Electricite ge neraleh

2011

COURS D’Electricité générale  AZ MA

[by ] AZZEDDINE MAAQOUL 
1

ELECTRONIQUE N1

Les résistances
Quelques photos des résistances

Résistance classique 1/4 Watts (nous verrons plus
tard a quoi ceci correspond).

Vous pouvez voir ci contre différentes résistances
de puissance.
Les formes sont très variées. Electricité générale
Les résistances sont classées de la plus puissante
a la moins puissante.

Azzeddine .Maaqoul /SE.ESTM
2

ELECTRONIQUE N1

Symboles :

Symbole Européen, le plus utilisé actuellement. (Du moins en France).

ELECTRICITE GENERALE

Symbole Américain, utilisé dans les logiciels d'électronique américains.

Les différents paramètres d'une résistance:
La valeur ohmique: Elle s'exprime en Ohm " " (ou en Kilo Ohm "k " ou en Méga Ohm "M "). Plus
cette valeur est grande, plus la résistance va résister.
(1 M = 1000 k = 1.000.000  )
La puissance: Si on reprend notre analogie avec le barrage: plus le barrage sera solide plus il pourra
accepter d'eau. Ici, la solidité du barrage s'apparente a la puissance de la résistance, et la quantité d'eau au
courant circulant dans la résistance.
On verra plus bas comment se calcule cette puissance.
La tolérance: Les fabricants ne font pas des résistances parfaites, ils mettent donc une tolérance sur la
valeur annoncée.
Par exemple une résistance de 1000 Ohm 5% pourra avoir une valeur comprise entre 0.95*1000=950 Ohm
et 1.05*1000=1050 Ohm.

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ELECTRONIQUE N1

La déviation en température: Sur les résistances très précises, il peut y avoir une bague correspondant a la
déviation en température. Elle s'exprime en ppm/°C (parties par million par degré celcius). En fait ce n'est pas
compliqué: Par exemple soit une résistance qui fait 1 Mega Ohm (= 1 million d'Ohm) et qui a une déviation en
température de 50ppm/°C: Lors d'une augmentation d'un degré de la température, la valeur de la résistance va
diminuer de 50 Ohm.
On peut écrire que: Variation(t°) = - t * Deviation_en_temp * R / 1000000
On obtient ainsi l'augmentation ou la diminution de la valeur de R en fonction de la variation de température:
Pour R=1500 Ohm, Deviation_en_temp=200 ppm/°C, t°=-10 (baisse de la température de 10°), on obtient
Variation=+3 Ohm

Notez tout de même que cette information sert très rarement.
Lecture de la valeur, ...:
Il existe plusieurs types de codage de la valeur d'une résistance. Le plus courant étant des bagues de
couleur autour de la résistance. On va donc commencer par celui la. Voici un document de chez RTC. Je
l'ai complété pour qu'il soit le plus complet possible:

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ELECTRONIQUE N1

Les condensateurs :
Voici quelques photos de différentes condensateurs :
Ce sont des condensateurs chimiques polarisés.

Plus ils sont gros, plus leur capacité (voir plus bas)
et/ou leur tension est élevée ... et plus ils coûtent
cher!Ces condensateurs ont une valeur généralement
comprise entre 0.1 micro Farad, et 100000 micro
Farads. Vous remarquerez qu'il y a des condensateurs
axiaux (une patte de chaque coté), et des condensateurs
radiaux (les deux pattes du même coté). les
condensateurs radiaux sont maintenant les plus
courants. Remarque: polarisé signifie qu'il y a un sens
pour brancher les condensateurs, et que si vous les
branchez à l'envers, ils peuvent exploser (il se produit
une réaction chimique à l'intérieur: voir plus loin).
Pour des raisons de sécurité, certains gros
condensateurs sont munis de "soupapes de sécurité

Ce sont toujours des condensateurs chimiques,
mais haute qualité; c'est a dire qu'ils ont une très
faible résistance série, qu'ils sont capables de
fournir un courant élevé, qu'ils ont un courant de
fuite très faible, .... (J'ai mis une résistance en bas
a droite pour avoir un ordre d'idée de la taille du
condensateur jaune: 6.5cm*11.5cm)

Condensateurs chimiques non polarisés.
Il y a généralement écrit sur leur boîtier "BP" ou
"NP"

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ELECTRONIQUE N1

Condensateur "Gold-cap": ce sont des
condensateurs qui ont une capacité énorme dans une
très petit volume.
En contre partie ils ont une résistance série très
élevée.

Condensateurs chimique a électrolyte solide
Ce type de condensateur plutôt rare est surtout
utilisé pour des applications ou la fiabilité et la
stabilité du condensateur sont indispensables.
les courants de charge et de décharge ne sont
pas limités

Condensateurs non chimiques.Ils sont tous
construits avec deux films métalliques, et un isolant entre
ces films; chacune des patte étant reliée a l'un des film.
L'isolant était du papier, et a été maintenant remplace par
4 sortes de plastiques, d'où les quatre familles.
Ces famille ont des valeur généralement comprises entre
0.1 nano Farad = 0.0001 micro Farad, à 10 micro Farad.
La famille MKT, réalisée avec du polyester
(polyéthylène ou mylar)Ces condensateurs sont les plus
courants de la catégorie; ils servent comme condensateurs
de couplage (liaison) et de découplage.

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ELECTRONIQUE N1

Voici la famille des condensateurs MKP, réalisée avec du
polypropylène Leurs principales caractéristiques sont
une très bonne stabilité en fréquence, et leur excellent
comportement en régime impulsionnel.Ils sont entre
autres utilisés pour faire des condensateurs de précision.
(+- 2.5% pour le bleu en bas a droite par exemple,
sachant que l'ordre de grandeur d'une tolérance de
condensateur est 10 à 20%)

Voici la famille MKS, réalisée avec un isolant en
polystyrène (polysulfone métallisé, styroflex, ...) Ils sont
très apprécies pour leur très grande stabilité, même a
haute température (155°C).
Leur comportement en régime impulsionnel est excellent

Voici la dernière famille: MKC, réalisée avec du poly
carbonate. Leurs avantages sont: une grande stabilité et
fiabilité, une très forte résistance d'isolement. notez qu'ils
sont plutôt rares.

Voici un autre type de condensateur: les condensateurs
céramique.
Constitués d'un disque de céramique, sur lequel une patte
est connectée de chaque coté. Ils servent plutôt pour des
condensateurs de fable valeur (d'1 pico Farad = 0.000001
micro Farad, à 10000 pico Farads environ). Ils sont plus
ou moins stables, et ils sont surtout utilisés pour le
découplage.

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ELECTRONIQUE N1

Ce sont des condensateurs céramique multicouches. Ils sont
caractérisés par de plus faibles dimensions que les condensateurs
précédents. Les couleurs au dessus des condensateurs servent a
déterminer le type de condensateur (stabilité plus ou moins grande,
ainsi que la tension nominale)

Ce sont des condensateurs céramique tubulaires.
On dirait des résistances, mais ça n'en n'est pas! Comment les
différencier: grâce à la couleur du corps: il est soir rose, soir vert pale.
Ils existent en différent format: de 1/8W à 1/2W.
Ces condensateurs ne sont a priori pas encore disponibles dans le
commerce.

