Fiche de révision : Diodes, transistors et AOP

📋 Plan du Cours

1. Fonctionnement et modèles des diodes
2. Transistor bipolaire et polarisation
3. Transistor MOSFET canal N
4. Amplificateurs opérationnels
5. Point de fonctionnement et sécurité

📖 1. Fonctionnement et modèles des diodes

★ À maîtriser

📌 Une diode est traversée par un courant lorsque le potentiel de l’anode est supérieur à celui de la cathode et que la différence de potentiel dépasse la tension seuil.

📐 Formule - Pour une diode, la tension d’alimentation vérifie $V = U_d + U_R + U_{LED}$.

📌 En polarisation inverse, une diode Zener est caractérisée par sa tension Zener $U_z$, tandis qu’en polarisation directe on utilise la tension directe $U_d$.

Compléments

• Lorsque le courant traversant fortement la diode varie, la différence de potentiel à ses bornes reste approximativement constante autour de 0,7 V.

• Avec $V=4\,\mathrm{V}$, $U_d=0{,}7\,\mathrm{V}$, $U_{LED}=2{,}2\,\mathrm{V}$ et $I=0{,}01\,\mathrm{A}$, la résistance vaut $R_1=110\,\Omega$.

• Pour une ampoule de 12 W consommant 2 A, avec $U_d=0{,}7\,\mathrm{V}$ et $U_z=4{,}7\,\mathrm{V}$ en inverse, la tension calculée est $V=10{,}7\,\mathrm{V}$.

💡 Astuce mémo

Anode positive : conduction directe ; anode négative : blocage ou effet Zener

📖 2. Transistor bipolaire et polarisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Transistor bipolaire : Composant à trois électrodes, le collecteur, l’émetteur et la base, commandé en courant par sa base.

★ À maîtriser

📐 Formule - L’effet transistor relie le courant de collecteur au courant de base par $I_C=\beta I_B$, où $\beta$ est le gain en courant du transistor bipolaire.

📌 Pour un transistor NPN, si $V_{BE}\leq 0$, le transistor est bloqué, tandis qu’au-delà de la tension seuil il peut être passant ou saturé.

• Pour un transistor bipolaire saturé, $V_{BE}$ vaut environ 0,6 à 0,7 V et $V_{CE}$ reste faible, avec une valeur dépendant du type de transistor.

Compléments

• En fonctionnement normal d’un transistor PNP, la jonction base-émetteur est polarisée en direct et la jonction base-collecteur en inverse.

💡 Astuce mémo

Courant de base → courant de collecteur → commande du circuit

📖 3. Transistor MOSFET canal N

🔑 Notions clés & Définitions

• Transistor MOSFET canal N : Possède une grille, un drain et une source, et est commandé par la tension entre grille et source.

★ À maîtriser

• Dans un MOSFET canal N, le courant circule du drain vers la source.

📌 Un MOSFET bloqué présente une tension de sortie proche de $V_{CC}$, tandis qu’un MOSFET passant présente une tension de sortie proche de 0 V.

Compléments

• Le transistor MOSFET est souvent utilisé pour l’amplification.

💡 Astuce mémo

Grille commandée en tension, courant entre drain et source

📖 4. Amplificateurs opérationnels

★ À maîtriser

📌 La rétroaction négative d’un amplificateur opérationnel permet un fonctionnement linéaire et réduit son gain en tension.

📐 Formule - Pour un amplificateur non inverseur, le gain en tension vaut $A_v=1+\frac{R_2}{R_1}$.

Compléments

📐 Formule - Dans un montage suiveur, la sortie est reliée directement à l’entrée et le gain vaut $A_v=1$.

• Pour un amplificateur non inverseur, $V_{s1}=V_x\left(1+\frac{R_2}{R_1}\right)=4{,}2\,\mathrm{V}$.

💡 Astuce mémo

Entrée − à la masse : montage non inverseur ; entrée + à la masse : montage inverseur

📖 5. Point de fonctionnement et sécurité

🔑 Notions clés & Définitions

• Point de fonctionnement : Intersection entre la caractéristique du générateur et celle du récepteur.
• Point de polarisation : Intersection entre la droite de charge et la caractéristique de sortie du transistor pour un courant de base choisi.
• Droite de charge : Équation qui traduit le comportement des éléments extérieurs au transistor dans un montage avec transistor bipolaire.

📝 Points essentiels

• La zone de fonctionnement sans danger est définie par:
  • le courant de collecteur maximal
  • la puissance maximale
  • la tension collecteur-émetteur maximale

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des transistors