Composant électronique : découvrez les différents types et leur fonctionnement

Le composant électronique fait désormais partie intégrante de la vie quotidienne. De l’aviation aux industries médicales, ce dernier dispose d’un large éventail d’applications dans le monde moderne.

La plupart des gadgets possèdent de minuscules circuits électroniques capables de contrôler des machines et de traiter des informations. En d’autres termes, ces derniers constituent les éléments de base de divers appareils électriques. Ce guide présente les composants électroniques les plus couramment utilisés et leur fonctionnement.

Composant électronique : définition

Un composant électronique représente tout dispositif élémentaire et discret d’un système informatique visant à agir sur les électrons ou sur leurs flux magnétiques. Il constitue les éléments du circuit qui garantissent son bon fonctionnement.

La plupart des composants électroniques comportent un certain nombre de bornes électriques. Ces terminaux se connectent à d’autres dispositifs pour établir une connexion électrique.

Composant électronique : classification

Les composants se classent en trois catégories : passifs, actifs ou électromécaniques.

Les composants actifs

Ils constituent des dispositifs capables d’amplifier un signal électrique et de produire de l’énergie. Un composant actif fonctionne comme un circuit alternatif dans les appareils en les aidant à augmenter la puissance et la tension. Il peut effectuer ses opérations parce qu’il est alimenté par une source d’électricité.

Tous les composants actifs nécessitent une source d’énergie qui provient généralement d’un circuit de courant continu. Un composant actif typique comprendra un oscillateur, un transistor ou un circuit intégré.

Les composants passifs

Ces dispositifs ne peuvent pas introduire d’énergie dans le circuit. De même, ils ne dépendent pas d’une source d’énergie, à l’exception de celle fournie par le circuit (CA) sur lequel ils sont connectés. Par conséquent, ils ne permettent pas d’amplifier la puissance d’un signal, bien qu’ils puissent augmenter une tension ou un courant comme le fait un transformateur.

Les composants passifs incluent les éléments à deux bornes tels que les résistances, les condensateurs, les inductances et les transformateurs.

Le composant électromécanique

Ces composants utilisent un signal électrique pour générer un changement mécanique tel que la rotation d’un moteur. Normalement, ils se servent d’un courant électrique pour créer un champ magnétique qui entraîne un mouvement physique.

Tous les types de relais et d’interrupteurs font partie de cette catégorie. Quant aux dispositifs électromécaniques, ils comportent à la fois des processus électriques et mécaniques. Un interrupteur à commande manuelle constitue un composant électromécanique, puisque le mouvement mécanique provoque une sortie électrique.

Composant électronique : les modèles les plus utilisés et leur fonctionnement

Cette partie fournit plus d’informations sur les 7 modèles différents du composant électronique les plus courants. Le fonctionnement de chacun d’entre eux sera abordé.

Condensateur

Le condensateur sert à établir divers types de circuits électroniques. Ce dernier désigne un composant électronique passif à deux bornes, capable de stocker de l’énergie dans un champ électrique de manière électrostatique.

En termes simples, il fonctionne comme une petite batterie rechargeable qui stocke l’électricité. Cependant, contrairement à une batterie, il peut se charger et se décharger en une fraction de seconde.

Comment fonctionne-t-il ?

En appliquant une tension aux deux plaques ou en les connectant à une source, un champ électrique se crée à travers l’isolation. En fait, cela entraîne l’accumulation d’une charge positive sur une plaque et d’une charge négative sur l’autre.

Le condensateur continue à conserver sa capacité de charge même lorsqu’il est déconnecté de la source. En le connectant à une charge, l’énergie stockée passe du condensateur à la charge.

La capacitance correspond à la quantité d’énergie conservée dans un condensateur. Plus elle est élevée, plus le condensateur peut accumuler d’énergie. Pour accroître la capacitance, il suffit de rapprocher les plaques les unes des autres ou d’augmenter leur taille.

Résistance

Une résistance se présente sous la forme d’un dispositif électrique passif à deux bornes résistant au passage du courant. Parmi les composants d’un circuit électronique, cette pièce est probablement la plus basique.

En revanche, elle figure parmi les éléments constitutifs les plus courants, étant donné que la plupart des circuits électroniques sont équipés de résistances. Elle porte généralement un code couleur.

Comment fonctionne-t-elle ?

Une résistance peut sembler anodine. On pourrait penser qu’elle ne fait rien d’autre que consommer de l’énergie. Pourtant, elle joue un rôle essentiel en contrôlant la tension et le courant dans le circuit.

En fait, lorsque le courant électrique commence à circuler dans un fil, tous les électrons se déplacent dans la même direction. C’est comme l’eau qui coule dans un tuyau. Sa quantité diminue lorsqu’il y a moins de place pour son déplacement.

De même, si le courant passe par un conducteur de faible épaisseur situé dans une résistance, il devient de plus en plus difficile pour les électrons de le traverser. En bref, le nombre d’électrons circulant dans une résistance diminue à mesure que la longueur et la finesse du fil augmentent.

Diode

Une diode se caractérise par un dispositif à deux bornes qui permet au courant électrique de circuler dans un seul sens. Elle constitue donc l’équivalent électronique des vannes de régulation. Elle sert généralement à convertir le courant alternatif (CA) en courant continu (CC).

Cette dernière se compose d’un matériau semi-conducteur (diode semi-conductrice) ou d’un tube à vide (diode à tube à vide). Pour la plupart, les diodes sont fabriquées à partir d’un matériau semi-conducteur, tel que le silicium.

