Course: Électronique Générale | Portail Enseignement en ligne ENPO-MA

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Représentation du cours

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  Fiche contact
  
  Select activity Présentation de l'auteur
  
  Enseignant : Dr. Mohammed Yassine DENNAI
  
  Faculté : Sciences de la technologie
  Département : Génie Électrique
  Cible visée : étudiants de deuxième année en classe préparatoire.
  Intitulé du cours : Électronique Générale
  Crédit :03
  Coefficient : 03
  VHS : 15h00
  Horaire : Dimanche : 08h15-13h00
  Salle : SP101
  Enseignant : TD: Dr. M. Y. DENNAI
  Contact : par mail à mohammed-yassine.dennai@enp.oran.dz
  Disponibilité : Au département de GE : dimanche, lundi, jeudi de 13h00 -14h00
  Réponse sur le forum : toute interrogation liée au TD doit être soumise sur le forum approprié afin que chacun puisse bénéficier de ma réponse. Je m'engage à répondre aux questions dans un délai de 48 heures.
  Par courriel, je m'engage à répondre dans les 48 heures, sauf imprévu. Je rappelle que le forum est le principal moyen de communication, et le courriel doit être utilisé uniquement pour des urgences, comme des problèmes d'accès à la plateforme.
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  Objectifs
  
  Select activity Objectifs Généraux
  
  Objectifs généraux du cours : Électronique Générale
  
  À l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de :
  
  Définir les notions de base de l'électronique : bandes d'énergie, bande interdite, dopage, jonction PN et diode. (Connaissance)
  
  Expliquer le mécanisme de formation de la zone de déplétion dans une jonction PN et le fonctionnement de la diode en polarisation directe et inverse. (Compréhension)
  
  Calculer la concentration intrinsèque nᵢ, la position du niveau de Fermi et les densités de porteurs après dopage. (Application)
  
  Appliquer les modèles de la diode (idéale, à seuil, avec résistance dynamique) pour calculer le courant et la tension dans un circuit simple. (Application)
  
  Déterminer le point de fonctionnement d'une diode par la méthode de la droite de charge. (Analyse)
  
  Comparer les diodes spéciales (LED, Zener, Schottky, Varicap) et justifier le choix d'une diode pour une fonction donnée. (Analyse)
  
  Tracer le diagramme des bandes d'énergie d'un semi-conducteur intrinsèque, de type N et de type P. (Synthèse)
  
  Concevoir un montage simple à diodes : redresseur ou stabilisateur de tension à diode Zener. (Synthèse)
  
  Select activity Objectifs du chapitre 1 : Les semi-conducteurs
  
  Objectifs du chapitre 1 : Les semi-conducteurs
  
  À la fin de ce chapitre, l'étudiant sera capable de :
  
  1. Connaissance
  
  Définir un semi-conducteur, la bande interdite (gap) et le dopage.
  
  Classer un matériau en conducteur, semi-conducteur ou isolant.
  
  Citer un dopant de type N et un dopant de type P.
  
  2. Compréhension
  
  Expliquer la différence entre un semi-conducteur intrinsèque et un semi-conducteur extrinsèque.
  
  Décrire, à l'aide d'un schéma, la jonction PN et sa zone de déplétion.
  
  Expliquer l'effet de la température sur le nombre de porteurs libres.
  
  3. Application
  
  Calculer la concentration intrinsèque nᵢ pour le silicium et le germanium.
  
  Déterminer les concentrations n et p dans un semi-conducteur dopé.
  
  Placer le niveau de Fermi sur un diagramme de bandes.
  
  4. Analyse
  
  Comparer le comportement de la jonction PN en polarisation directe et en polarisation inverse.
  
  Expliquer l'effet du dopage sur les porteurs majoritaires et minoritaires.
  
  Interpréter la variation de la barrière de potentiel.
  
  5. Synthèse
  
  Tracer le diagramme des bandes complet d'une jonction PN.
  
  Prévoir la variation de la zone de déplétion quand la tension appliquée change.
  
  Select activity Objectifs du chapitre 2 : La diode à jonction
  
  Objectifs du chapitre 2 : La diode à jonction
  
  À la fin de ce chapitre, l'étudiant sera capable de :
  
  1. Connaissance
  
  Définir la tension de seuil, le courant de saturation I_S, la résistance dynamique R_D et la tension Zener V_Z.
  