Condensateurs variable. Ils sont basés sur la formule C = cte *
S, ou S est la surface en regard.
En tournant la vis, on fait varier la surface en regard, donc la
capacité

Symboles :

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ELECTRONIQUE N1

Il y a beaucoup de symboles pour la même chose. Les Symboles C1 et C3 sont normalisés. Les autres sont
couramment utilisés. Le symbole C1 est utilisé pour les condo non polarisés. Les Autres pour les condos
polarisés.
Les différents paramètres des condensateurs.La capacité: Elle représente la
"force" du condensateur. Plus la capacité sera grande, plus le condensateur pourra s'opposer aux variations
de tension à ses bornes.
L'unité de mesure de la capacité est le Farad, noté F. Dans la pratique, les valeurs des condensateurs sont
plutôt comprises entre 1pF = 10^-12F, et 0.1F
La tension: elle s'exprime en volts continus. Elle correspond à la tension nominale, c'est à dire la
tension que peut supporter le condensateur en permanence à ses bornes. Attention, si vous mettez plus en
permanence, le condensateur peut exploser, et ça peut être dangereux ....
La tolérance: elle correspond aux écarts de valeur qu'il peut y avoir sur la capacité du condensateur.
Pour avoir les deux valeurs extrêmes du condensateur, il suffit de multiplier la valeur indiquée par 1 -
tolérance / 100 et 1 + tolérance / 100.
Par exemple un condensateur de 220µF = 0.00022F avec une tolérance de -10%/+30% aura une valeur
comprise entre 220*1-10/100 = 220*0.9 = 198µF et 220*1+30/100 = 220*1.3 = 286µF
Déviation en température: tout comme les résistances, les condensateurs dévient en température.
Pour les condensateurs à film, la famille MKT à un coefficient de température positif (de l'ordre de
quelques centaines de ppm/°C). C'est à dire que plus la température augmente, plus la capacité du
condensateurs augmente. Pour les autres condensateurs à film, le coefficient est négatif; c'est à dire que
plus la température augmente, plus la valeur du condo diminues.
Courant de fuite: un condensateur chargé, laissé longtemps déconnecté finit par être décharger;
c'est comme s'il y avait une résistance de très forte valeur entre les deux bornes du condo. Par
exemple pour un condo de 4700µF 63V, le courant de fuite est d'environ 2mA
Résistance série: le condensateur n'est pas parfait, c'est à dire qu'il n'est pas capable de fournir ou
de recevoir un courant infini. En effet, tout se passe comme s'il y avait une résistance de très
faible valeur en série avec le condensateur. Par exemple pour le condo de 4700µF 63V, la
résistance série est de l'ordre de 0.04 Ohm

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ELECTRONIQUE N1

Description des condensateurs

L'unité de mesure officielle de la valeur des condensateurs est le Farad
1 milli Farad (1mF) = 0.001F = 10^-3F
1 micro Farad (1µF) = 0.001mF = 10^-6F
1 nano Farad (1nF) = 0.001µF = 10^-9F
1 pico Farad (1pF) = 0.001nF = 10^-12F

Dans le commerce, on trouve généralement des condensateurs de 1pF à 1F~ Le micro Farad est l'unité de mesure
généralement utilisée pour la mesure de la valeur des condensateurs chimiques et tantale.
~ Le micro Farad et le nano Farad sont utilisés pour les condensateurs à film (MKT, MKP, ...)
~ Enfin, le pico et le nano Farad pour les condensateurs céramiques.
Les valeurs des condensateurs sont normalisées (même valeurs que pour les résistances).
En général pour les condo chimiques, les valeurs sont des multiples de la série E6, à savoir 10, 15, 22, 33, 47, 68Et
pour les condo non polarisés, les valeurs sont des multiples de la série E12, à savoir 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47,
56, 68, 82
Concernant les tensions nominales (c'est à dire les tensions que l'on peut appliquer au condo en permanence. On parle
également de tension maximale, dans ce cas c'est la tension la plus élevée qu'on peut appliquer passagèrement aux
bornes du condo. Un ordre de grandeur: tension max = 1.15 * tension nominale), elles sont plus ou moins
normalisées:voici les plus courantes en Volt: 5.5, 6.3, 10, 16, 25, 35, 40, 50, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000
Généralement l'indication est donnée en volts continus. (remarque: Vcontinu = 1.414Valternatif). Lorsqu'elle est
indiquée en volts alternatif, c'est que le condo est prévu pour fonctionner en alternatif (par exemple un condo classe X
ou X2, ou classe Y). Ce genre de condo est fait pour être branche directement sur le 220V alternatif, il comporte donc
des sécurités: auto cicatrisant, ...Parfois on trouve des indications complémentaires qui correspondent aux
températures de fonctionnement

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ELECTRONIQUE N1

La tolérance des condensateurs est indiquée par une lettre entre B et Z. Voici la correspondance avec la
tolérance:

Lettre B C D F G H J K M R S T Z
Toléran 0. 0.2 0. 1 2 2. 5 1 2 + +50/- +6 +8
20%
ce 1 5 5 % % 5 % 0 0 3 5/- 0/-
corresp % % % % % % 0/ 20 20
ondante - %? %
Tolérance +- +- +- +- +-
(C>=10
correspon 0.1 0.2 0.5 1p 2p 2
pF)
dante pF 5pF pF F F 0
(C<10pF) %

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ELECTRONIQUE N1

Codage n°1: le marquage en clair ... ou presque!
Pour les condensateurs chimiques ou tantale, il n'y a normalement pas de problème, la valeur est
écrite en clair, et parfois il y a même l'unité. On trouve également la tension, et parfois la
tolérance, soit indiquée en clair soit indiquée par une lettre (voir tableau ci dessus).
L'unité sert souvent de point décimal. par exemple un condensateur de 6.8µF sera codé 6µ8

Exemples:
- 150µ-M 16V est un condo de 150µF, 16V nominal continu, tolérance 20%
- µ47 63V K est un condo de 0.47µF, 63V nominal continu, tolérance 10%
- .47µ 35V est un condo de 0.47µF, 35V nominal continu, tolérance inconnue. Attention il y a un
point avant 47µ
- 220/25 est un condo de 220µF, 25V. Ca ne peut pas être un condo de 25µF 220V, car 25µF n'est
pas une valeur normalisée.
Codage n°2: le code des chiffres
C'est le même principe que pour le code couleur des résistances, sauf que les bagues sont représentées par
des chiffres. La valeur est toujours indiquée en pico Farads (pF). La tolérance - quand elle est
indiquée - est codée à l'aide d'une lettre (voir plus haut).
Les deux premiers chiffres sont les chiffres significatifs, quand au troisième, il détermine le nombre de
zéros.
Exemples:

~ 561 = 56 + un "0" = 560pF
~ 225K = 22 + cinq "0" = 2200000 = 2.2µF le K signifie que la tolérance est 10%
~ 683J100 est un condo de 68000pF = 68nF, tolérance 5%, 100Volts
~ 479 est un condo de 4.7pF ATTENTION: le "9" signifie qu'il faut diviser par 10, et non pas mettre 9
zéros. (c'est la norme, mais je n'ai jamais rencontré de tels condos, une telle valeur sera plutôt notée 4.7)

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ELECTRONIQUE N1

Tension maximale/Tension efficace

Umax / Ueff = 1,41,
ou, plus exactement, Umax / Ueff = 2
Donc, retenez que la valeur de tension que l'on donne est pratiquement toujours la
valeur efficace.
Pour obtenir la valeur maximale, celle que l'on a sur la prise de courant, multipliez
Ueff par 2

Qu'est-ce qu'un multimètre ?

Un multimètre simple regroupe généralement un
Voltmètre (pour mesurer une tension), un Ampèremètre
(pour mesurer une intensité) et un Ohmmètre (pour
mesurer une résistance)
On trouvera souvent d'autres fonctions qui permettent de
vérifier le bon, ou mauvais, état de certains composants.
On peut voir l'écran en haut, le sélecteur au centre et,
autour du sélecteur, les différentes fonctions telles que
voltmètre, ampèremètre et ohmmètres. Dans chaque
fonction (celles ci étant entourées d'une couleur: vert, noir
ou rouge), on trouve des points avec des valeurs : par
exemple, dans la fonction ohmmètre (repérée par le
symbole , on trouve les valeurs 200, 2000 20K, 200K et
2000 K. Ces valeurs sont appelées calibres. les valeurs
sont données dans l'unité de la mesure : ici, l'unité est
l'ohm, donc, 200=200 ohms, 2000=2000 ohms etc.
Lorsqu'une valeur est suivie d'un K, celui ci signifie
"Kilo" (mille fois plus grand). par exemple, 200K=200
kilo-ohms (=200000 ohms).

