Description des Composants Électroniques de Base
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Un circuit intégré (CI) est une petite puce de matériau semi-conducteur, un carré de quelques millimètres de surface, sur laquelle les circuits électroniques sont généralement fabriqués par photolithographie. Il est protégé dans un boîtier en plastique ou en céramique. Ce boîtier possède des broches métalliques spéciales pour établir des connexions entre la puce et un circuit imprimé.
Types de Circuits Intégrés
Il existe trois types de circuits intégrés :
- Circuits monolithiques : Ils sont fabriqués sur un cristal unique, généralement en silicium, mais existent aussi en germanium, arséniure de gallium, silicium-germanium, etc.
- Circuits hybrides à couches minces : Très similaires aux circuits monolithiques, ils contiennent aussi des composants difficiles à fabriquer avec la technologie monolithique. De nombreux convertisseurs A/N et N/A sont fabriqués en technologie hybride, en attendant que les progrès technologiques permettent d'obtenir des résistances précises.
- Circuits hybrides à couches épaisses : Ils sont assez éloignés des circuits monolithiques. Ils contiennent généralement des composants discrets (par exemple, transistors, diodes, etc.) sur un substrat diélectrique, interconnectés par des pistes conductrices. Les résistances sont déposées par sérigraphie et ajustées par découpe laser. L'ensemble est enveloppé dans des boîtiers en plastique ou en métal, en fonction de la dissipation de puissance requise. Dans de nombreux cas, le boîtier n'est pas "moulé", mais est simplement une résine époxy qui protège le circuit. On trouve sur le marché des circuits hybrides pour les modules RF, l'alimentation, les circuits de puissance pour l'automobile, etc.
Classification des Circuits Intégrés
- SSI (Small Scale Integration) : 10 à 100 transistors
- MSI (Medium Scale Integration) : 101 à 1 000 transistors
- LSI (Large Scale Integration) : 1 001 à 10 000 transistors
- VLSI (Very Large Scale Integration) : 10 001 à 100 000 transistors
- ULSI (Ultra Large Scale Integration) : 100 001 à 1 000 000 transistors
- GLSI (Giga Scale Integration) : Plus d'un million de transistors
Les Bobines (Inducteurs)
Les bobines sont des composants passifs à deux bornes qui génèrent un flux magnétique lorsqu'elles sont traversées par un courant électrique. Elles sont fabriquées par enroulement d'un fil sur un noyau de matériau ferromagnétique ou sur de l'air. Leur unité de mesure est le Henry (H) dans le Système international, mais on utilise souvent les sous-multiples mH (millihenry) et µH (microhenry). |
Types de Bobines1. Bobines FixesBobines à base aérienneLe conducteur est enroulé sur un support creux qui est ensuite retiré, donnant à la bobine un aspect similaire à un ressort. Elles sont utilisées à des fréquences élevées. Une variante est la bobine sur support non cylindrique, qui diffère par l'isolation des spires et la présence d'un support qui n'est pas nécessairement cylindrique. Elle est utilisée lorsque de nombreuses spires sont nécessaires. Ces bobines peuvent avoir des prises intermédiaires, et peuvent alors être considérées comme deux bobines ou plus enroulées sur un support et connectées en série. Elles sont également utilisées pour les hautes fréquences. Bobines à base solide (Noyau ferromagnétique)Les valeurs d'inductance sont plus élevées que les précédentes en raison de leur niveau élevé de perméabilité magnétique. Le noyau est habituellement en matériau ferromagnétique. Les plus utilisés sont la ferrite et le FERROXCUBE. Lorsqu'il s'agit de gérer des puissances considérables et des fréquences basses, on utilise des noyaux similaires à ceux des transformateurs (en particulier pour l'alimentation). Les sections des noyaux peuvent prendre la forme E-I, U-I, E-M, ou L. Autres types spécifiques
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Le Transformateur
Le transformateur est une machine électrique qui peut augmenter ou diminuer la tension dans un circuit électrique à courant alternatif, tout en conservant la fréquence. La puissance qui entre dans la machine, dans le cas d'un transformateur idéal (c'est-à-dire sans pertes), est égale à celle obtenue à la sortie. Les machines réelles présentent un faible pourcentage de pertes, selon leur conception, leur taille, etc.
Les transformateurs sont des dispositifs basés sur le phénomène de l'induction électromagnétique et se composent, dans leur forme la plus simple, de deux bobines enroulées sur un noyau fermé en fer doux ou en fer au silicium. Les bobines ou enroulements sont appelés primaire et secondaire, applicables respectivement à l'entrée et à la sortie du système en question. Il existe aussi des transformateurs à plusieurs enroulements ; dans ce cas, il peut y avoir un enroulement « tertiaire », souvent à une tension inférieure à celle du secondaire.