  Citer les symboles de la diode normale, de la diode Zener et de la LED.
  
  Énoncer la relation de Shockley.
  
  2. Compréhension
  
  Expliquer le fonctionnement de la diode en direct et en inverse à partir de la caractéristique I_D(V_D).
  
  Illustrer les modèles équivalents de la diode (idéale, à seuil, avec résistance).
  
  Décrire le rôle de la diode Zener dans la stabilisation d'une tension.
  
  3. Application
  
  Calculer le courant direct d'une diode avec le modèle idéal ou le modèle à seuil.
  
  Déterminer le point de fonctionnement à l'aide de la droite de charge.
  
  Estimer la tension de sortie d'un redresseur.
  
  4. Analyse
  
  Déterminer l'état (passante ou bloquée) de chaque diode dans un circuit simple.
  
  Distinguer les zones de fonctionnement d'une diode Zener.
  
  Comparer la précision des différents modèles de la diode.
  
  5. Synthèse
  
  Proposer un montage redresseur simple ou double alternance.
  
  Concevoir un stabilisateur à diode Zener (choix de V_Z et de R_S).
  
  Dimensionner un circuit d'alimentation d'une LED.
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  Vidéo de présentation du cours
  
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  Vidéo File
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  Introduction
  
  Select activity Introduction
  
  Le module d'Électronique Générale couvre les principes fondamentaux de l'électronique, en introduisant les composants de base tels que les résistances, condensateurs, diodes, et transistors. Il permet aux étudiants de comprendre les lois de l'électricité, la relation entre courant, tension et résistance, et l'analyse des circuits électroniques. Ce module est essentiel pour acquérir une base solide dans la conception et le diagnostic des circuits électriques et électroniques. L'étude des semi-conducteurs et des diodes à jonction, ainsi que des applications pratiques comme les circuits amplificateurs et rectificateurs, forme le cœur du module. Les étudiants apprennent à utiliser ces composants dans des circuits simples et à comprendre leur comportement dans différentes configurations de polarisation. Ce module est un prérequis pour des études avancées en électronique, permettant de saisir les concepts de base qui soutiennent la conception de systèmes électroniques complexes utilisés dans des domaines tels que les télécommunications, l'automatisation et l'informatique.
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  Pré-requis
  
  Select activity Pré-requis
  
  Pré-requis:
  
  Pour suivre ce cours (chapitres 1 et 2), l'apprenant doit être capable de :
  
  Reconnaître les grandeurs électriques de base : courant, tension, résistance et puissance.
  
  Appliquer la loi d'Ohm dans un circuit simple.
  
  Identifier un montage en série et un montage en parallèle.
  
  Utiliser les lois des nœuds et des mailles pour analyser un circuit.
  
  Lire un graphe et une caractéristique courant-tension.
  
  Décrire la structure de l'atome et le rôle des électrons de valence.
  
  Expliquer les notions de charge, de champ et de potentiel électriques.
  
  Manipuler les puissances de 10, les logarithmes et les exponentielles.
  
  Convertir les unités utilisées en électronique (V, mA, kΩ, eV…).
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  Test de Pré-requis
  
  Select activity Commencer le test
  
  Commencer le test Quiz
Select section Table des matières:

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Table des matières:
- Select activity Table des matières:
  
  Objectifs
  Introduction
  Pré-requis
  Test de pré-requis
  I Chapitre 1 : Semi-conducteurs
  1. Rappels sur la structure de la matière :
  2. Bandes d'énergie :
  3. Classification des matériaux :
  3.1. Conducteurs :
  3.2. Isolants :
  3.3. Semi-conducteurs :
  4. Semi-conducteurs purs ou intrinsèques :
  4.1. Définition :
  4.2. Relation entre les concentrations :
  5. Semi-conducteurs dopés ou extrinsèques :
  5.1. Dopage des semi-conducteurs :
  5.2. Semi-conducteur extrinsèque de type N :
  5.3. Semi-conducteur extrinsèque de type P :
  6. Explications (vidéo)
  7. Résumé et conclusions :
  Test d'évaluation (Chapitre 1)
  Fiche de TD N°1 :
  Glossaire (Chapitre 1)
  Abréviations (Chapitre 1)
  Références (Chapitre 1)
- Select activity Chapitre 2: Diode à jonction
  
