La Diode

Cours 

Circuits Électroniques

Résumé de Théorie

TABLE DES MATIÈRES

2. La Diode          

2.1 Les semiconducteurs.                                       

2.2 La jonction PN.                                                                 

2.3 La diode.                              

2.3.1 Schéma et construction.                       

2.3.2 Polarisation en direct.                           

2.3.3 Polarisation en inverse                

2.3.4 Caractéristiques des diodes.    

2.4.1 Diodes redresseuses.    

2.4.2 Diode électroluminescente (Del).                             

2.5 EXERCICES                                                                          

          

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LE TRANSFORMATEUR D’ALIMENTATION

Cours 

Circuits Électroniques

Résumé de Théorie

TABLE DES MATIÈRES

1. Le transformateur d’alimentation            

1.1 Loi de Faraday                                         

1.2 Principe du transformateur                                                            

1.2.1 Construction                               

1.2.2 Rapport de tours                                    

1.2.3 au primaire:                              

1.2.4 au secondaire:                             

1.3 Comportement en courant                                                                

1.4 Caractéristiques des transformateurs d'alimentation            

1.4.1 Caractéristiques principales                                                                                       

1.4.2 Résistance interne au secondaire                     

1.5 Types de transformateurs                                  
 1.5.1 Transformateur à secondaires multiples         
 Autotransformateur                 

 1.6 Isolation du secteur      

 Exercices                                                                

                            

                                                                                

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cours sur les diodes

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conditionnement du signal du capteur

sommaire

1  Généralités sur les chaînes d’acquisitio

1.1  Introduction 

1.2  Structure d’une chaîne d’acquisition 

1.3  Paramètres de dimensionnement d’une chaîne d’acquisition 

1.3.1  Etendue de mesure 

1.3.2  Sensibilit 

1.3.3  Précision 

1.3.4  Hystérésis 

1.3.5  Rapidité 

2  Conditionnement actif 

2.1  Le capteur est une source de courant

2.2  Le capteur est une source de charge 

3  Conditionnement des capteurs passifs

3.1  Polarisation des capteurs par une tension 

3.1.1  Montage potentiométrique 

3.1.2  Montage en pont de Wheastone avec un élément sensible

3.1.3  Montage en pont à deux éléments sensibles 

3.1.4  Montage en pont complet

3.2  Polarisation des capteurs par un courant 

3.2.1  Circuit quart de pont

3.2.2  Circuit demi pont

3.2.3  Circuit pont complet

3.3  Linéarisation et amplification

3.4  Correction des dérives thermiques 

3.4.1  Compensation avec des diodes

3.4.2  Compensation avec un transistor

4  Amplificateur d’instrumentation 

4.1  Importance de la réjection de mode commun

4.2  Amplificateur différentiel.

4.3  Importance du déséquilibre des impédances de source 

4.3.1  Amplificateur idéal

4.3.2  Prise en compte du Trmc de l’AOP

4.3.3  Prise en compte de la précision des résistances

4.4  Amplificateur d’instrumentation 

4.4.1  Amplificateur d’instrumentation à deux AOP

4.4.2  Amplificateur d’instrumentation à trois AOP 

5  Exemple de circuit intégré de conditionnement 

5.1  Source d’erreur des capteurs 

5.2  Solutions mises en œuvre dans le MAX1457

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Table des matieres

1 Les conducteurs 1

1.1 Caract´erisation des conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1 Conductivit´e .............................. 1

1.1.2 Classification des mat´eriaux en ´ electricite............... 1

1.1.3 Nature de la conduction ´electrique .................. 2

1.1.4 R´esistance et r´ esistivit´ e......................... 2

1.1.5 R´esistivit´ eettemp´erature ....................... 2

1.2 Les conducteurs m´etalliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.1 Cuivreetalliagesdecuivre....................... 3

1.2.2 Aluminiumetalliagesd’aluminium .................. 5

1.3 Les fils conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3.1 Filsdebobinage............................. 6

1.3.2 Lignes a´eriennes............................. 7

1.3.3 Cˆ ables isol´es............................... 10

1.4 Lescontacts................................... 12

1.4.1 Contactspermanents.......................... 12

1.4.2 Contacts d´emontables ......................... 12

1.4.3 Contactsmobiles ............................ 13

1.5 Conducteurs sp´eciaux.............................. 13

1.5.1 R´esistancesnonohmiques ....................... 13

1.5.2 Supraconducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.5.3 Thermocouples ............................. 16