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ELECTRONIQUE N1

1. Rappels
1.1 Les théorèmes

1.1.1 Superposition
le courant circulant dans un élément d’un circuit électrique est égal à la somme des courants qui seraient produits
dans cet élément par chacune des sources de tension agissant seule, les autres sources étant remplacées par des courts-
circuits.

Exemple ; soit le circuit suivant :

Is
R1
+ -
+ UR1
Es1 Es2
R2
+
- +
UR2
Figure 1.1 Théorème de superposition

où ES1 = 20V, R1 = 1k, R2 = 2k et ES2 = 10V.

Alors, si l’on mesure IS , UR1 et UR2 tel que représentés sur la Figure 1 on obtient:
1) - en fonction de ES1 , on remplace ES2 par un court-circuit
RT = R1 + R2 = 3 k
IS = ES / RT = 6,667 mA
UR1 = IS * R1 = 6,667V
UR2 = IS * R2 = 13,334V

2) - en fonction de ES2 , on remplace ES1 par un court-circuit
RT = R1 + R2 = 3 k
IS = eS / RT = 3,333 mA
UR1 = IS * R1 = 3,333V
UR2 = IS * R2 = 6,667V

Solution finale ) IS = 6,667mA + 3,333mA = 10mA.
UR1 = 6,667V + 3,333V = 10V.
UR2 = 13,334V + 6,667V = 20V.

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ELECTRONIQUE N1

Exemple; soit le circuit suivant:

Is
R1
+ -
UR1
Es
es
R2
+
- +
UR2

Figure 1-1 Théorème de superposition

où ES = 20V, R1 = 1k, R2 = 2k et eS = 10Veff. 0o à fréquence de 5 kHz.

Alors, si l’on mesure IS , UR1 et UR2 tel que représentés sur la Figure 1-1 on obtient:
1) - en fonction de ES , on remplace eS par un court-circuit
RT = R1 + R2 = 3 k
IS = ES / RT = 6,667 mA
UR1 = IS * R1 = 6,667V
UR2 = IS * R2 = 13,334V
2) - en fonction de eS , on remplace ES par un court-circuit
RT = R1 + R2 = 3 k
iS = eS / RT = 3,333 mAeff. 0o à fréquence de 5 kHz.
uR1 = iS * R1 = 3,333Veff. 0o à fréquence de 5 kHz.
uR2 = iS * R2 = 6,667Veff. 0o à fréquence de 5 kHz.
Solution finale )
iS = iS + IS = 3,333 mAeff. 0o à fréquence de 5 kHz avec une composante
continue de 6,667 mA
uR1 = iS * R1 = 3,333Veff. 0o à fréquence de 5 kHz avec une composante continue
de 6,667V.
uR2 = iS * R2 = 6,667Veff. 0o à fréquence de 5 kHz avec une composante continue
de 13,334V.

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ELECTRONIQUE N1

1.1.2 Thévenin
Tout circuit linéaire composé d’une ou de plusieurs sources et de plusieurs résistances peut être remplacé par
une source de tension unique (Eth) et une résistance unique (Rth). Ce théorème nous permet donc d’isoler une partie
précise d’un réseau.

Exemple : Soit le circuit suivant :

+ R1 - R5
a
+ + +
R2 R4 R6
Es=15V
- - -
- R3 +
b

Figure 1-2 Méthode de Thévenin

où R1 = 1k, R2 = 3k, R3 = 2k, R4 = 3k, R5 = 500,
Dans cet exemple, l’élément à isoler est la résistance R6 . Nous avons à calculer les paramètres du circuit
équivalent de Thévenin pour la partie encadrée. La méthode consiste, premièrement, à calculer Rth en
remplaçant toutes les sources de tension par des courts-circuits et en calculant la résistance totale vue entre
les bornes a et b sans tenir compte de R6. Deuxièmement, on doit calculer Eth mesurable entre les bornes a et
b en remplaçant R6 par un circuit ouvert. Le résultat donne le circuit équivalent de Thévenin suivant :

Rth
a
+
Eth

b

Figure 1-3 Circuit équivalent de Thévenin

où Rth = R5 + (1 / ((1 / R2) + (1 / R4) +(1 / (R1+R3))) = 1,5 k

et Eth = (15V / 4,5k) * 1,5 k = 5V

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ELECTRONIQUE N1

2. La Diode
2.1 Les semi-conducteurs.
Un semi-conducteur, comme son nom l’indique, n'est pas assez conducteur pour être utilisé comme
conducteur et ni assez isolant pour être utilisé comme isolant. C'est pour cela qu'on le nomme semi-
conducteur.
Le matériel semi-conducteur le plus répandu est le silicium. On le retrouve sous la forme de cristaux. Dans
un solide, les atomes se rejoignent pour former des cristaux. Les liens qui les retiennent sont dits convalents:
le même électron est partagé par deux noyaux. Un atome de silicium a, sur sa dernière couche quatre
électrons, c’est-à-dire qu’il est tétravalent: il serait bien content d'en avoir huit. C'est pourquoi il s'associe
avec quatre autres atomes à l'aide des liens covalents. La Figure 2-1 schématise l’explication.

Figure 2-1: Cristal de silicium et liens covalents.

Le silicium comme tel est très résistant. À l'état pur, il n'est guère utile. On modifie la résistance des semi-
conducteurs en introduisant des impuretés convenables dans leur structure cristalline. On dit que le semi-
conducteur est dopé. Ceci est réalisé en introduisant des atomes ayant des électrons en plus, ou en moins, sur
leur dernière couche. Par exemple, l'arsenic, le phosphore et l’antimoine en ont cinq, donc un de trop. Le
bore, le gallium et l’indium en ont trois; il en manque un. Les trois premiers sont pentavalents et les trois
derniers, trivalents. Le niveau habituel de dopage va d’un atome d’impureté par 10 6 à 108 atomes de
silicium.
L'addition d'un élément pentavalent crée un surplus d'électron. Les liens étant tous complétés, les électrons
en trop peuvent se promener d'un atome à l'autre. Ce type de dopage produit un matériel semi-conducteur de
type N.
L'addition d'un élément trivalent crée un manque d'électrons qu'on appelle trous. Un électron manquant dans
la structure cristalline laisse une place libre où un électron peut venir se placer en provenant du lien voisin,
laissant alors un trou où il était. Le courant électrique est appelé un courant de trous, les trous semblant se
déplacer. Ce type de dopage produit un matériel de type P.
Les électrons libres dans un matériel de type N et les trous dans un matériel de type P sont appelés les
porteurs majoritaires du courant électrique.

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ELECTRONIQUE N1

électron en
surplus trou

Type N Type P

élément pentavalent élément trivalent
Figure 2-2: Types de matériau semiconducteur

2.2 La jonction PN.
Que se passe-t-il lorsqu'on réunit un matériel P avec un N? On obtient une jonction PN.

Figure 2-3

À la Figure 2-3 de gauche, on vient juste de juxtaposer les deux matériaux l’un à côté de l'autre. À la Figure
2-3 de droite, par effet de diffusion, les électrons du côté N traversent du côté P et remplissent les trous. Les
atomes du côté P, ayant besoin d'électrons pour compléter leurs liens covalents les prennent. Ces atomes,
étant évidemment près de la jonction, deviennent des ions négatifs à cause de l'électron de trop dans leur
structure. De l'autre côté, c'est-à-dire du côté N, les atomes ayant un électron de trop pour compléter leurs
liaisons covalentes perdent cet électron et deviennent des ions positifs. On a alors autour de la jonction
l’apparition de ce qu'on appelle un dipôle. Ce processus va se continuer jusqu'à ce que le champ électrique
créé par le dipôle soit assez puissant pour empêcher d'autres électrons de traverser la jonction; on aura alors
l'équilibre. Cet équilibre se fait jusqu’à environ 0,7V.
Ainsi, les électrons qui étaient des porteurs majoritaires du côté N vont vers le côté P en éliminant ainsi aussi
les trous du côté P. On a alors une zone dépourvue de porteurs majoritaires. On appelle cette zone la zone de
déplétion. Le champ électrique provenant du dipôle crée une différence de potentiel appelée barrière de
potentiel. Cette barrière de potentiel vaut 0,7 volts pour le silicium.