Le Transistor
Le transistor est un dispositif à semi-conducteurs qui agit comme amplificateur, oscillateur, commutateur ou redresseur. Le terme « transistor » est une contraction de l'anglais « transfer resistance » (résistance de transfert). Actuellement, les transistors sont présents dans presque tous les appareils domestiques : radios, téléviseurs, magnétophones, lecteurs audio et vidéo, fours à micro-ondes, machines à laver, automobiles, équipements de réfrigération, alarmes, montres à quartz, ordinateurs, calculatrices, imprimantes, lampes fluorescentes, appareils à rayons X, scanners, échographie, lecteurs MP3, téléphones cellulaires, etc.
La Diode
Une diode (du grec : deux chemins) est un dispositif semi-conducteur qui permet le passage du courant électrique dans un seul sens, avec des caractéristiques similaires à un interrupteur. Sous forme simplifiée, la caractéristique d'une diode (I-V) se compose de deux régions : en dessous d'une certaine différence de potentiel, elle se comporte comme un circuit ouvert (sans connexion), et au-dessus, comme un circuit fermé avec une résistance électrique très faible.
L'Interrupteur Électrique
Un interrupteur électrique est un dispositif utilisé pour dévier ou interrompre le flux de courant électrique. Dans le monde moderne, il existe d'innombrables applications, allant d'un simple interrupteur qui éteint ou allume une ampoule, à un interrupteur de transfert automatique complexe, commandé par ordinateur et multi-couches.
Sa forme la plus simple se compose de deux contacts métalliques et d'un actionneur. Les contacts, habituellement séparés, se rejoignent afin de permettre le passage du courant. L'actionneur est la partie mobile qui, dans une certaine position, met la pression sur les contacts pour les maintenir ensemble.
Classification des Interrupteurs
Boutons Poussoirs
Aussi connus sous le nom d'interrupteurs instantanés. Avec ce type d'interrupteur, l'utilisateur doit maintenir la pression sur l'actionneur pour que les contacts soient fermés. Un exemple de son utilisation peut être trouvé dans les sonnettes des maisons.
Nombre de Pôles
C'est la quantité de circuits que contrôle l'interrupteur. Un interrupteur unipolaire simple est celui utilisé pour allumer une lampe. Il existe des interrupteurs à 2 pôles ou plus. Par exemple, si nous allumons un moteur de 220 volts et une lumière de 12 volts, nous aurons besoin d'un interrupteur à 2 pôles : un pôle pour le circuit 220 volts et un pour le 12 volts.
Nombre de Positions (Voies)
C'est le nombre de positions que possède un interrupteur. Par exemple, un interrupteur simple est utilisé pour allumer une lampe dans une position, tandis que l'autre est éteinte.
Ils existent à 2 ou plusieurs voies. Un exemple d'interrupteur à 3 voies est celui que nous pourrions utiliser pour contrôler un feu de circulation, allumant une ampoule de chaque couleur pour chacune des positions ou des voies.
Combinaisons
Il est possible de combiner les trois classes précédentes pour créer différents types d'interrupteurs (par exemple, un interrupteur DPDT).
La Résistance Électrique
On appelle résistance électrique, le plus souvent symbolisée par R, la difficulté ou l'opposition qu'un corps oppose au passage d'un courant électrique qui le traverse. Dans le Système international d'unités, sa valeur est exprimée en ohms, désignée par la lettre grecque oméga majuscule (Ω). Pour la mesurer, il existe plusieurs méthodes, parmi lesquelles l'utilisation d'un ohmmètre.
Cette définition est valable pour le courant continu (CC) et alternatif (CA) dans le cas d'éléments purement résistifs, c'est-à-dire sans composante inductive ou capacitive. Lorsque des composants réactifs existent, l'opposition présentée au passage du courant est appelée impédance.
Selon l'ampleur de cette opposition, les substances sont classées comme conducteurs, isolants et semi-conducteurs. Il existe aussi des matériaux dans lesquels, sous certaines conditions de température, se produit un phénomène appelé supraconductivité, où la valeur de résistance est pratiquement nulle.
Le Condensateur Électrique
Dans l'électricité et l'électronique, un condensateur est un composant passif qui stocke l'énergie électrique. Il se compose d'une paire de surfaces conductrices en position d'influence totale (c'est-à-dire que toutes les lignes de champ électrique partent de l'une pour s'arrêter sur l'autre), généralement sous la forme de feuilles, de cylindres ou de plaques, séparées par un matériau diélectrique (qui agit comme un isolant et réduit le champ électrique) ou le vide. Suite à l'application d'une différence de potentiel (DDP), ces surfaces acquièrent une certaine charge électrique, l'une des plaques devenant négative et l'autre positive (la charge totale stockée étant égale à zéro).