variation de , cette variation se traduit par gnralement une augmentation du courant IC (si la temprature crot naturellement). Cette variation de IC entrane une variation de Vce puisque la chute de tension aux bornes de la rsistance de collecteur est proportionnelle IC. Tout ceci conduit au dplacement du point de repos P du transistor.

l'idal serait de trouver un systme permettant d'annuler ces variations, voire de les compenser.Deus ex machina, la rsistance d'metteur.Suivez le guide :A partir du montage ci-contre supposons que pour une raison quelconque, le courant Ic croisse. Le courant Ie (Ie = Ic + Ib) va crotre galement.la chute de tension aux bornes de la rsistance RE va augmenter puisque Vre= Re * Ie

Regardons ce qu'il advient de la tension Vbe (tension de la jonction Base-Emetteur).Ct base, pas de changement, la tension est constante. En revanche si nous mesurons la tension Emetteur par rapport la masse, nous constatons que celle-ci crot (normal Vre= Re * Ie). Ceci implique que le tension Vbe diminue. La tension de polarisation de la jonction Vbe diminuant, le courant Ib dcrot, ce qui fait dcrotre le courant IC. CQFD !Vous pouvez imaginez une variation en sens inverse, vous constaterez alors qu'une diminution de IC provoque une diminution de Vre soit une augmentation de la polarisation de la jonction Vbe soit une augmentation de IB soit une augmentation de IC.

Important :

Nous venons de voir le rle capital de la rsistance d'metteur, ceci sera une constante et vous la retrouverez dans pratiquement toutes les polarisations

Passons la pratique:

Rappelons que la tension d'alimentation = Vcc et que nous pourrons assimiler Ic Ie tant la diffrence entre ces courants est minime (Ib prs)calculons IC.Nous pouvons crire la relation suivante :

Vcc - ( Rc.Ic + Vce + Re.Ie) = 0regardez le schma c'est simple.

Aprs rarrangement il vient : Vcc - VceIc = ___________ Rc + Re

Voyons ce que cela donne sur la droite de charge, en prenant pour dterminer cette droite nos deux points habituels, savoir quand Ic = 0 ce qui dtermine le point de blocage du transistor et quand Ic n'est plus limit que par les rsistances du circuit ce qui dtermine le point de saturation quand Vce=0Il vient :pour Ic=0 nous avons Vcc = Vcepour Vce=0 Ic= Vcc/ Rc + Re. Traons :

Nous avons parl du courant de saturation du transistor. C'est une notion importante qu'il convient de bien comprendre. Si nous faisons crotre le courant Ic dans notre transistor en augmentant le courant Ib et ce par le biais de la polarisation de la jonction Base-Emetteur, nous constatons que les chutes de tension aux bornes de Re et Rc croissent, c'est une simple application de la loi d'Ohm.(VRc = Rc.Ic et VRe = Re.Ie)Il arrive un moment (regardez le schma) o la tension Vce devient pratiquement nulle. Le transistor ne pourra pas fournir plus de courant. Ce point s'appelle point de saturation. Remarquez bien que ce point est atteint par le fait de la valeur des rsistances qui produisent une chute de tension. Ce sont les lments extrieurs au transistor qui dictent ce point. Vous comprendrez ultrieurement, quand nous tudierons l'amplification l'importance de ce point.

Voyons ce qui se passe ct base du transistor :

Calculons les tensions (en regardant le schma pour nous aider) ct base.Nous pouvons crire :Vcc - (Rb.Ib +Vbe + Re.Ie) = 0Nous savons que Ic est sensiblement gal Ie et que Ib = IcNous pouvons crire que Ic = Vcc - VbeIc = _________ Re + (Rb/) Ceci montre que le gain en courant du transistor intervient encore, certes de manire partielle mais encore significativement dans la dtermination du courant collecteur.

Avantages et inconvnients de cette mthode de polarisation :Nous avons obtenu une meilleure stabilisation de notre point de repos sur la droite de charge, toutefois ceci n'est pas tout fait satisfaisant car une grande variation du gain en courant du transistor entrane encore trop de variation du courant IC.Ce n'est pas encore le montage idal.