18

ELECTRONIQUE N1

Zone de déplétion
ou
de transition
Figure 2-4: Zone de déplétion autour de la jonction PN

2.3 La diode.

2.3.1 La diode et ses fonctions:
La diode en protection
La diode en redressement
La diode et la tension
La diode protectrice :

On utilise les diodes pour obliger le courant d'aller dans un sens, et pour lui interdire d'aller dans l'autre. On peut donc
les utiliser comme protection, pour éviter d'abîmer un appareil électrique en se trompant de sens en mettant les piles.
On place alors la diode dans le sens ou doit passer le courant, juste avant la borne "-" ou juste après la borne "+" :

ces deux façons protègent aussi
efficacement l'appareil en cas
d'inversement des bornes "+" et "-".

Figure 2.5

19

ELECTRONIQUE N1

La diode en redressement :

La diode peut être utilisé pour redresser du courant alternatif. On obtient alors le même type de courant que celui
sortant d'une dynamo.

Les pont de diodes existent en boîtiers tout fait. Ces
boîtiers ont 4 broches : 2 pour brancher l'alternatif, qui
sont repérer par les signes "~". Il n'y a pas à se soucier de
la polarité: peu importe le branchement. En revanche, Les
deux autres broche sont repérés :il y a un "+" et un "-": il
ne faut pas se tromper !.

En 1., vous avez le branchement des 4 diodes dans un
pont de diodes. En branchant de cette façon 4 diodes,
vous réalisez un pont de diode. Le 1. est également la
représentation schématique du pont de diode. Vous devez
le représenter comme cela (sans les flèches, biens sûr) !.

Figure 2. 6

La diode et la tension :

Pour fonctionner, la diode doit avoir entre ses bornes une tension minimale de 0,6 volt (ou 0,2 pour les germanium).
De ce fait, on perd cette tension... Ainsi, si l'on met deux diodes au silicium en série, on perdra 2 x 0,6 = 1,2 volts !
Concrètement, si la tension était de 12 volts à l'origine, on aura plus que 10,8V ! C'est un phénomène qui se produit
dans le pont de diode: il y a 4 diodes, mais seules 2 fonctionnent en même temps, donc, on perds 1,2 volts. (et même
1,4 car parfois, la tension de seuil est de 0,7 volts) Presque la tension d'une pile de 1,5 volts ! 1,2 volts, c'est aussi la
tension présente aux borne d'un accu LR6 (type "1,5 volts"). Finalement, on perds pas mal !
Dans un pont diviseur de tension, on peut aussi remplacer R2 par une diode au silicium... Dans un cas précis: celui
de la mesure de température... En effet, la tension de seuil d'une diode au silicium varie très précisément de 2
millivolts pas °C. Et donc, la tension recueillie au point A aussi... C'est donc un excellant capteur de température !

20

ELECTRONIQUE N1

Utilisation d'une diode

Il, existe plusieurs sortes de diodes, mais elle sont souvent semblable: un cylindre avec deux patte et sur lequel il y à
un anneau ou un point. Cette anneau représente la cathode de la diode. C'est lui qui représente la pointe de la flèche:

Figure 2.7

Lorsque vous branchez une diode, vous devez donc branchez le "+" du côté opposer à l'anneau et le "-" du coté de
l'anneau.

NE JAMAIS BRANCHER UNE DIODE DIRECTEMENT AUX BORNE D'UN
GÉNÉRATEUR, car, placer dans son sens passant, le "bon sens", la diode se comporte quasiment comme un fil
électrique et n'oppose presque pas de résistance. Cela créé donc un court-circuit.

Figure 2. 8

21

ELECTRONIQUE N1

Comme pour les résistances, il existes différents types de diodes:

o Les diodes de redressement
o Les pont de diodes
o Les LED ou DEL
o Les photodiodes
o Les diodes Zener
o Les diodes Varicap

 Les diodes de redressements

Ce sont les diodes les plus connues, celles que l'on à vue plus haut.

 Les ponts de diodes

C'est un assemblage particulier entre quatre diodes

 Les L.E.D., ou D.E.L.

Les LED (Light Emitting Diode - Diode à émission de lumière-), ou DEL, en français (Diodes Electroluminescentes),
sont des diodes qui émettent de la lumière lorsque le courant les traversent dans leurs sens passants.

Voici à droite des DELs, de couleurs, grossies (le
diamètre est généralement de 3 ou 5 millimètres.

22

ELECTRONIQUE N1

 Les Photodiodes

Une photodiodes laissent passer le courant en présence de lumière.

Les photodiodes sont brancher DANS LE SENS INVERSE par rapport à une diode normale.
La cathode, représenter par la barre sur le schéma, l'anneau ou le point, ou l'ergot sur le composant, se branche du
côté "+".
Les photodiodes peuvent avoir 2 aspects:
- l'aspect d'une diode normale
- - l'aspect d'une DEL
- Les photodiodes sont sensible, selon le type, soit à la lumière visible (lumière solaire ou artificiel), soit à la
lumière infrarouge ou encore aux deux (attention dans ce cas: si vous faites des barrières infrarouge, la
lumière du soleil (qui de toute façon contient des infrarouges -IR- ne doit pas influencer le montage).
- Dans le cas des photodiodes sensible à la lumière infrarouge, il existe également des diodes émettrice de
rayon infrarouge. tout comme il existe des diodes émettant de la lumière visible (les DELs) !
- Dans le cas des diodes émettant un rayon infrarouge, le schéma est le même que ci-dessus, mais les flèches
sont tournées vers l'extérieur.

 Les diodes Zener

.

Les diodes Zener sont des stabilisateurs de courant continue

Par exemple, si vous voulez alimenter un appareil en 9 Volts, et surtout pas plus que cette tension, vous mettrez une
diodes Zener en parallèle de votre appareil.
Comme il n'existe pas de diodes Zener de 9 V, vous allez utiliser la valeur la plus proche, c'est à dire, 9,1 V.
Remarquez la résistance. Cette résistance est INDISPENSABLE. la diode Zener risque de "griller" sans cette
résistance.
Remarquer également la position de la diode : Cette fois, c'est bien la CATHODE qui est relié au "plus", c'est à
dire, le côté de l'anneau. C'est ce côté que vous devez brancher au "+".
Ce type de diode peut être utiliser, par exemple, pour éviter les pics de tension...

 Les diodes Varicap

ce type de diodes devrait plutôt ce mettre au rang des condensateur ! Mais bon, puisqu'elles portent le nom de
"diode"...

23

ELECTRONIQUE N1

Les diodes varicaps sont de diodes à capacité variable.
Explication: Cette diode se comporte comme un condensateur dont la capacité varie suivant la tension. Comme c'est
une diode, elle est polarisée. Et cette fois, contrairement aux diodes Zener, elle est polarisée normalement: La
cathode (l'anneau) se branche au "-" et l'anode au "+".

Ce type de diodes peut, par exemple, être utilisées pour réaliser des modulations de fréquence (MF ou F.M.).