1.5.4 Fusibles ................................. 16

1.6 Ph´enom` enes thermiques dans les machines ´ electriques............ 17

1.6.1 Calcul de l’´echauffement ........................ 17

1.6.2 R´egime de surintensit´ ecyclique .................... 20

1.6.3 Surintensit´esoccasionnelles ...................... 23

2 Les isolants 25

2.1 D´efinition .................................... 25

2.2 Caract´eristiques di´ electriquesdesisolants................... 25

2.2.1 Permittivit´erelative .......................... 25

2.2.2 Rigidit´edi´electrique .......................... 26

2.2.3 Angle de pertes di´electriques et facteur de dissipation di´ electrique . 27

2.2.4 Calcul du champ ´electriquedansunisolant.............. 28

HAGG` EGE, 2003 cours de technologie g´en´ erale ISET Rad` es

iv Table des mati` eres

2.2.5 R´esistance ` al’arc............................ 29

2.2.6 Influence de la temp´eraturesurlesisolants.............. 29

2.3 Mat´eriauxisolants ............................... 30

2.3.1 Types d’isolants utilis´es dans l’industrie ´ electrique.......... 30

2.3.2 Isolantssolides ............................. 30

2.3.3 Isolantsliquides............................. 34

2.3.4 Isolantsgazeux ............................. 35

3 Les semiconducteurs 37

3.1 Introduction................................... 37

3.2 Propri´et´ es des semiconducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.2.1 Semiconducteurs purs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.2.2 Nature de la conduction dans un semiconducteur pur . . . . . . . . 38

3.2.3 Semiconducteurs dop´es......................... 39

3.3 Production du silicium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.4 LajonctionPN ................................. 40

3.4.1 Propri´et´ esdelajonctionPN...................... 40

3.4.2 PotentieldanslajonctionPN ..................... 41

3.4.3 CourantsdansunejonctionPN .................... 42

3.4.4 Jonction PN polaris´ee ......................... 44

3.4.5 Claquaged’unejonctionPN...................... 46

3.5 Lestransistorsbipolaires............................ 46

3.5.1 Constitution............................... 46

3.5.2 Fabrication ............................... 47

3.5.3 Principe de fonctionnement du transistor bipolaire . . . . . . . . . . 48

3.6 Lestransistorsunipolaires ........................... 51

3.6.1 LeJFET................................. 51

3.6.2 LeMOSFET .............................. 55

3.7 Les circuits int´egr´ es............................... 58

3.7.1 Notion d’int´egration .......................... 58

3.7.2 Fabrication des circuits int´egr´ es .................... 59

3.8 Technologies micro´electroniques ........................ 60

3.8.1 Circuitslogiquesbipolaires....................... 60

3.8.2 Circuitslogiquesunipolaires ...................... 61

3.9 Composants opto-´electroniques ........................ 62

3.9.1 Photodiode ............................... 62

3.9.2 Phototransistor ............................. 64

3.9.3 Diodes ´electroluminescentes(LED) .................. 65

3.9.4 Photopiles................................ 65

3.9.5 Emploi des composants opto-´electroniques .............. 66

4 Les composants de l’´electronique de puissance 69

4.1 Introduction................................... 69

4.1.1 But de l’´electroniquedepuissance................... 69

ISET Rad` es cours de technologie g´ en´ erale HAGG` EGE, 2003

Table des mati`eres v

4.1.2 Transformations possibles en ´electronique de puissance . . . . . . . 69

4.1.3 Structure g´en´ erale d’un convertisseur en ´ electronique de puissance . 70

4.1.4 Applications de l’´electroniquedepuissance.............. 70

4.1.5 Semiconducteurs de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4.2 Ladiodedepuissance ............................. 71

