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Les composants électroniques

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Objectifs

Connaitre la fonction des principaux convertisseurs d’énergie électrique.
Connaitre quelques composants électriques et électroniques.

Points clés

Un convertisseur d’énergie transforme l’énergie qu’il reçoit sous une autre forme d’énergie. Parmi les convertisseurs d’énergie, on distingue l’onduleur, le redresseur, le hacheur et le variateur.
Une diode est un composant électronique qui ne laisse passer le courant que dans un sens.
Une résistance est un composant électronique dont la principale caractéristique est d’opposer une plus ou moins grande résistance à la circulation du courant électrique.
Le condensateur est un composant électronique qui peut avoir un rôle de filtrage, de lissage, de stockage de l’énergie (supercondensateur) ou de mémoire.
Une bobine est un composant électronique qui permet de filtrer un signal, de limiter les pics de courant dans un circuit ou de générer une force.
Un transistor est un composant électronique qui permet de contrôler un courant ou une tension sur l’électrode de sortie grâce à une électrode d'entrée.

Un composant électronique est un élément qui doit être assemblé avec d’autres éléments pour réaliser une ou plusieurs fonctions électroniques.

Il existe un grand nombre de composants électroniques, voici quelques composants électroniques importants.

1. Les convertisseurs d'énergie

Un convertisseur d’énergie transforme l’énergie qu’il reçoit sous une autre forme d’énergie.

Il n’emmagasine pas d’énergie, et n’en crée pas.

On distingue quatre types de convertisseurs électroniques, qui permettent de moduler l’énergie, c’est-à-dire de modifier les grandeurs caractéristiques de l’énergie (courant, tension, fréquence).

Onduleur

Un onduleur est un dispositif d’électronique de puissance qui permet de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d’une source d’énergie électrique continue.

Exemple d’utilisation
Les panneaux solaires délivrent du courant continu. Il est nécessaire d’utiliser un onduleur avant de le réinjecter sur le réseau EDF.

Redresseur

Un redresseur, également appelé convertisseur alternatif/continu, est un convertisseur destiné à alimenter une charge qui nécessite de l’être par une tension ou par un courant continu à partir d’une source alternative.

Hacheur

Un hacheur permet à partir d’une source continue (exemple : batterie) de fournir une tension continue variable (exemple : moteur CC pour le faire tourner à différentes vitesses).

Variateur (ou gradateur)

Les moteurs qui fonctionnent en courant alternatif ont une vitesse de rotation qui dépend de la fréquence du courant avec lequel ils sont alimentés. Un variateur, aussi appelé gradateur, permet de faire varier la fréquence et la tension d’un courant alternatif.

2. Les composants électroniques

a. La diode

Principe

Une diode est un composant électronique qui ne laisse passer le courant que dans un sens.
Le courant passe de l’anode à la cathode mais ne peut pas passer de la cathode vers l'anode.

Représentation d'une diode

Lorsque le générateur délivre un signal sinusoïdal, l’utilisation d’une diode permet d’obtenir un signal différent aux bornes de la résistance.

Quelques diodes particulières

Diode électroluminescente
(LED ou DEL)

Photodiode

Une LED émet de la lumière lorsqu’elle est parcourue par un courant.

Une photodiode permet de détecter un rayonnement lumineux et de le convertir en signal électrique.

Une diode infrarouge émet un faisceau lumineux invisible pour l’œil humain. On peut les trouver dans certaines télécommandes et dans certains capteurs.

Une diode laser émet une lumière monochromatique. Elles sont utilisées pour le transport sur fibre optique d’un signal de télécommunication.

Une photodiode peut être sensible à la lumière ambiante et servir de capteur d’intensité lumineuse.

Certaines photodiodes vont détecter plus spécifiquement la lumière infrarouge ou certaines longueurs d'ondes.

b. La résistance

Principe

Une résistance est un composant électronique dont la principale caractéristique est d’opposer une plus ou moins grande résistance (mesurée en ohm) à la circulation du courant électrique.

Les anneaux de couleur sur la résistance permettent, grâce à l’utilisation d’un code universel, de connaitre sa valeur en ohm.

Symbole européen	Symbole américain

Quelques résistances particulières

Potentiomètre	Thermistance	Photorésistance
Résistance dont la valeur change en fonction de la position d’un curseur (il peut être rotatif ou linéaire).	Résistance dont la valeur change en fonction de la température ambiante à la thermistance.	Résistance dont la valeur change en fonction de la luminosité.

c. Le condensateur

En fonction des applications, le condensateur est un composant électronique qui peut avoir un rôle de filtrage, de lissage, de stockage de l’énergie (supercondensateur) ou de mémoire.

Le condensateur se charge d’une quantité d’électricité (Q) lorsqu’il est soumis à une tension. Cette charge Q dépend de la tension et de la durée pendant laquelle il a été soumis à cette tension. L’énergie emmagasinée sera restituée lors de la décharge du condensateur.

Symbole européen	Symbole américain

d. La bobine

Une bobine, solénoïde, inductance, self, est un composant électronique constitué d’un enroulement de fil conducteur, éventuellement autour d’un noyau en matériau ferromagnétique.

Propriétés

La bobine s’oppose à la variation du courant I dans ses spires.
Un champ magnétique est créé par le passage d’un courant dans une bobine.

En fonction du contexte, on peut utiliser des bobines pour filtrer un signal, limiter les pics de courant dans un circuit ou générer une force (moteurs électriques).

e. Le transistor

Principe

Le transistor est un composant électronique qui est utilisé dans la plupart des circuits électroniques (circuits logiques, amplificateur, stabilisateur de tension, modulation de signal, etc.), aussi bien en basse qu’en haute tension.

Un transistor est un dispositif semi-conducteur à trois électrodes actives, qui permet de contrôler un courant ou une tension sur l’électrode de sortie (le collecteur pour le transistor bipolaire et le drain sur un transistor à effet de champ), grâce à une électrode d’entrée (la base sur un transistor bipolaire et la grille pour un transistor à effet de champ).

Transistor bipolaire	Transistor à effet de champ

Applications

La technologie bipolaire est plutôt utilisée en analogique et en électronique de puissance.

Les technologies à effet de champ sont principalement utilisées en électronique numérique (réalisation d’opérations logiques). Les transistors à effet de champ sont aussi utilisés pour faire des commandes de puissance (moteurs) et pour l’électronique haute tension (automobile).

Modes d’utilisation

Les transistors peuvent être utilisés en mode linéaire. Ils permettent alors une amplification du courant I (en ampère A).

Les transistors peuvent être utilisés en mode commutation. Ils se comportent alors comme des interrupteurs pilotés électriquement.

Ils ont deux états possibles : saturés (le courant passe) et bloqués (le courant ne passe pas).

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