Au fait, ne vous préoccupez pas du C.O.... Pour le moment, sachez simplement qu'il permet de générer une onde
radio, dont la fréquence dépend, entre autre, de la capacité du condensateur (d'ou l'utilité de la varicap pour changer la
fréquence)

Les codes de marquage sur les diodes:
Il existe deux codes de marquage normalisés: le code J.E.D.E.C. et le code Pro-electron. Ils sont a peu prés respectés,
même si certains fabricants adoptent leur propre code.

o Le code JEDEC est un code couleur qui ressemble a celui des résistances. La diode possede de 2 à
4 bagues. le nom de la diode se détermine de la façon suivante:
~ Le préfixe est généralement 1N
~ Le suffixe se détermine avec la couleur des bagues:

~ Il existe des diodes a 2, 3 ou 4 bagues. Toutes les bagues sont significatives. Par
exemple une diode qui a les bagues suivantes: bleu, rouge, a la référence 1N62.
Dans l'exemple ci contre, la diode a 4 bagues qui sont jaune, marron, jaune, gris. La
diode est donc une 1N4148

~ Si la première bague de la diode est noire, alors il ne faut pas en tenir compte, elle
sert juste a repérer la cathode de la diode.

~ On lit la référence de la diode de la cathode vers l'anode.
Pour repérer la cathode: soit la première bague est plus grosse, soit toutes les bagues
sont regroupées de son coté.

o ~ Alors vous me direz a quoi ça sert d'avoir la référence? Eh bien après vous pouvez faire une
recherche chez les constructeurs (voir la rubrique datasheets), pour avoir les caractéristiques de la
diode.
o Assez souvent, la référence est directement écrite sur la diode.
Par exemple, il y a écrit 1N4148 sur la diode. Cette diode est une diode de signal, c'est a dire qu'elle
sert a transmettre des informations, elle est relativement rapide, mais elle ne peut pas être utilisée
pour redresser une tension (voir la rubrique exercice pour le redresseur de tension), car elle ne laisse
pas passer assez de courant (200 mA)
Pour redresser une tension, on utilise par exemple des 1N4001, ce sont des diodes qui laissent
passer 1A au maximum.

o Le code Pro-electron est cette fois ci représenté par des lettres et des chiffres

24

ELECTRONIQUE N1

Première lettre A: germanium B: silicium C: arséniure de gallium

B: diode a
H: diode pour
variation de E: X: diode multiplicatrice
mesure de Q: diode
Deuxième lettre A: diode de signal capacité diode (varactor ou diode de
champs électroluminescente
(diode tunnel recouvrement)
magnétiques
varicap)

Troisième lettre T: ? (Diode zener) V: ? (Diode zener) W: diode d'écrêtage

o Voila, la troisième lettre y est rarement, et elle ne sert pas a grand chose.

Voici quelques exemples de diodes courantes:
~ BY255 : diode de redressement 3A
~ BZX79C 5V1 : diode zener 0.5W, 5.1V (notez que la tension est écrite en clair)
~ BZT03C 36V: diode zener 3W, 36V

 Compléments divers
o Il faut savoir que tout n'est pas aussi simple que ce j'ai dit précédemment. En effet, le courant
circulant dans la diode est régi par cette formule qui est valable tout le temps:
I = Is(exp(V/Vt)-1). Avec Vt=k.T/q
Avec
I: courant circulant dans la diode en A
Is: courant de fuite en A
V: tension aux bornes de la diode en V
k: constante de Boltzmann
T: température en Kelvin
q: charge de l'électron
Vt=0.025V a 300°Kelvin
Voila, cette formule ne sert pas a grand chose, mais on ne sait jamais!

Remarquez tout de même dans cette formule que la température intervient. Cette propriété des
diodes est utilisée pour faire des sondes de température. (il se vend des diodes "sonde de
température")
o Autre remarque en haute fréquence, la diode devient capacitive, c'est à dire qu'elle se comporte
comme si on mettait un condensateur à ses bornes. C'est cette propriété qui est utilisée pour les
diodes varicap (voir avant).
o Notez que les photos des boîtiers (voir au début) ne peuvent pas renseigner sur le type de diode. On
ne peut par exemple pas dire en regardant le boîtier que telle ou telle diode est une diode zener. Il
faut pour cela regarder la référence inscrite sur la diode.

25

ELECTRONIQUE N1

2.3.2 Schéma et construction.
Une diode a comme symbole celui de la Figure 2-99. La flèche indique le sens que peut prendre le courant
conventionnel en direct. La Figure 2-9 représente également la construction d'une diode. Elle est la
juxtaposition de matériaux semi-conducteurs de types N et P auxquels on a raccordé des broches. Une diode
ne laisse passer le courant que dans un seul sens.

I

A K
A: anode
B: cathode

P N
A K
Figure 2-9

2.3.3 Polarisation en direct.

I conventionnel

Figure 2-10: Polarisation en direct.

Tout le matériel est conducteur, autant du côté P que du côté N, sauf dans la zone de déplétion où il n'y a pas
de porteurs majoritaires. Le champ électrique causé par la pile va s'opposer à celui du dipôle et, par surcroît,
l'annuler.
Les électrons entrent du côté N et pénètrent ensuite dans la zone de déplétion comme électrons libres en
annulant les ions positifs. Ceux qui quittent, du côté P, laissent des trous qui atteignent la zone de déplétion
annulant les ions négatifs. À la jonction, les électrons du côté N tombent dans les trous du côté P et
atteignent la sortie du bloc P par courant de trous. La zone de déplétion n'existe donc plus et toute la diode
est conductrice.

26

ELECTRONIQUE N1

2.3.4 Polarisation en inverse
P N
ARRET

Figure 2-11

Le champ électrique causé par la source s'additionne à celui du dipôle. La zone de déplétion s'épaissit jusqu'à
ce que son potentiel soit égal à celui de la source. La zone de déplétion n'étant pas conductrice, la diode est
bloquée, c'est-à-dire plus un courant ne la traverse.

2.3.5 Caractéristiques des diodes.
En direct.
Pour qu'une diode conduise, une tension minimale d'environ 0,7 volts est requise afin de vaincre la barrière
de potentiel de la jonction. C'est pourquoi on mesure toujours 0.7 volt aux bornes d'une diode en direct. De
plus, une diode a une résistance interne appelée résistance extrinsèque ou en anglais bulk.
Une diode possède aussi des caractéristiques maximales à ne pas dépasser, tels le courant et la tension
maximale en direct. Ce sont les cas où la diode s’échauffe et brûle.
En inverse.
En inverse, une diode se comporte comme un circuit ouvert. Cependant rien n'étant parfait, un léger courant
de fuite est créé à la surface du cristal. La surface du cristal est constituée de liens covalents non-complétés
et celle-ci se comporte comme un matériel de type P en ayant une petite conductivité.
Aussi, comme en direct, un point maximal ne doit pas être franchi: c'est le point d'avalanche. Une diode ne
peut endurer qu'une certaine valeur de voltage en inverse. Si ce voltage est atteint, le courant augmente
rapidement et la diode se détruit.
Courbes ID VS UD.

27

ELECTRONIQUE N1

ID

IFmax

URmax
UD
0,7V
UFmax

en inverse en direct

Figure 2-12: Courbe ID (UD).

28

ELECTRONIQUE N1

2.4 Types de diodes.
2.4.1 Diodes redresseuses.
Un circuit redresseur transforme une tension alternative en une tension pulsée C.C.

D1
RL
Gen

Figure 2-13: Circuit redresseur de base

D1, dans la Figure 2-13, ne laissera
e max. passer que le courant causé par
l'alternance positive .
Lors de l'alternance positive, la diode
se trouvant polarisée en direct laisse
eGén passer un courant dans la charge (RL).
La valeur de la tension maximale aux
bornes de RL sera la tension crête du
générateur moins la barrière de
potentiel de 0,7 V de la jonction de la
diode. Tout le temps que dure
e max. - VD l'alternance positive du générateur, la
diode est en direct et chute 0,7 V. Lors
de l'alternance négative, la diode se
trouve en inverse, bloque et agit
eRL comme un circuit ouvert récoltant toute
la tension du générateur CA à ses
bornes et aucun courant ne traverse RL.

en direct en inverse
0,7V

UD

-es max = PIV

29

ELECTRONIQUE N1

2.4.2 Diode électroluminescente (Del).
Symbole.

forme
fréquente
A K
A
K
Figure 2-14: Diode électroluminescente.