Comment fonctionne-t-elle ?

Diode à vide

Lorsque la cathode a été chauffée par un filament, un nuage invisible d’électrons, appelé charge d’espace, se forme dans le vide. Bien que des électrons soient émis par la cathode, la charge d’espace négative les repousse.

Comme ils ne peuvent pas atteindre l’anode, aucun courant ne circule dans le circuit. Cependant, la charge d’espace disparaît lorsque l’anode devient positive. Par conséquent, le courant commence à circuler de la cathode vers l’anode.

Diode à jonction P-N

Une diode à jonction p-n comprend des semi-conducteurs de type p et de type n en silicium. Le semi-conducteur de type p est généralement dopé au bore, ce qui lui laisse des trous (charge positive).

Celui de type n, quant à lui, contient de l’antimoine, qui ajoute quelques électrons supplémentaires (charge négative). Le courant électrique peut donc circuler dans les deux semi-conducteurs.

En revanche, en mettant ensemble des blocs de type p et de type n, les électrons supplémentaires du type n se combinent avec les trous du type p. Ainsi, ils créent une zone à déplétion sans aucun électron ou trou libre. En bref, le courant ne peut plus passer à travers la diode.

Transistor

Les transistors, l’un des composants les plus importants d’un circuit électronique, ont révolutionné le domaine de l’électronique. Ces minuscules périphériques à trois bornes existent depuis plus de cinq décennies maintenant. Ils servent souvent d’amplificateurs et de dispositifs de commutation. En effet, ils ont la capacité d’allumer ou d’éteindre un dispositif sans bouger.

Comment fonctionne-t-il ?

Le transistor NPN comporte une plaquette de silicium de type p placée entre deux couches de type n. L’émetteur se trouve sur l’une des plaquettes de type n et le récepteur sur l’autre. La partie excédentaire du silicium de type p agit comme une barrière, bloquant le passage du courant.

En appliquant une tension positive à la base et en chargeant négativement l’émetteur, les électrons commencent à circuler vers le collecteur. La disposition et le nombre de blocs p et n restent inversés dans un transistor PNP.

Inducteur

Un inducteur, également connu sous le nom de bobine d’induction, se présente comme un composant passif d’un circuit à deux bornes. Il conserve l’énergie dans son champ magnétique et la restitue au circuit en cas de besoin.

Il a été découvert que lorsque deux inducteurs sont placés côte à côte sans se toucher, le champ magnétique créé par le premier inducteur affecte le second. Cette découverte cruciale a conduit à l’invention des premiers transformateurs.

Comment fonctionne-t-il ?

Chaque fois que le courant circule dans un fil, il crée un champ magnétique. Cependant, la forme unique de l’inducteur crée un champ magnétique beaucoup plus puissant. Ce champ magnétique puissant résiste au courant alternatif, mais permet au courant continu de passer.

Relais

Un relais fait référence à un interrupteur électromagnétique qui peut ouvrir et fermer des circuits électriques. Pour fonctionner, il a besoin d’un courant relativement faible. Habituellement, il permet de réguler des courants faibles dans un circuit de commande.

Toutefois, il arrive que les relais soient utilisés pour contrôler des courants électriques élevés. Dans ce cas, il constitue l’équivalent électrique d’un levier. Il peut être commandé par un léger voltage pour activer un autre circuit utilisant un puissant courant. Les relais peuvent être des systèmes électromécaniques ou des systèmes à semi-conducteurs.

Comment fonctionne-t-il ?

Qu’il s’agisse d’un relais électromécanique ou d’un relais statique, il fonctionne comme un dispositif normalement fermé (NC) ou normalement ouvert (NO). Dans le cas d’un relais NC, les contacts restent fermés lorsqu’il n’y a pas d’alimentation électrique. En revanche, pour un module NO, les contacts restent ouverts lorsqu’il n’y a pas d’alimentation électrique. En bref, lorsque le courant traverse un relais, les contacts s’ouvrent ou se ferment.

Dans un relais EMR, l’alimentation électrique met sous tension la bobine du relais, créant ainsi un champ magnétique. La bobine magnétique attire une plaque métallique installée sur le noyau. Lorsque le courant s’arrête, la platine revient à sa position de repos sous l’action d’un ressort. Un EMR peut également avoir un ou plusieurs contacts dans un seul boîtier. Si un circuit n’utilise qu’un seul contact, il s’agit d’un circuit à simple rupture (SB).

Quartz

Le quartz propose diverses solutions dans l’industrie électronique. Cependant, ils servent principalement de résonateurs dans les circuits électroniques. Le quartz existe à l’état naturel sous forme de silicium. Par ailleurs, il s’agit désormais d’un produit synthétique pour répondre à la demande croissante. Il possède l’effet piézoélectrique.

Comment cela fonctionne-t-il ?

En appliquant une tension alternative à un cristal, celui-ci provoque des vibrations mécaniques. La forme et la dimension du cristal de quartz déterminent la fréquence de résonance de ces vibrations ou oscillations. Ainsi, il génère un signal constant. Les oscillateurs à quartz ne coûtent pas cher et se fabriquent facilement de manière synthétique.

Ils existent dans une gamme allant de quelques KHz à quelques MHz. Grâce à leur facteur de qualité ou facteur Q plus élevé, les oscillateurs à quartz sont remarquablement stables dans le temps et à la température.