  II Chapitre 2: Diode à jonction
  1. Introduction :
  2. Historique :
  3. Constitution et symbole graphique de la diode :
  3.1. Constitution :
  3.2. Symbole :
  4. Polarisation de la diode :
  5. Caractéristique courant-tension d'une diode :
  6. Caractéristiques de la diode :
  7. Droite de charge et point de fonctionnement de la diode :
  8. Détermination de l'état d'un réseau de diodes à cathodes ou anodes communes :
  9. Stabilisation par la diode Zener:
  9.1. Symbole :
  9.2. Caractéristique :
  9.3. Modèle équivalent de la diode Zener :
  10. Explications (vidéo)
  11. Résumé :
  Test d'évaluation (Chapitre 2)
  Fiche de TD N°2 :
  Glossaire (Chapitre 2)
  Abréviations (Chapitre 2)
  Références (Chapitre 2)
  Test de sortie
  Conclusion générale
Select section Chapitre 1: Semiconducteurs

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Chapitre 1: Semiconducteurs
- Select activity I Chapitre 1 : Semi-conducteurs
  
  I Chapitre 1 : Semi-conducteurs Page
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  Introduction
  
  Select activity Introduction
  
  En physique des semi-conducteurs, une jonction PN désigne une zone du cristal où le dopage varie brusquement, passant d'un dopage P à un dopage N. Lorsque la région dopée P est mise en contact avec la région N, les électrons et les trous diffusent spontanément de part et d'autre de la jonction, créant ainsi une zone de déplétion où la concentration en porteurs libres est quasiment nulle. La largeur de la zone de déplétion varie avec la tension appliquée de part et d'autre de la jonction. Plus cette zone est courte, plus la résistance de la jonction est faible [1].
  
  Ce chapitre est consacré aux semi-conducteurs, la jonction PN et autres thèmes relatifs au sujet.
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  1. Rappels sur la structure de la matière :
  
  Select activity 1. Rappels sur la structure de la matière :
  
  1. Rappels sur la structure de la matière : Page
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  2. Bandes d'énergie :
  
  Select activity 2. Bandes d'énergie :
  
  2. Bandes d'énergie : Page
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  3. Classification des matériaux :
  
  Select activity 3. Classification des matériaux :
  
  3. Classification des matériaux : Page
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  4. Semi-conducteurs purs ou intrinsèques :
  
  Select activity 4.1. Définition :
  
  4.1. Définition : Page
  
  Select activity 4.2. Relation entre les concentrations :
  
  4.2. Relation entre les concentrations : Page
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  5. Semi-conducteurs dopés ou extrinsèques :
  
  Select activity Semi-conducteurs dopés ou extrinsèques :
  
  Semi-conducteurs dopés ou extrinsèques : Page
  
  Select activity 5.1. Dopage des semi-conducteurs :
  
  5.1. Dopage des semi-conducteurs :
  
  Select activity 5.2. Semi-conducteur extrinsèque de type N :
  
  5.2. Semi-conducteur extrinsèque de type N : Page
  
  Select activity 5.3. Semi-conducteur extrinsèque de type P :
  
  5.3. Semi-conducteur extrinsèque de type P : Page
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  6. Explications (vidéo)
  
  Select activity Explications (vidéo)
  
  Explications (vidéo) URL
  
  Classification des semi-conducteurs (intrinsèques/extrinsèques, de type P/de type N)
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  7. Résumé et conclusions :
  
  Select activity 7. Résumé et conclusions :
  
  7. Résumé et conclusions : Page
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  Test d'évaluation (Chapitre 1)
  
  Select activity Test d'évaluation (Chapitre 1)
  
  Test d'évaluation (Chapitre 1) Quiz
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  Fiche de TD N°1 :
  
  Select activity Fiche de TD N°1 :
  
  Fiche de TD N°1 : File
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  Glossaire (Chapitre 1)
  
  Select activity Dopage
  
  Dopage Glossary
  
  Select activity La forme cristalline
  
  La forme cristalline Glossary
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  Abréviations (Chapitre 1)
  
  Select activity BC : Bande de conductionBI : Bande interditeBV : B...
  