Le semiconducteur utilisé pour la fabrication d’une Del est l’arséniure de gallium ou le phosphore de
gallium. Elle fonctionne à basse tension et à une faible consommation. Près de la jonction, lorsque les
électrons tombent dans les trous, c'est-à-dire descendent de niveau d'énergie, ils émettent de l'énergie, une
partie en chaleur, une partie en lumière. Dans le cas de la Del, c'est le deuxième cas qui est exploité.
On retrouve la Del dans les applications dites optoélectroniques comme par exemple un témoin lumineux ou
un affichage numérique.
Caractéristiques.
La Del est utilisée en direct:

I Del

-3V U Del

2V

en inverse en direct

Figure 2-15: Courbe typique d'une Del.

Calcul du branchement: R = ?

Idel = IR = 20mA
R
UR = 9V - 2V = 7V
9V
R = 7V / 20mA = 350 (360 standard)

Figure 2-16

30

ELECTRONIQUE N1

2.5 EXERCICES
# 1 - Que vaut approximativement la tension aux bornes d'une diode au silicium en direct?
#2- Une tension de 100 V est appliquée en inverse sur une diode. Un courant de 10 mA traverse la diode. Que
vaut sa résistance de coulage en inverse (RR)?
#3- I=?
1k

I

10V

#4- I=?
R1 R3

10k 10k I

R2
10k
20V

#5- I=?
I=?

10k

I
10k
20V

# 6 - Que vaut R?

20mA

R

50V Ud=2V

31

ELECTRONIQUE N1

#7-
a) URL crête = ?
b) IRL crête = ?
c) UR crête de la diode = ?
d) Dessinez les formes d'onde présentes aux bornes de D1 et RL.

D1
RL
1k
eGen.
10Vrms

eGén t

URL t

UD1
t

32

ELECTRONIQUE N1

3. Le Redressement
3.1 Introduction
Un circuit redresseur transforme une tension alternative en une tension CC pulsée. Il existe différents types
de redressement, les uns ayant des avantages par rapport aux autres.

3.2 Redressement demi-onde

+ UD -

+ +

es RL

- -

Figure 3-1: Redressement demi-onde

Lorsque la tension alternative es est positive, elle oblige la diode à conduire. Le demi-cycle positif de es se
retrouve donc aux bornes de la résistance. Lorsque le potentiel es est négatif, la diode est alors polarisée en
inverse et se comporte comme un circuit ouvert. Aucun courant ne parcourt le circuit et le potentiel aux
bornes de la résistance demeure nul. On trouve dans ce circuit les formes d’onde de la Figure 3-2. La
fréquence aux bornes de la résistance est de 50 Hz.

es
is

50Hz

20 ms

es crête - UD

URL

0,7V

UD

-eS crête = PIV

Figure 3-2

33

ELECTRONIQUE N1

3.3 Redressement pleine onde avec un transformateur à prise médiane.

iS 1 + UD1 -

+
eS 1 +

eS 2 URL
-
-

iS 2 + UD2 -

Figure 3-3: Redressement pleine onde avec prise médiane

Un transformateur ayant une prise médiane, lorsqu’elle est branchée à commun, possède deux sorties
inversées l’une par rapport à l'autre. D1 conduit durant l'alternance positive de eS1 tandis que D2 le fait à
son tour durant celle de eS2, 180° plus tard. On retrouve ainsi, aux bornes de RL, l’alternance positive de
eS1 et eS2 l’une à la suite de l'autre, produisant ce qu'on appelle du pleine onde. La fréquence du signal aux
bornes de RL est 100 Hz. Examinez les formes d’onde de la Figure 3-4.

es1
50Hz
is1

es2
is2

50Hz

es crête -0,7V
100Hz
es1 es2
URL
10 ms
20 ms

0,7V

UD1

es1 crête +
es2 crête - 0,7V

0,7V

UD2

es1 crête +
es2 crête - 0,7V
Figure 3-4

34

ELECTRONIQUE N1

3.4 Redressement pleine onde réalisé avec à un pont.

D3 D1

es
+

D2 D4 URL

-

Figure 3-5

+ -
D1 D3
- RL +
es es -
RL +
D2 D4
- +

Figure 3-6

Afin de réaliser cette tâche, ce circuit possède quatre diodes et un transformateur qui n'a pas besoin d'être
pourvu d'une prise médiane. (Figure 3-5).
À la Figure 3-6, D1 et D2 conduisent ensemble lorsque es est positive et on retrouve aux bornes de RL
l'alternance positive de es moins la chute de tension de D1 et D2. On note les polarités aux bornes de RL.
Lorsque es est négative, D3 et D4 conduisent et on retrouve aux bornes de RL l'alternance négative de es.
On note de nouveau les polarités aux bornes de RL. On voit que les polarités sont les mêmes lors des
alternances positives et négatives de es. Le courant circule donc toujours dans le même sens, peu importe les
polarités de es. La Figure 3-7 montre les tensions présentes dans le circuit. La fréquence de l'onde aux
bornes de RL est 100 Hz.

35

ELECTRONIQUE N1

es
is
50Hz
A
B

es crête - 1.4V
100Hz
URL A B

0,7V

UD1,UD2

es crête - 0,7V

0,7V

UD3,UD4

es crête - 0,7V
Figure 3-7

36

ELECTRONIQUE N1

3.5 Redressement pleine onde bipolaire
Ceci est une répétition du redressement pleine onde avec un transformateur à prise médiane. On utilise, en
parallèle, deux circuits de ce genre: pour les alternances positives de es1 et es2 et pour les alternances
négatives es1 et es2. Le circuit alimente deux charges: avec une tension pulsée positive et avec une tension
négative pulsée par rapport à commun. (Figure 3-8).
D1

+
es1
+
URL1
es2 D2 -
-

D3

+
URL2
D4 -

Figure 3-8

eS1
50Hz
iS1

eS2
iS2 50Hz

es crête - 0,7V

es1 es2 100Hz
URL1

URL2 es2 es1 100Hz

es crête - 0,7V

Figure 3-9

37

ELECTRONIQUE N1

Voici la manière courante de dessiner un redressement pleine onde bipolaire.

eS D3 D1 +
1 URL1
-

eS +
2 D2 D4 URL2
-

Figure 3-10

3.6 EXERCICES
# 1 - Quelle est la tension maximale aux bornes de la charge?

220V
36V 20R
50Hz

# 2 - Au #1, quelle est la fréquence du signal aux bornes de la charge?
# 3 - Au #1, quel est le PIV aux bornes de la diode?

RL
220V
50Hz
12,6V ct

# 5 - Au #4, quelle est la fréquence du signal aux bornes de la charge?
# 6 - Au #4, quel est le PIV aux bornes des diodes?

D3 D1

220V
36V
50Hz

D2 D4 RL

# 8 - Aux #7, quelle est la fréquence aux bornes de la charge?

38

ELECTRONIQUE N1

# 9 - Lorsque es1 est positif, est-ce es1 ou es2 qui fournit le courant à RL2?
D1

+
es1
+
RL1
es2 D2 -
-

D3

+
RL2
D4 -

 Dessinez les formes d’onde aux bornes de la 100  et de la 50 

ip 100R
50Vc t
220V
50Hz

50R
60V

39

ELECTRONIQUE N1

4. Le Filtrage
4.1 Principe
Le circuit de filtrage le plus répandu est le celui utilisant un condensateur. Ce dernier est branché à la suite
du redressement. Grâce au condensateur, on retrouve une tension CC fixe à la sortie du bloc d'alimentation.
Le circuit est représenté à la Figure 4-1.
I moy.