4.2.1 Structuredebased’unediodedepuissance.............. 71

4.2.2 Principedefabrication......................... 71

4.2.3 Caract´eristique statique d’une diode de puissance . . . . . . . . . . 72

4.2.4 Pertes ` al’´etatpassant ......................... 72

4.2.5 Caract´eristiquesencommutation ................... 72

4.2.6 DiodeSchottky ............................. 73

4.3 Lethyristor ................................... 74

4.3.1 Constitution............................... 74

4.3.2 Fonctionnementduthyristor...................... 75

4.3.3 Probl`emes li´ es ` a l’amor¸cage et au bloquage des thyristors . . . . . . 78

4.3.4 Applications industrielles des thyristors . . . . . . . . . . . . . . . . 81

4.4 Letriac ..................................... 81

4.4.1 Structure ................................ 81

4.4.2 Fonctionnement............................. 83

4.4.3 Caract´eristiquedutriac ........................ 83

4.4.4 Amor¸cage ................................ 83

4.4.5 Applicationsdutriac.......................... 84

4.4.6 Lediac.................................. 84

4.5 LethyristorGTO................................ 85

4.5.1 Constitution............................... 85

4.5.2 AvantageessentielduGTO ...................... 85

4.5.3 Utilisations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

4.6 Letransistorbipolairedepuissance ...................... 86

4.6.1 Structure ................................ 86

4.6.2 TransistorDarlingtonmonolithique .................. 86

4.7 LeMOSFETdepuissance ........................... 89

4.7.1 Constitution............................... 89

4.7.2 Principedefonctionnement ...................... 90

4.7.3 Caract´eristiquestatique ........................ 90

4.7.4 Circuit ´equivalent............................ 91

4.7.5 Caract´eristiquedynamique....................... 91

4.7.6 Utilisation du MOSFET de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

4.8 L’IGBT ..................................... 93

4.8.1 Principe ................................. 93

4.8.2 Structure ................................ 93

4.8.3 Circuit ´equivalent............................ 94

4.8.4 Symboles ................................ 94

4.8.5 Caract´eristiquestatique ........................ 94

4.8.6 Carat´eristiquesdynamiques ...................... 94

HAGG` EGE, 2003 cours de technologie g´en´ erale ISET Rad` es

vi Table des mati`eres

4.8.7 Utilisation de l’IGBT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

4.9 Technologies ´emergentes ............................ 95

4.10 Montage et refroidissement des composants de puissance . . . . . . . . . . 95

4.10.1 Rˆ ole du boˆıtier du semiconducteur de puissance . . . . . . . . . . . 95

4.10.2 Environnement d’un semiconducteur de puissance . . . . . . . . . . 95

4.10.3 Isolement ´electrique........................... 96

4.10.4 Cˆ ablage ................................. 97

4.10.5 Radiateurs................................ 97

5 Piles et accumulateurs 101

5.1 Introduction...................................101

5.2 Principe d’un g´en´ erateur ´ electrochimique...................101

5.3 Piles .......................................102

5.3.1 Principe .................................102

5.3.2 Fonctionnement.............................102

5.3.3 Force ´electromotrice ..........................102

5.3.4 Repr´esentationd’unepile .......................103

5.3.5 Energied’unepile............................103

5.3.6 Caract´eristiquesd’unepile.......................103

5.3.7 Polarisationdespiles..........................104

5.4 Quelquestypesdepiles.............................104

5.4.1 Piles s`eches ...............................104

5.4.2 Piles ` al’oxydemercurique .......................106

5.5 Accumulateurs .................................107

5.5.1 Grandeurs caract´eristiques.......................107

5.5.2 L’accumulateurauplomb .......................107

Bibliographie

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Puissances et harmoniques en électrotechnique

Puissances et harmoniques en électrotechnique 

Sommaire

I- Définitions 

I-1- Décomposition en série de Fourier 

I-2- Valeur efficace (True RMS) 

I-3- Valeur efficace des harmoniques 

I-4- Taux de distorsion harmonique THD 

I-5- Puissance apparente S (en VA) de la charge 

I-6- Puissance active P (en watts) consommée par lacharge 

I-7- Puissance réactive Q (en vars) consommée par la charge 

I-8- Facteur de puissance PF (Power Factor) de la charge 

 I-9- Facteur de déplacement DPF (Displacement Power Factor) 

I-10- Puissance déformante D 

II- Cas d’une tension alternative purement sinusoïdale qui alimente un dipôle linéaire 

III- Cas d’une tension alternative purement sinusoïdale qui alimente un dipôle non 

linéaire 

IV- Cas d’une tension non sinusoïdale 

V- Mesures sur des ampoules basses consommations avec l’analyseur de puissances 

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Amplificateur de différence & Amplificateur d’instrumentation