  BC : Bande de conduction
  BI : Bande interdite
  BV : Bande de valence
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  Références (Chapitre 1)
  
  Select activity [1] Kang, H., & Liu, S. (2003). The physics of sem...
  
  [1] Kang, H., & Liu, S. (2003). The physics of semiconductor devices and their application in modern electronics. IEEE Transactions on Electron Devices, 50(6), 1257-1265.
  Cet article explique en détail le fonctionnement des jonctions PN, la diffusion des électrons et des trous, la formation de la zone de déplétion, ainsi que l'impact de la tension appliquée sur la largeur de cette zone et la résistance de la jonction.
  
  [2] Ashcroft, N. W., & Mermin, N. D. (1976). Solid State Physics. Saunders College Publishing.
  Ce livre traite des concepts fondamentaux de la physique des solides, y compris la répartition des électrons dans les bandes d'énergie, les bandes interdites et leur influence sur la conductivité et les propriétés électriques des matériaux.
  
  [3] Kang, H., & Liu, S. (2003). The physics of semiconductor devices and their application in modern electronics. IEEE Transactions on Electron Devices, 50(6), 1257-1265.
  Cet article explique en détail le fonctionnement des jonctions PN, la diffusion des électrons et des trous, la formation de la zone de déplétion, ainsi que l'impact de la tension appliquée sur la largeur de cette zone et la résistance de la jonction.
Select section Chapitre 2: Diode à jonction

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Chapitre 2: Diode à jonction
- Select activity II Chapitre 2: Diode à jonction
  
  II Chapitre 2: Diode à jonction Page
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  1. Introduction
  
  Select activity 1. Introduction :
  
  La diode à jonction est un composant électronique fondamental constitué de deux types de semi-conducteurs (type n et type p) réunis pour former une jonction. Elle permet au courant de circuler dans un seul sens lorsqu'elle est en polarisation directe et bloque le courant lorsqu'elle est en polarisation inverse. Ce chapitre se concentre sur le fonctionnement des diodes à jonction, leurs caractéristiques électriques et leurs applications dans des circuits tels que les rectificateurs et les régulateurs de tension. La diode à jonction est un élément clé dans la gestion du flux de courant et dans le traitement du signal dans de nombreux dispositifs électroniques.
  
  La diode fait partie des composants indispensables de l'électronique. Nous retrouvons dans toutes les applications mettant en œuvre : une conversion alternative-continue (redresseur), détecteur crête, les circuits d'aide à la commutation, etc...
  
  Il existe deux grandes familles de diodes :
  
  Les diodes à jonction.
  
  Les diodes Zener.
  
  Nous étudierons dans ce cours les deux familles de diodes
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  2. Historique :
  
  Select activity 2. Historique
  
  2. Historique Page
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  3. Constitution et symbole graphique de la diode :
  
  Select activity 3. Constitution et symbole graphique de la diode
  
  3. Constitution et symbole graphique de la diode Page
  
  Select activity 3.1. Constitution :
  
  3.1. Constitution : Page
  
  Select activity 3.2. Symbole :
  
  3.2. Symbole : Page
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  4. Polarisation de la diode :
  
  Select activity 4. Polarisation de la diode :
  
  4. Polarisation de la diode : Page
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  5. Caractéristique courant-tension d'une diode :
  
  Select activity 5. Caractéristique courant-tension d'une diode :
  
  5. Caractéristique courant-tension d'une diode : Page
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  6. Caractéristiques de la diode :
  
  Select activity 6. Caractéristiques de la diode :
  
  6. Caractéristiques de la diode : Page
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  7. Droite de charge et point de fonctionnement de la diode :
  
  Select activity 7. Droite de charge et point de fonctionnement de la diode :
  
  7. Droite de charge et point de fonctionnement de la diode : Page
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  8. Détermination de l'état d'un réseau de diodes à cathodes ou anodes communes :
  
  Select activity 8. Détermination de l'état d'un réseau de diodes à cathodes ou anodes communes :
  
  8. Détermination de l'état d'un réseau de diodes à cathodes ou anodes communes : Page
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  9. Stabilisation par la diode Zener:
  
