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La jonction d'une diode
 La juxtaposition des zones P et NLa zone P à trous et de la zone N en excès d'électrons... produit tout simplement la migration d'électrons de la zone N vers la zone P : la recombinaison. Cela créée une ddpNon mesurable avec un appareil classique, vraiment trop peu d'intensité ! Mais ce seuil est d'environ 0.3 V avec une diode germanium ; 0.7 avec du silicium et émet un photon (visible dans les LED Light-Emitting Diode, DEL Diode Electro-Luminescente en français  ). Cette ddp bloque la circulation de courant dans un certain sens, nous allons le voir. |
 Une structure cristalline, régulière et périodique est isolante. Un dopage P, à pour but de créer des trous (des manques d'électrons dans la structure). Le dopage P s'obtient par chauffage et combinaison de Bore... Un dopage N a pour but de créer des électrons libres (un surplus d'électrons dans la structure). Le dopage N s'obtient par chauffage et combinaison d'arsenic, phosphore, anitomoine... |
 Dans ce sens, la tension appliquée aux bornes de la diode annihile le tension de seuil et le courant circule dès que la tension de seuil est dépassée ! |
 Une tension inverse conforte la tension de seuil en l'augmentant, la diode se comporte alors comme un isolant. Avec une limite destructive : la tension inverse maximum supportée : voir les datasheetSpécifications techniques fournies par le fabriquant de la diode ! |
Jonction de bipolaire
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Le transistor bipolaire utilise un équivalent à 2 diodes tête-bêche avec la base b en point de liaison des 2 cathodesAnodes pour un NPN, cathodes pour un PNP . Représentée ici en NPN, (le principe vaut pour un PNP) sans alimentation sur la base, la jonction d'un transistor bipolaire bloque la circulation du courant dans les 2 sens. |
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| Le fait d'appliquer entre la base b et l'émetteur e une tension supérieure au seuil de la diode engendre une intensité dans la base qui annihile le blocage dû à cette zone de transition et permet une conduction entre c et e d'une intensité allant jusqu'à β × I base |
 Photo de la jonction d'un NPN 2N2222. |
Jonction mosfet
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| Avec un mosfet N, drain d et source s sont de type N et séparés par une zone P : la structure ressemble à un NPN (PNP pour le canal P). Si Vgs, tension gate / source est nulle ou inférieure au début de conductionGénéralement ≃ 3.5 Volts : la résistance entre d et s est ∞ sur les modèle à enrichissementSoit 99% des mosfet. A l'inverse les mosfet à déplétion offrent alors leur résistance RdsON (voir datasheet : de quelques mΩ à quelques Ω). |
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| Alimentée, sa gate (porte) crée un champ électrostatique ouvrant un canal laissant circuler les électrons. Lorsque la gate g qui est isolée (telle un condensateur) est chargée par une tension suffisanteVoir le cours : Vgs de pincement commence à ≃ 3.5 V et n'évolue plus vraiment après ≃ 7 V. Destruction pour ± 20 V, elle crée un canal qui laisse passer les électrons. La largeur de ce canal et donc la résistance entre drain d et source s évoluent entre ∞ et RdsONVoir datasheet : de quelques mΩ à quelques Ω. |
Relais statique
 Relais statique à triac opto-couplé sur dissipateur |  |
 Un relais statique inclut un triac et une LED. L'allumage de la LED contrôle le triac (opto-couplage) en assurant une isolation galvaniqueSéparation électrique complète des circuits tout comme le relais qui, lui, utilise l'électromagnétisme entre commande et puissance. Avantages du statique
 Le relais ou contacteur électromécanique à commande par bobine électroaimant : Avantages du mécanique
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Pertes en commutation et conduction
- Parfaite (théorique) en vert : transition nulle !
- Tension aux bornes du contact en bleu
- Intensité traversant le contact en violet
- Pertes par conductionAucun contact n'est parfait : une résistance subsiste mais elle doit être négligeable
Pour un transistor de commutation c'est soit sa résistance RdsON (mosfet), soit sa tension CE en marron en bas - Pertes par commutationLa pointe est ≃ égale à la puissance du circuit fermé divisée par 4 car les courbes de tension et d'intensité se croisent à leur demie valeur.
Comme on ne peut diminuer cette pointe, on va s'attacher à limiter la largeur du triangle ainsi formé, car il représente l'énergie. Pour cela, on utilisera des bascules rapides !, les pointes rouges
Comme il est impossible de diminuer la pointe, (liée à U et I), on diminue au maximum le temps de transitionEn bleu, le signal parfait, en gris la période t, en rouge le temps de commutation, en vert le temps 0 ou 1 :
Il apparaît clairement que le ratio tc (temps de commutation : pertes Joule) en rouge est inacceptable au milieu (près de ≃ 50% !).
Alors qu'il est en vert acceptable en bas (< à 10%) avec des composants très rapides !
Calcul de la valeur médiane d'une résistance !
La valeur d'une résistance se choisit entre les 2 extrêmes comme suit :
- On calcule la valeur minimale pour que tout fonctionne, exemple : 3.3 kΩ
- On calcule la valeur maximale pour que tout fonctionne, ex : 22 kΩ
- On fait la racine carrée du maxi que divise le mini, ex : √(22 / 3.3)
- Et en multipliant le min par la valeur obtenue (ou divisant le maxi),
on obtient la vraie valeur médiane ! - Ex : √(22 / 3.3) ≃ 2.58
- 3.3 kΩ × 2.58 ≃ 8.52 kΩ
- 22 kΩ / 2.58 ≃ 8.52 kΩ !
- Soit dans cet exemple, la valeur normalisée la plus proche : 8.2 kΩ
√(maxi - mini) = Valeur Médiane !
Pour voir l'erreur fréquemment commise prenons des valeurs très éloignées :
1 kΩ pour le minimum et 100 kΩ pour le maximum
Sans cette méthode on choisirait instinctivement : 50 kΩ !
Alors que la bonne valeur est : 10 kΩ !
√(100 / 1) = 10 ; 10 × 1 kΩ = 100 kΩ / 10 = 10 kΩ !
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Cours extrait du stage : INDUSTRONIC
Stage : INDUSTRONIC
