Résistance
Ce dipôle est caractérisé par une relation de proportionnalité entre
l'intensité I
qui traverse le dipôle et
la tension U appliquée
à ses bornes. Le coefficient de proportionnalité est la résistance en ohm du dipôle (symbole Ω). La loi d'Ohm s'écrit :
avec U en volt, R en ohm et I en ampère.
On doit vérifier que la puissance dissipée
en fonctionnement ne dépasse la valeur
maximale spécifiée.
Les bagues de couleur indiquent la valeur de la résistance en ohm.
Potentiomètre
Un potentiomètre comporte 3 bornes. On mesure une résistance fixe, caractéristique du composant,
entre 2 des bornes. La troisième est un contact intermédiaire entre les 2
premières bornes. On peut régler la position de ce contact. Un potentiomètre peut être utilisé
comme une résistance variable en utilisant 2 bornes, ou
comme un diviseur de tension en utilisant les 3 bornes.
Un potentiomètre est caractérisé par la valeur fixe de sa résistance et par la puissance maximale qu'il peut
dissiper
.
Condensateur
Un condensateur est constitué de deux surfaces conductrices séparées par un isolant d'épaisseur faible. Lorsqu'on applique une tension entre les
deux armatures du condensateur, des charges de signes opposés s'accumulent sur chaque face. On caractérise un condensateur par sa capacité C :
où U est la tension en volt entre les deux armatures et Q la charge en coulomb. La capacité est mesurée en farad.
On doit vérifier que la tension aux bornes du condensateur ne dépasse pas la valeur maximale spécifiée.
L'intensité I en ampère qui entre dans le condensateur est la dérivée par rapport au temps de la charge Q (débit de charge par seconde). On a donc :
où dU/dt est la dérivée de la tension U par rapport au temps (vitesse de variation de la tension en volt par seconde).
Certains condensateurs sont fabriqués par oxydation d'une des armatures par un électrolyte. On doit parfois respecter une polarité pour ces condensateurs.
On ne peut donc pas appliquer une tension alternative aux bornes de ces condensateurs. Leur intérêt est qu'il permettent d'obtenir une grande capacité avec
un petit volume du composant car l'isolant entre les armatures a une très faible épaisseur.
Bobine
Une bobine crée un champ magnétique lorsqu'elle est parcourue par un courant. Lorsque
ce champ magnétique varie, une tension apparait aux bornes de la bobine, même si la résistance du fil métallique
est quasiment nulle.
C'est le phénomène d'auto induction. Une bobine est caractérisée par son inductance L :
où dI/dt est la dérivée par rapport au temps de l'intensité (vitesse de variation de I en ampère par seconde). L'unité d'inductance est le henry (H).
Diode
Une diode est un dispositif en matériau semi-conducteur (silicium, germanium, arséniure de gallium, phosphure d'indium, ...) qui laisse passer le courant dans un sens mais pas dans l'autre. Une diode est caractérisée par sa tension de seuil, de l'ordre de 0,6 volt pour une diode en silicium (jonction PN), de l'ordre de 0,15 volt pour une diode Schottky (jonction métal-semiconducteur). La tension de seuil est la tension aux bornes de la diode à partir de laquelle un courant notable (1 mA) circule dans le sens passant. La diode est également caractérisée par l'intensité maximale qu'elle accepte dans le sens passant et la tension inverse maximale (sens bloquant). Une autre caractéristique est la durée de la transition d'un état passant à un état bloquant, importante pour des applications hautes fréquences.
Une application courante des diodes est de redresser une tension alternative pour obtenir une tension continue. On peut redresser efficacement une tension alternative en utilisant 4 diodes qui forment un pont. On applique la tension alternative entre les 2 bornes A1 et A2, et on obtient la tension redressée entre les bornes + et - du pont.
Transistor
Un transistor est un dispositif en
matériau semi-conducteur
qui comporte 3 bornes : Base, Collecteur, Emetteur.
Il existe deux familles de transistors : NPN et PNP. Normalement, pour un transistor NPN, on commande l'intensité Ic > 0
qui circule entre le collecteur et l'émetteur par l'intensité Ib > 0 qui circule entre la base et l'émetteur. Le transistor
est caractérisé par son gain hfe :
Ic = hfe . Ib
Le gain hfe est supérieur à 100 pour les transistors de faible puissance.
Un transistor PNP fonctionne de la même façon, mais toutes les tensions et tous les courants sont inversés.
Un transistor peut servir à amplifier une tension variable, ou peut servir comme composant de base pour
constituer des circuits logiques : niveau 0 (0 volt) et niveau 1 (5 volts). Une
analogie hydraulique du fonctionnement
du transistor aide à sa compréhension.
Circuit intégré
Les circuits intégrés proposent des fonctions élaborées, soit pour des applications analogiques (tensions variables),
soit pour des fonctions logiques et de calcul (état 0 et état 1 pour les entrées et les sorties). Un circuit intégré
est constitué de nombreux transistors, diodes et résistances. Les condensateurs et les inductances sont plus difficiles
à intégrer du fait de leur dimension. On peut également intégrer des sources et des capteurs optiques.
Le circuit photographié possède 2 mémoires à 2 états, avec des possibilités de remise à zéro, d'inhibition, ... Il peut
être utilisé en cascades pour compter des impulsions.
La diversité des circuits intégrés commercialisés est gigantesque, de la simple porte logique ou de l'amplificateur
opérationnel au processeur ou au microcontrôleur.