  Select activity 9. Stabilisation par la diode Zener:
  
  9. Stabilisation par la diode Zener: Page
  
  Select activity 9.1. Symbole :
  
  9.1. Symbole : Page
  
  Select activity 9.2. Caractéristique :
  
  9.2. Caractéristique : Page
  
  Select activity 9.3. Modèle équivalent de la diode Zener :
  
  9.3. Modèle équivalent de la diode Zener : Page
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  10. Explications (vidéo)
  
  Select activity Explication (Vidéo)
  
  Explication (Vidéo) URL
  
  Fonctionnement d'une diode : la jonction PN (avec animation)
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  11. Résumé :
  
  Select activity 11. Résumé :
  
  11. Résumé : Page
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  Test d'évaluation (Chapitre 2)
  
  Select activity Test d'évaluation (Chapitre 2)
  
  Test d'évaluation (Chapitre 2) Quiz
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  Fiche de TD N°2 :
  
  Select activity Fiche de TD N°2 :
  
  Fiche de TD N°2 : File
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  Glossaire (Chapitre 2)
  
  Current week
  
  Select activity Diode à jonction
  
  Diode à jonction Glossary
  
  Une diode à jonction est un composant électronique constitué de deux types de semi-conducteurs différents (typiquement type n et type p) qui forment une jonction. Cette diode permet au courant de circuler dans un seul sens lorsqu'elle est en polarisation directe, et bloque le passage du courant lorsqu'elle est en polarisation inverse. Elle est caractérisée par une tension de seuil en polarisation directe et une tension de claquage en polarisation inverse. La diode à jonction est utilisée dans de nombreuses applications, telles que les rectificateurs (conversion du courant alternatif en courant continu), les régulateurs de tension, et la protection contre les surtensions.
  
  Select activity Diode Zener
  
  Diode Zener Glossary
  
  Une diode semi-conductrice conçue pour permettre le passage du courant dans un sens, tout en présentant une tension Zener spécifique dans le sens inverse, permettant ainsi la régulation de la tension. Elle est couramment utilisée pour la stabilisation de la tension et la protection contre les surtensions
  
  Select activity Dipôle
  
  Dipôle Glossary
  
  Un dipôle est un système constitué de deux charges opposées, de même grandeur mais de signes opposés, séparées par une certaine distance. Il peut s'agir de charges électriques (comme dans un dipôle électrique), ou de pôles magnétiques (comme dans un dipôle magnétique).
  
  Dans le contexte électrique, un dipôle est souvent représenté par une paire de charges positives et négatives, et son comportement est caractérisé par son moment dipolaire, qui dépend de l'intensité des charges et de la distance qui les sépare.
  
  Les dipôles électriques sont largement utilisés dans l'analyse des champs électriques, des circuits électriques et des propriétés des matériaux isolants ou conducteurs.
  
  Select activity Tension de claquage
  
  Tension de claquage Glossary
  
  La tension de claquage est la tension minimale nécessaire pour provoquer une rupture diélectrique dans un matériau isolant ou un composant électronique, comme une diode. Lorsque cette tension est atteinte, le matériau cesse d'isoler et permet un courant de circuler, ce qui peut endommager ou détruire le composant. Dans le cas des diodes, cela peut également être appelé tension de rupture ou tension de cassure, et elle est particulièrement importante pour les diodes Zener.
  
  Select activity Tension inverse
  
  Tension inverse Glossary
  
  La tension inverse est la tension appliquée à un composant semi-conducteur, comme une diode, dans la direction opposée à celle de sa conduction normale. Autrement dit, c'est la tension appliquée à un composant lorsque le courant tente de circuler dans le sens inverse.
  
  Dans une diode, par exemple, lorsque la tension inverse dépasse une certaine valeur (la tension de claquage), la diode peut commencer à conduire du courant, un phénomène utilisé dans des composants comme la diode Zener pour la régulation de la tension.
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  Abréviations (Chapitre 2)
  
  Select activity A : électrode anode (le côté P)K : électrode catho...
  
  A : électrode anode (le côté P)
  K : électrode cathode (le côté N)
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  Références (Chapitre 2)
  
  Select activity [1] Sze, S. M., & Ng, K. K. (2007). Physics of Sem...
  