+ +
D
es U c harge
C
- -

Figure 4-1 Circuit de base

es crête-0,7V

1 2 3 4

Figure 4-2 Forme d'onde au condensateur et à la charge

En 1: Lors du premier cycle, le condensateur se charge jusqu'à es crête - 0,7 V et accumule ainsi de l'énergie.
En 2: Le condensateur se décharge ensuite dans la charge dépensant ainsi d'une manière étalée l'énergie accumulée
auparavant.
En 3: Le condensateur se recharge en récupérant l'énergie dépensée en 2.
En 4: Lire 2, lire 3, lire 2, lire 3 ....

4.2 Ronflement
La variation de tension aux bornes du condensateur causée par la charge et la décharge est appelée
ronflement. La tension de sortie sera la tension moyenne. La fréquence du ronflement dépendra du type de
redressement utilisé. On exprime la valeur de la tension de ronflement en volts crête-à-crête (er).

Figure 4-3

40

ELECTRONIQUE N1

Usortie CC = U moy. = (es crête - UD) - er / 2
où:
es crête = la tension crête au secondaire du transformateur.
UD = la tension chutée par la ou les diodes du redressement.
er = tension de ronflement crête-à-crête
Indice de ronflement: (Ripple Index).
 = er / U max.
% de ronflement =  x 100%
4.3 Forme d'onde aux bornes de la diode redresseuse
+ UD -

+ +
ID +
es Uc U c harge
C -
- -

Figure 4-4

La forme de la tension aux bornes de la diode se trouve à être, entre la cathode et l'anode, une source CC à
peu près fixe (Uc) en série avec un signal alternatif (es).

41

ELECTRONIQUE N1

Lors du redressement et du filtrage, le
condensateur se déchargeant
es graduellement après avoir été chargé
à es crête - 0,7V, se fait recharger au
travers la diode à l'instant où la
tension es du côté de l'anode est plus
haute que Uc du côté de la
cathode.Une impulsion de courant
traverse la diode le temps de charger
le condensateur et durant cette
U moy impulsion, la diode chute son 0,7 V.
La diode demeure en inverse le reste
Uc et du temps. Lorsque es est à sa valeur
U charge crête en inverse, on atteint le PIV de
la diode (Peak Inverse Voltage). C'est
à ce moment que Uc et es
additionnées créent la plus haute
0,7V tension que la diode aura à endurer en
inverse. Lors d’une réparation, il
UD
faudra choisir la diode redresseuse en
U moy fonction de cette situation. On estime,
dans ce circuit simple, que le PIV est
égal à environ 2 x es crête.
PIV
Temps
durant lequel
condensateur se
le
recharge

ID

Figure 4-5

42

ELECTRONIQUE N1

4.4 Calcul du condensateur
Afin d'évaluer la capacité du condensateur à installer, il faut connaître les besoins du circuit qui sont:
a) La tension et le courant désirés à la charge (U moy. et I moy.).
b) La quantité minimale de ronflement (er).
c) Le type de redressement utilisé (pleine-onde ou demi-onde).

On se rappelle que:
C=Q/V

Le courant par définition est : I = Q / t => Q = I x t
Si on remplace dans l'équation du condensateur:

C=Ixt/V
On voit ainsi que le courant circulant dans un condensateur dépend de combien la tension peut varier entre
deux recharges. Si la tension aux bornes d'un condensateur de 1 Farad varie de 1 Volt en 1 seconde, il y
circule alors un courant de 1 Ampère. En effet, pour qu'un courant circule dans un condensateur, il faut faire
varier la tension à ses bornes. On peut écrire l'équation ainsi:

I = C x V / t
La Figure 4-6 montre l'approximation qui nous permettra de calculer d'une façon simple la valeur du
condensateur. On y voit que:
a) Le temps où le condensateur est rechargé est négligé;
b) Le courant demandé par la charge est considéré constant (ce qui est vrai dans les appareils pratiques).

U t

er
Pente supposée
approximation droite

t
Figure 4-6

En reprenant la formule vue précédemment:

43

ELECTRONIQUE N1

C = I x t / V
où:
I = I moyen (courant qui décharge le condensateur)
t = La période entre deux recharges (1/f ronfl.).
V = La variation de tension aux bornes du condensateur (er).
On trouve ainsi cette formule simple:

C = I moy / ( er x f ronfl. )
où :
f ronfl. = 50 Hz en demi-onde.
= 100 Hz en pleine-onde.
N.B.: Si la source d’alimentation alternative est autre que le secteur (50 Hz), il faudra considérer la
fréquence utilisée. Par exemple, dans les véhicules de transport, les fréquences de 400 Hz et de 1
kHz sont très répandues.
Les approximations nous permettent d'éviter des calculs trigonométriques fastidieux. Les résultats obtenus
sont très raisonnables. À 5% de ronflement, le condensateur calculé a une capacité 5% plus haute qu’en
utilisant le calcul précis. De toute façon sur le marché, la tolérance des condensateurs électrolytiques est de -
20% + 80%.
# 1 - Exemple
200mA

+ +

6,3V R
C
- -

 = 0,05

Figure 4-7

Questions:
a) Que vaut UR crête?
b) Que vaut er?
c) Que vaut UR moyen?
d) Quelle est la valeur du condensateur?

44

ELECTRONIQUE N1

Solution:
UR crête = 6.3V x 1.414 - 0,7 V = 8,2 V
er = 8,2V x 0,05 = 0,41V crête-à-crête
UR moyen = 8,2V - 0,41V / 2 = 8 V
C = Imoy / ( Er x f ronfl. ) (où f ronfl. = 50 Hz)
C = 200 mA / ( 0,41 x 50 Hz ) = 9 756 µF (10 000µF)
# 2 - Exemple

is
ip  = 0,1
220V 200mA
ca 10V
50 Hz

R
C

Figure 4-8

Questions:
a) URmax. = ?
b) er = ?
c) UR moyen = ?
d) C=?
e) ip = ?
f) is = ?

Solutions:
UR max. = 10 Vrms x 1,414 - 1,4 V = 12,7 V
er = 12,7 V x 0,1 = 1,27 V crête-à-crête
UR moy. = 12,7 - 1,27 / 2 = 12,07 V
C = 200 mA / ( 1.27V x 100Hz ) = 1 575 µF
P entrant = P sortant (Transformateur)
Pentrant = P sortant = 200 mA x 12 V (à la charge) = 2,4 W
ip = 2,4 W / 220V = 10,9 mA
is = 2,4W / 10V = 240 mA

45

ELECTRONIQUE N1

Rth
I surge

Uth

Figure 4-9

Il est évident, à cause de la résistance totale du système, que le condensateur ne se chargera pas
complètement lors du premier cycle et la forme du courant circulant dans celui-ci aura la forme suivante:

Umax

Uc, UR

I surge

IDiode

Mise en fonction
Figure 4-10

46

ELECTRONIQUE N1

4.5 Protection:

4.5.1 Par fusible après le bloc:

Bloc Charge
Sortie
Secteur d'alimentation alimentée
C.C.

Figure 4-11

On peut utiliser un fusible à fonte rapide (Fast Blow), pour une protection simple et rapide du circuit et/ou
du bloc d'alimentation. Un fusible à fonte lente (Slow Blow) fait le même travail que précédemment mais ce
type de fusible acceptera des surcharges transitoires. Le facteur de sécurité recommandé est de 1,25. La
valeur du courant maximal du fusible doit être environ 1,25 x le courant demandé normalement par la
charge. Par exemple, si un circuit est fait pour opérer à l ampère, un fusible de 1,25 ampères sera choisi.

4.5.2 Par fusible au primaire du transformateur.

Bloc
Secteur d'alimentation
et c harge

Figure 4-12

Cela permet de protéger le transformateur et le circuit. Si la charge devenait trop importante. Le pont de
redresseur pourrait en souffrir. La surcharge sera stoppée par le fusible au primaire. Il est cependant
conseiller d'utiliser un fusible à fonte lente à cause de la surintensité («I surge») lors de la mise en fonction
de l'appareil.

