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 transistors
Le transistor est l'un des composants les plus importants de l'électronique moderne. Il est capable de commander ou d'amplifier un courant électrique. Grâce à lui, de très petits signaux électriques peuvent contrôler des courants beaucoup plus importants. Sans les transistors, il n'y aurait ni ordinateurs, ni smartphones, ni Internet, ni la plupart des appareils électroniques actuels.
On peut comparer un transistor à un robinet. Le courant électrique correspond à l'eau qui circule dans un tuyau. En tournant légèrement le robinet, on peut laisser passer plus ou moins d'eau. De la même manière, un transistor contrôle la quantité de courant qui traverse le circuit. Dans certains montages, il fonctionne même comme un interrupteur électronique qui s'ouvre ou se ferme sans aucune pièce mécanique.
Il existe plusieurs familles de transistors, mais leur principe reste le même : un petit courant ou une petite tension appliqué sur une de leurs bornes permet de commander un courant beaucoup plus important entre les deux autres bornes.
Le transistor le plus classique, appelé transistor bipolaire (BJT), possède trois bornes :
- la base, qui reçoit le signal de commande ;
- le collecteur, par lequel arrive le courant principal ;
- l'émetteur, par lequel ce courant ressort.
Lorsque le transistor est utilisé comme interrupteur, deux états sont possibles :
- si aucun courant n'arrive sur la base, le transistor reste bloqué : le courant principal ne passe pas ;
- si un faible courant arrive sur la base, le transistor devient passant : il laisse circuler le courant entre le collecteur et l'émetteur.
Le courant traversant le transistor est souvent lié au courant de base par la relation :
IC ≈ β × IB
où IC est le courant du collecteur, IB le courant de la base et β (bêta) le gain du transistor. Par exemple, si β vaut 100, un courant de base de 1 mA peut commander environ 100 mA dans le circuit principal.
Exemple : un microcontrôleur est souvent incapable d'alimenter directement un moteur électrique, car il fournit un courant trop faible. En utilisant un transistor, ce petit courant de commande peut piloter un courant beaucoup plus important alimentant le moteur.
Les transistors servent aussi à amplifier des signaux très faibles. Dans un microphone, par exemple, le signal électrique produit par la voix est minuscule. Plusieurs transistors permettent de l'amplifier avant de l'envoyer vers un haut-parleur.
Aujourd'hui, les circuits intégrés regroupent parfois plusieurs milliards de transistors sur une seule puce de silicium. Ce sont eux qui effectuent les calculs des processeurs, mémorisent des informations et exécutent les programmes de tous les appareils numériques modernes.