  [1] Sze, S. M., & Ng, K. K. (2007). Physics of Semiconductor Devices (3rd ed.). Wiley.
  Ce livre couvre l'histoire des diodes, y compris les diodes à vide, les premières innovations avec le silicium, et les principes de fonctionnement des jonctions PN, tout en détaillant les avancées en matière de fiabilité, coût et miniaturisation des composants.
  
  [2] Streetman, B. G., & Banerjee, S. (2000). Solid State Electronic Devices (6th ed.). Prentice Hall.
  https://www.pearson.com/store/p/solid-state-electronic devices/P100000276345
  
  [3] Khan, M. A., & Lee, M. J. (2011). Characterization of the current-voltage (I-V) characteristics of diodes: A comprehensive study. Journal of Semiconductor Technology and Science, 11(3), 210-215.
  
  [4] Zener, C. (1934). The breakdown of thin semiconductor layers under a steady electric field. Physical Review, 53 (8), 902-904.
  Cette référence correspond à l'article original de Clarence Zener où il a introduit le phénomène de la "casse" des diodes à semi-conducteurs, un concept fondamental dans la création de la diode Zener.
Select section Le cours au format SCORM & WEB

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Le cours au format SCORM & WEB
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  Format SCORM
  
  Select activity Chapitre 1
  
  Chapitre 1 SCORM package
  
  Select activity Chapitre 2
  
  Chapitre 2 SCORM package
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  Format WEB
  
  Select activity cours format Web
  
  cours format Web URL
Select section Teste de sortie

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Teste de sortie
- Select activity Test de sortie
  
  Test de sortie Quiz
Select section Conclusion générale

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Conclusion générale
- Select activity Conclusion générale
  
  En guise de synthèse pour ces deux chapitres sur la physique des composants, nous pouvons conclure que la maîtrise de la conduction dans les solides repose sur la manipulation précise de la structure atomique et des bandes d'énergie.
  
  1. La Dualité des Porteurs de Charge
  
  La grande particularité des semi-conducteurs, contrairement aux métaux, est l'existence de deux types de porteurs de charge mobiles : les électrons (charges négatives dans la bande de conduction) et les trous (vacances de charges positives dans la bande de valence). Leur concentration peut être ajustée de manière exponentielle par la température ou, de façon contrôlée, par le dopage.
  
  2. Le Rôle Fondamental du Dopage
  
  Le dopage est l'outil technologique qui permet de transformer un matériau isolant à basse température en un composant électronique actif.
  
  Le type N (donneurs d'électrons) augmente la densité électronique.
  
  Le type P (accepteurs d'électrons) crée un surplus de trous.
  
  Le Niveau de Fermi agit alors comme le curseur statistique qui indique la prédominance de l'un ou l'autre de ces porteurs.
  
  3. La Jonction PN : La Brique Élémentaire
  
  La mise en contact de ces deux types de matériaux (P et N) crée la jonction PN, qui est l'élément constitutif de base de presque toute l'électronique moderne (diodes, transistors, cellules solaires).
  
  Le phénomène crucial à retenir est la création de la Zone de Charge d'Espace (ZCE). Cette zone dépourvue de porteurs libres génère une barrière de potentiel interne qui :
  
  En polarisation directe : S'abaisse pour laisser passer le courant (interrupteur fermé).
  
  En polarisation inverse : Se renforce pour bloquer le passage des porteurs majoritaires (interrupteur ouvert).
  
  En résumé : Ce cours démontre que l'électronique ne consiste pas seulement à faire circuler un courant, mais à contrôler ce flux en jouant sur les propriétés microscopiques de la matière. La jonction PN est le premier dispositif "intelligent" capable de redresser un signal ou de détecter de la lumière, ouvrant la voie à l'étude des transistors et des circuits intégrés.
Select section Espace d’échange et de communication autour du cours.