Exercice d'application :

Supposons le gain en courant de ce transistor = 100.On demande de calculer le courant Ic.Appliquons la formule suivante Vcc - VbeIc = _________ Re + (Rb/)ce qui donne : 12 - 0,7Ic = _________________ = 8,7 mA 100 + (120000/100)

Troisime mthode, la polarisation automatique :

On la retrouve assez souvent car elle est conome en composants et fournit de bons rsultats.

Quoi de neuf ?La rsistance de base Rb est prise aprs RC. Que se passe t-il si varie ? augmente (supposons-le), donc le courant Ic augmente. Quand Ic crot, la chute de tension Rc.Ic augmente galement diminuant par l mme la tension aux bornes de Rb ce qui provoque une diminution de IB donc une diminution de Ic. Bref a rgule.

Calculons les tensions (en regardant le schma pour nous aider) ct base.Nous pouvons crire :Vcc - ( Rc (Ic+Ib) + Rb . Ib + Vbe) =0Nous savons que Ic est sensiblement gal Ie et que Ib = IcNous pouvons crire que Ic = Vcc - VbeIc = _________ Rc + (Rb/) Nous retrouvons la mme quation que pour la polarisation prcdente. Toutefois si mentalement nous rduisons Rc a 0, ce qui revient mettre un strap, nous constatons que la tension entre base et masse sera de l'ordre de 0.6-0.7V, soit la tension de jonction Vbe. C'est ce qui explique qu'on ne puisse pas saturer le transistor dans ce type de montage, Vce ne pouvant jamais descendre sous 0.7 V.

Dans ce type de montage, pour stabiliser le point de fonctionnement R au milieu de la droite de charge, nous appliquerons la relation suivante :Rb = . Rc

Le courant IC sera dtermin par Vcc - VbeIc = _____________ Rc + ( Rb/

Avantages et inconvnients de cette mthode de polarisation :Notre point de repos R est mieux stabilis, mais on constate encore que le gain en courant du transistor intervient dans le rglage du courant de repos. Ce montage vite la saturation du transistor

Exercice d'application :

On suppose gal 100.On demande de calculer Rb pour un courant de 10mA.Nous savons que :

Vcc - VbeIc = _________ Rc + (Rb/) transformons ceci de manire extraire Rb.

Ic . (Rc + (Rb/)) = Vcc-Vbe

Vcc - Vbe Rb Vcc - VbeRc + (Rb/) = _____________ ; ___ = ____________ - Rc Ic Ic

Vcc - VbeRb = x ____________ - Rc Ic et numriquement : 100 x 12-0,7 ________ - 100 = 103000 0,01

Quatrime mthode, la reine des polarisations , la polarisation par pont diviseur :

Voil la bte !C'est le montage le plus classique, on le retrouve partout. Cette fois la tension polarisant la base est fournie par un pont diviseur form par deux rsistances, l'metteur voit une rsistance Re (revoyez plus haut l'importance de cette rsistance sur l'effet rgulateur), le collecteur est charg par une rsistance Rc.Dans ce montage, le courant de repos est TOTALEMENT indpendant du gain en courant du transistor

Examinons le pont diviseur R1-R2:

Vous vous souvenez qu'il existe deux mthodes de calcul pour dterminer la tension au point commun des rsistances. 1- la premire consiste calculer le courant qui circule dans R1+R2 puis multiplier ce courant par R2, on obtient ainsi la chute de tension aux bornes de R2.2- la seconde plus simple et lgante consiste dterminer la proportionnalit R1/R2 et multiplier par la tension applique, en pratique on se souviendra :

R2V = _________ . Vcc R1 + R2 Il n' y rien de magique, nous avons dj vu cela avec la loi d'Ohm et Norton, d'ailleurs c'est la mthode la plus rapide et la plus simple pour dterminer la valeur de la tension issue d'un pont diviseur.

Bon, nous avons une tension fixe et stable Vb sur la base de notre transistor. A votre avis, quelle est la valeur de la tension de l'metteur ?Retenez cela :

Ve = Vb -Vbe

Les tensions notes Ve, Vb, sont les tensions mesures sur l'lectrode considre du transistor par rapport la masse

Nous avons affaire une jonction, qui comme vous le savez produit quel que soit le courant qui la traverse une chute de tension de 0.7 V. Ce sera une constante.Calculons le courant d'metteur ( ce qui revient calculer le courant de collecteur ).C'est trs simple et dsormais devant ce type de montage, en quelques secondes vous serez capable de dterminer le courant collecteur. Ve Ie = _______________ Re

ou Vb - VbeIe = _____________ Re

Nous retiendrons, et nous le graverons au-dessus de notre lit en lettres d'or C'est la rsistance d'metteur qui rgle le courant de collecteur