Amplificateur de différence 

& Amplificateur d’instrumentation

Sommaire

1- L’amplificateur de différence

1-1- L’amplificateur de différence idéal

1-2- L’amplificateur de différence en pratique

1-3- Taux de réjection de mode commun

1-4- Structure de base de l’amplificateur de différence

1-5- Exemple : INA106 (Burr-Brown)

1-6- Remarque sur l’amplificateur opérationnel

2- L’amplificateur d’instrumentation

2-1- Structure à deux amplificateurs opérationnels

2-2- Structure à trois amplificateurs opérationnels

3- Rôle dans la chaîne de mesure

Bibliographie

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Conversion alternatif/alternatif Les gradateurs

Cours d’Electrotechnique

partie : Electronique de puissance

Chapitre  Conversion alternatif/alternatif

Les gradateurs

Gradateur monophasé

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Conversion continu/alternatif Les onduleurs

Cours d’Electrotechnique

partie : Electronique de puissance

Chapitre  Conversion continu/alternatif

Les onduleurs

•  Principe du l’onduleur en pont (monophasé)
•  Commande symétrique
•  Commande décalée
•  Réalisation pratique

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Conversion continu/continu Les hacheurs

Cours d’Electrotechnique

partie : Electronique de puissance

 Conversion continu/continu

Les hacheurs

        2-1- Principe du hacheur série abaisseur de tension

        2-2- Application : commande d’un moteur à courant continu

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montage redressement

 Conversion alternatif / continu

Montages redresseurs

1- Redressement non commandé

1-1- Rappel sur la diode

1-2- Exemple de montage redresseur :

le pont de Graëtz monophasé

1-3- Application : alimentation continue alimentée par le secteur

2- Redressement commandé

2-1- Le thyristor

2-2- Exemple de redresseur commandé :

le pont mixte symétrique monophasé

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cours L’amplificateur opérationne

Sommaire du chapitre : L’amplificateur opérationnel

Introduction : les circuits intégrés 

1- L’amplificateur opérationnel

1-1- Brochage

1-2- Symboles

1-3- Alimentation

2- Caractéristiques électriques

2-1- Courants d’entrée

2-2- Tension différentielle d’entrée

2-3- Caractéristique de transfert

2-4- Courant de sortie

2-5- Réaction positive et contre-réaction

3- L’amplificateur opérationnel en régime linéaire

3-1- Montage amplificateur de tension

3-1-1- Introduction

3-1-2- Montage « amplificateur inverseur »

3-2- Fonctions mathématiques

3-2-1- Montage « additionneur non inverseur »

3-2-2- Montage « soustracteur »

4- L’amplificateur opérationnel en régime de saturation

4-1- Montage comparateur simple

4-2- Montage « comparateur à deux seuils » ou « triggerde 

Schmitt » ou « comparateur à hystérésis 

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les examen et les Travaux Pratiques avec la correction sur la Logique Combinatoire et la Logique Séquentielle

    Systèmes Logiques & Numériques

 les examen et les Travaux Pratiques  avec la correction

Examen Théorique(Logique Combinatoire)

Examen Pratique (LogiqueCombinatoire)

Examen Théorique(Logique Séquentielle)

Examen Pratique (LogiqueSéquentielle)

 ExamenThéorique (Les Mémoires)

. Examen Pratique (Les Mémoires)

TP1:Portes Logiques

TP2: Conversions de Portes

TP3:Afficheur Logique

TP4:Sonde Logique

TP5: Bascules, compteurs et affichages numériques

TP6:Décodeur de clavier X-Y

TP7: Transmetteur et récepteur asynchrones

TP8:Les Mémoires

 Résumé deThéorie #1 : Logique Combinatoire

Résumé de Théorie #2 : Logique Séquentielle

 Résumé deThéorie #3 : Les mémoires

Solutions tout des examen  et  tout les Travaux Pratiques  

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Les Mémoires electronique

Cours 

Systèmes Logiques & Numériques

Résumé de Théorie

TABLE DES MATIÈRES

3. Les Mémoires                                                                                  3.1 Introduction aux mémoires                

3.2 Fonctionnement des Mémoires  

3.2.1 Principes de fonctionnement                                                      

3.2.2 Définitions  

3.2.3 Connexions Mémoires 

3.2.4 Types de Mémoire Morte        

3.2.5 Mémoires vives       

3.2.6 Décodage d’adresse               

3.3 Exercices     

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