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Espace d’échange et de communication autour du cours.
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  Échange et discussion autour du cours Forum
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Objectifs généraux du cours : Électronique Générale

À l'issue de cet enseignement, l'étudiant sera capable de :

Définir les notions de base de l'électronique : bandes d'énergie, bande interdite, dopage, jonction PN et diode. (Connaissance)

Expliquer le mécanisme de formation de la zone de déplétion dans une jonction PN et le fonctionnement de la diode en polarisation directe et inverse. (Compréhension)

Calculer la concentration intrinsèque nᵢ, la position du niveau de Fermi et les densités de porteurs après dopage. (Application)

Appliquer les modèles de la diode (idéale, à seuil, avec résistance dynamique) pour calculer le courant et la tension dans un circuit simple. (Application)

Déterminer le point de fonctionnement d'une diode par la méthode de la droite de charge. (Analyse)

Comparer les diodes spéciales (LED, Zener, Schottky, Varicap) et justifier le choix d'une diode pour une fonction donnée. (Analyse)

Tracer le diagramme des bandes d'énergie d'un semi-conducteur intrinsèque, de type N et de type P. (Synthèse)

Concevoir un montage simple à diodes : redresseur ou stabilisateur de tension à diode Zener. (Synthèse)

Objectifs du chapitre 1 : Les semi-conducteurs

À la fin de ce chapitre, l'étudiant sera capable de :

1. Connaissance

Définir un semi-conducteur, la bande interdite (gap) et le dopage.

Classer un matériau en conducteur, semi-conducteur ou isolant.

Citer un dopant de type N et un dopant de type P.

2. Compréhension

Expliquer la différence entre un semi-conducteur intrinsèque et un semi-conducteur extrinsèque.

Décrire, à l'aide d'un schéma, la jonction PN et sa zone de déplétion.

Expliquer l'effet de la température sur le nombre de porteurs libres.

3. Application

Calculer la concentration intrinsèque nᵢ pour le silicium et le germanium.

Déterminer les concentrations n et p dans un semi-conducteur dopé.

Placer le niveau de Fermi sur un diagramme de bandes.

4. Analyse

Comparer le comportement de la jonction PN en polarisation directe et en polarisation inverse.

Expliquer l'effet du dopage sur les porteurs majoritaires et minoritaires.

Interpréter la variation de la barrière de potentiel.

5. Synthèse

Tracer le diagramme des bandes complet d'une jonction PN.

Prévoir la variation de la zone de déplétion quand la tension appliquée change.

Objectifs du chapitre 2 : La diode à jonction

À la fin de ce chapitre, l'étudiant sera capable de :

1. Connaissance

Définir la tension de seuil, le courant de saturation I_S, la résistance dynamique R_D et la tension Zener V_Z.

Citer les symboles de la diode normale, de la diode Zener et de la LED.

Énoncer la relation de Shockley.

2. Compréhension

Expliquer le fonctionnement de la diode en direct et en inverse à partir de la caractéristique I_D(V_D).

Illustrer les modèles équivalents de la diode (idéale, à seuil, avec résistance).

Décrire le rôle de la diode Zener dans la stabilisation d'une tension.

3. Application

Calculer le courant direct d'une diode avec le modèle idéal ou le modèle à seuil.

Déterminer le point de fonctionnement à l'aide de la droite de charge.

Estimer la tension de sortie d'un redresseur.

4. Analyse

Déterminer l'état (passante ou bloquée) de chaque diode dans un circuit simple.

Distinguer les zones de fonctionnement d'une diode Zener.

Comparer la précision des différents modèles de la diode.

5. Synthèse

Proposer un montage redresseur simple ou double alternance.

Concevoir un stabilisateur à diode Zener (choix de V_Z et de R_S).

Dimensionner un circuit d'alimentation d'une LED.

Pré-requis:

Pour suivre ce cours (chapitres 1 et 2), l'apprenant doit être capable de :

Reconnaître les grandeurs électriques de base : courant, tension, résistance et puissance.

Appliquer la loi d'Ohm dans un circuit simple.

Identifier un montage en série et un montage en parallèle.

Utiliser les lois des nœuds et des mailles pour analyser un circuit.

Lire un graphe et une caractéristique courant-tension.

Décrire la structure de l'atome et le rôle des électrons de valence.

Expliquer les notions de charge, de champ et de potentiel électriques.

Manipuler les puissances de 10, les logarithmes et les exponentielles.

Convertir les unités utilisées en électronique (V, mA, kΩ, eV…).