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ELECTRONIQUE N1

5. Les régulateurs monolithiques
5.1 Introduction
Les divers organes et fonctions qui composent les appareils électroniques modernes sont de plus en plus
modulaires. L'alimentation de ces appareils a fait l'objet de beaucoup d'efforts, de miniaturisation et de
simplification. Nous avons vu dans les modules précédents comment transformer une source d'énergie
alternative en une source d'énergie positive. Cependant, une telle alimentation est à la merci des fluctuations
de la tension du secteur et des soubresauts de l'appareil lui-même. Il est donc important d'obtenir une tension
stable à la sortie du bloc d'alimentation, indépendante des variations de son environnement.
Suite au redressement et au filtrage, on installera donc un régulateur de tension. Auparavant, cette fonction
électronique était plutôt complexe à réaliser et demandait de l'espace. Aujourd'hui, de simples circuits
intégrés à trois broches, et de dimensions très réduites, ont pris la relève.
Plusieurs circuits intégrés à trois broches (entrée, point commun et sortie) sont disponibles sur le marché
dans une grande gamme de tensions et de courants de sortie. Ils offrent une façon simple et peu dispendieuse
de construire une source d'alimentation stable. Leurs principaux avantages sont les suivants.
- Ils sont facile d'usage.
- Ils ne demandent que peu de composants externes.
- Ils sont fiables.
- Ils possèdent une protection thermique interne.
- Ils possèdent une protection contre les courts-circuits.
Ils ont aussi des désavantages. Ils ne peuvent pas tous être peaufinés et leur précision peut varier jusqu'à 5%
par rapport à la valeur nominale. Les valeurs de tension de sortie disponibles sont limitées. La limite en
courant de ces régulateurs n'est pas ajustable; il faut donc considérer les carractéristiques de ceux-ci. Si on
essayait d'augmenter leur capacité de courant maximum de sortie, cela demanderait un réseau externe
encombrant.
Le régulateur de tension positive à trois broches de la famille 7800 est un exemple de régulateur
monolithique. La Figure 5-1 montre l'application standard d'un tel régulateur.
+ U différentielle -

78XX
U entrée
(en provenance Ce Cs
U sortie
du redressement 1uF
et du filtrage) 0,33uF
céramique tantale

Figure 5-1

-Ce élimine l'effet inductif des longs conducteurs.
-Cs améliore la réponse en régime transitoire.
Ces régulateurs sont préréglés à 5, 6, 8, 12, 18 ou 24 volts. Par exemple, un 7805 est un régulateur à 5 volts
et un 7824 est un régulateur à 24 volts.

48

ELECTRONIQUE N1

5.2 Détermination de la tension d'entrée
Ces régulateurs, jusqu'à un certain point, se protégent eux-même. Ils contiennent une protection électronique
considérant la température, la tension différentielle (U entrée - U sortie) et le courant débité à la sortie (voir
la Figure 5-2). Avec l'ajout d'un radiateur thermique approprié, ces circuits intégrés peuvent fournir des
courants au-delà de l'ampère.

Courant de sortie maximal (ampères)

3

2
Tj = 25°C

1
Tj = 125°C

6 12 18 24 30
U entrée - U sortie : Tension différentielle entrée-sortie (volts)
Figure 5-2

La Figure 5-2 est valable seulement pour la série 7800 (positifs) et 7900 (négatifs). Remarquez que les
courbes débutent à 3 volts. Ceci veut dire que la tension différentielle minimale devant être présente est 3
volts; c'est le minimum nécessaire afin d'assurer le fonctionnement du régulateur intégré. Par exemple, un
régulateur 7805, possédant une tension U sortie de 5 volts, doit avoir comme tension minimale d'entrée pour
fonctionner, 5 volts + 3 volts, c’est-à-dire 8 volts. Le maximum est fixé à 35 volts pour tous les régulateurs
de cette famille, sauf le 7824 et 7924 pour qui le maximum est 40 volts.
Sur la Figure 5-2, l'inscription Tj signifie la température de jonction, c’est-à-dire la température à l'interne de
la puce atteinte lors de son fonctionnement. Vous remarquez aussi deux courbes: une à Tj = 25°C et l'autre à
Tj = 125°C. Il est utopique de dire qu'il est possible de conserver la température interne de la puce à 25°C.
On pourrait peut être remplir son bain de glace et boulonner le régulateur à celui-ci. Mais enfin!
La courbe à considérer sérieusement est celle pour laquelle la température indiquée est 125°C. C'est la
température interne qu'il ne faut pas dépasser. Ceci implique, si le régulateur a dissipé une certaine
puissance, l'installation d'un radiateur thermique.

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ELECTRONIQUE N1

# 1 - Exemple
Question
En utilisant la courbe où Tj vaut 125°C, trouvez la tension d'entrée maximale applicable à un régulateur
7805 pour obtenir un courant disponnible de 750mA.
Solution
À la Figure 5-2, 750mA sur la courbe Tj = 125°C coïncide avec 21V.
Uentrée = 5V + 21V = 26V.
# 2 - Exemple
Question
En utilisant la courbe où Tj vaut 125°C, trouver la tension d'entrée maximale applicable à un régulateur 7812
pour obtenir un courant disponnible de 1,5 A.
Solution
A la Figure 5-2, 1,5A sur la courbe Tj = 125°C coïncide avec 9V.
Uentrée = 12V + 9V = 21V.
En examinant la Figure 5-2, on peut aussi remarquer une région de fonctionnement idéale. Cette région se
situe entre 6V et 9V; on y obtient le maximum en disponibilité de courant. Il faut aussi laisser de la place au
ronflement de la tension d'entrée; ce qui justifie la marge inférieure de 6V. Aussi il est sage de garder la
tension différentielle le plus bas possible de façon à limiter la dissipation de puissance du régulateur.

5.3 Détermination du radiateur a installer
Ces régulateurs se présentent installés dans plusieurs sortes de boîtiers différents. Les deux principaux
boîtiers dans lesquels on les retrouve sont le TO-220 et le TO-3. Ces boîtiers sont pourvus d'une fixation en
métal permettant l'installation d'un radiateur thermique.
La dimension physique du radiateur à employer est déterminée par la quantité de chaleur que le régulateur
aura à dégager; il faut donc connaître la puissance à dissiper.
Pd = U différentielle x I sortie
On doit ensuite consulter les caractéristiques du régulateur employé afin de trouver sa résistance thermique
jc. Celle-ci est exprimée en °C/W. Dans un boîtier TO-220, elle vaut 5°C/W et dans un boîtier TO-3, elle
vaut 5,5°C/W.
Si, par exemple, un régulateur installé dans un boîtier TO-220 avait à dissiper 10 watts, quelle serait la
résistance thermique du radiateur à installer?

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ELECTRONIQUE N1

On fait premièrement le dessin suivant
Tj max = 125°C

jc
5°C/W
T = 100°C 10W
sa
?°C/W Circuit
thermique
Ta = 25°C

Figure 5-3

Ta = température ambiante
 jc = résistance thermique de la puce au boîtier
 sa = (le radiateur) = résistance thermique du boîtier à l'ambiant

L'augmentation de température maximale permissible dans ce cas est:
 T = 125°C - 25°C = 100°C.
La résistance thermique totale maximum sera:
ja = 100°C / 10W = 10°C/W
La résistance thermique du radiateur doit donc être au maximum:
sa = 10°C/W - 5°C/W = 5°C/W
Il faut ensuite choisir dans un catalogue (Thermaloy par exemple) le radiateur approprié.
# 1 - Exemple
Question
Installez un régulateur (boîtier TO-220) ayant une tension de sortie de 12V et fournissant un courant de
500mA.
Tj max = 125°C

jc
5°C/W
T = 100°C 4W
sa
?°C/W

Ta = 25°C

Figure 5-4

U entrée = 20V jc = 5°C/W
Ta = 25°C Tj max = 125°C

a) U différentielle = ?
b) Pd = ?
c) sa du radiateur = ?

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