Prérequis, Conseils+ et cours Connexes
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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 ![]() |
![]() 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 ! |
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Jonction de bipolaire
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Le transistor bipolaire utilise un équivalent à 2 diodes tête-bêche![]() ![]() |
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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
![Pertes par commutation Pertes par commutation](img-cours/d01e3ca64ba99f57776321970a41dcd9.png)
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 :
![Temps de transition des composants en HF Temps de transition des composants en HF](img-communs/d2707458aa547a24c47d89ea7898f46f.png)
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