Comment est-ce possible allez-vous demander ?Regardez, nous avons sur la base une tension dicte par le pont diviseur R1/R2.Sur l'metteur, nous retrouvons cette tension diminue de Vbe soit infrieure de 0,7V (c'est une diode).Le courant Ie = Ic + Ib, ngligeons Ib qui est de toute faon trs petit, on peut approximativement dire que Ic=Ie.Appliquons la loi d'Ohm pour la rsistance d'metteur :Le courant qui traverse Re sera gal la tension ses bornes divise par la valeur de sa rsistance, doncIe = Ure / Re soitIe = Ve / ReC'est bien Re qui rgle le courant de collecteur.

Quelques rgles simples respecter sur ce type de montage :

Ce n'est pas trs scientifique et s'apparente plus des recettes de cuisines toutefois respectez ceci :- La chute de tension aux bornes de Re pour avoir une bonne stabilisation doit tre d'au moins 1 V avec les tensions d'alimentation usuelles.- Le courant dans le pont de base doit tre au moins 5 fois suprieur au courant de base. Si ce n'tait pas le cas, le courant de base ferait trop chuter la tension Vb.

Nous allons voir grce un exemple comme l'analyse sur un tel montage est facile.

Voici notre montage. Prcisons que les valeurs de rsistances ne sont pas standards. La tension d'alimentation est de 10V.Nous allons nous attacher calculer toutes les tensions et tous les courants de ce montage.

1 - calculons la tension dlivre par le pont rsistif R1.R2Nous savons que R2Vb = _______ . Vcc R1 + R2

ce qui donne 7Vb = ________ x 10 = 7V 10

2 - calculons la tension prsente sur l'metteur du transistorVe = Vb - VbeVe = 7 - 0,7 = 6,3 V

3 - calculons le courant d'metteur qui sera gal au courant collecteurIe = Ure / ReIe = Ve / ReIe = 6,3 / 6300 = 1 mALe courant collecteur tant Ib prs gal Ie

4 - calculons la chute de tension aux bornes de la rsistance de collecteurU = Rc . IcOn prendra Ic =IeUrc = 1000 X 0.001 = 1V

5 - calculons VceVce= Vcc - Rc.Ic - Re.IeVce = 10 - 1 - 6.3 = 2,7 V

6 - notre point de repos est positionn comme suit Ic = 1 mAVce = 2.7V

7 - dessinons notre droite de charge en dterminant les deux points caractristiques Equation globale de collecteur :Vcc - (Rc.Ic + Vce + Re.Ie) = 0

Courant de saturationQuand Vce =0, Ic = Vcc/ (Rc + Re)Ic pour Vce=0 = 10/ 7300 = 1.37mA

Quand Ic = 0 Vce =Vcc soit 10V

Et la voici. Nous pouvons immdiatement constater que notre transistor n'est pas idalement polaris et qu'il serait souhaitable de faire descendre le point de repos sur la droite de charge de manire ce que celui-ci soit positionn au milieu de celle-ci.Nous pouvons raliser ce prodige de diffrentes manires, la plus simple consiste augmenter la valeur de Re de manire diminuer le courant IC. On pourrait galement recalculer le pont diviseur pour obtenir le mme rsultat.

Pour conclure ce chapitre sur la polarisation, retenez ce qui suit.

Quand vous serez devant un montage rcalcitrant, et si vous avez affaire la classique polarisation par pont diviseur, commencez par mesurer la tension aux bornes de la rsistance d'metteur.Deux cas : - Il n'y a rien et le transistor ne dbite pas, cherchez pourquoi (manque tension, transistor HS etc)- Vous lisez une tension, alors divisez la par la rsistance d'metteur, vous aurez plus qu'une bonne ide du courant qui circule.

En amplification de puissance , vous verrez un autre systme de polarisation (a priori), car on ne pourra plus se permettre de perdre de la puissance dans diffrentes rsistances. Sachez toutefois que le principe restera le mme, et que l'objectif final sera toujours de linariser l'amplification du transistor. Dans quelques cas bien particuliers, nous viterons l'amplification linaire, mais ceci est une autre histoire et nous y reviendrons.