Les composants électroniques
L'électronique repose sur l'utilisation de composants électroniques capables de contrôler, transformer ou exploiter les signaux électriques. Ces petits éléments sont assemblés pour créer des circuits qui permettent aux appareils modernes de fonctionner.
Contrairement à un simple circuit électrique qui permet principalement de faire circuler un courant, un circuit électronique peut traiter des informations, commander des actions ou modifier le comportement d'un système.
Un composant électronique est un élément possédant une ou plusieurs propriétés électriques particulières. Placés ensemble sur un circuit, plusieurs composants forment un ensemble capable de réaliser une fonction précise.
- Les composants peuvent contrôler la circulation du courant.
- Ils peuvent stocker temporairement de l'énergie.
- Ils peuvent détecter des informations provenant de leur environnement.
- Ils peuvent transformer ou transmettre des signaux électriques.
- Ils permettent de construire des appareils simples ou très complexes.
Les composants électroniques existent sous différentes formes. Certains sont très simples et ne possèdent qu'une fonction élémentaire, tandis que d'autres regroupent des millions d'éléments microscopiques dans un même boîtier.
Dans un appareil électronique, chaque composant joue un rôle particulier. Certains participent à l'alimentation du circuit, d'autres contrôlent les signaux, mesurent des grandeurs physiques ou permettent au système de communiquer avec l'extérieur.
Exemple : dans une lampe électronique, plusieurs composants peuvent être associés pour recevoir une commande, gérer l'énergie nécessaire à l'éclairage et protéger le circuit.
Les composants électroniques sont présents dans presque tous les objets qui nous entourent : téléphones, ordinateurs, voitures, appareils électroménagers, robots ou objets connectés.
La miniaturisation des composants a profondément transformé notre société. Des circuits capables autrefois d'occuper une pièce entière peuvent aujourd'hui tenir dans un appareil que l'on transporte dans une poche.
Comprendre les composants électroniques permet de découvrir comment les appareils modernes fonctionnent et comment les ingénieurs créent des systèmes capables de mesurer, calculer, communiquer et agir.
- Les résistances
- Les condensateurs
- Les bobines
- Les diodes
- Les LED
- Les transistors
- Les circuits intégrés
- Les capteurs
- Les actionneurs
Les LED
La LED est une diode électroluminescente. Comme une diode classique, elle laisse passer le courant dans un seul sens ; mais au lieu de se contenter de conduire l'électricité, elle transforme une partie de cette énergie en lumière. C'est pour cela qu'on la retrouve dans les lampes, les voyants, les écrans, les panneaux d'affichage et une multitude d'appareils électroniques.
Une LED possède une anode et une cathode. Si elle est branchée dans le bon sens, elle peut s'allumer ; si elle est branchée à l'envers, elle ne s'allume pas et bloque presque tout le courant. Comme pour les autres diodes, le sens de branchement est donc essentiel.
La lumière apparaît lorsque les charges électriques traversent la jonction interne de la LED. Cette jonction est réalisée avec des matériaux semi-conducteurs soigneusement choisis. L'énergie électrique n'est pas transformée en lumière à 100 % : une partie devient aussi de la chaleur, mais les LED sont bien plus efficaces que les anciennes lampes à filament.
La couleur de la lumière dépend du matériau utilisé dans la diode, et donc de l'énergie des photons émis. Une LED rouge n'a pas la même tension de fonctionnement qu'une LED blanche ou bleue. En pratique, une LED commence souvent à s'allumer autour de 1,8 V à 2,2 V pour les rouges, et autour de 2,8 V à 3,6 V pour beaucoup de LED blanches ou bleues, selon le modèle.
Une LED ne doit presque jamais être branchée directement sur une pile ou une alimentation. Elle a besoin d'une résistance en série pour limiter le courant, car elle est très sensible à un excès d'intensité. La formule utilisée est :
R = (Ualim - ULED) / I
où R est la résistance en ohms, Ualim la tension de l'alimentation, ULED la tension propre à la LED, et I le courant désiré. Par exemple, avec une alimentation de 5 V, une LED rouge d'environ 2 V et un courant de 10 mA, on obtient :
R = (5 - 2) / 0,01 = 300 Ω
On choisit alors souvent une valeur normalisée proche, comme 330 Ω, pour protéger la LED. Cette idée est fondamentale en électronique : une LED ne se règle pas seulement avec la tension, mais surtout avec le courant qui la traverse.
Les LED ont changé notre quotidien. Elles sont minuscules, très robustes, consomment peu et peuvent s'allumer instantanément. Elles ont remplacé dans de nombreux usages les anciennes lampes plus fragiles et plus gourmandes en énergie.