1. Etude d'une diode électroluminescente infrarouge (DEL I.R)

1. Les infrarouges

Le soleil émet de la lumière. Parmi la quantité de lumière émise par celui-ci on peut distinguer plusieurs types de rayonnement :

• le rayonnement du visible : c'est celui que perçoit l'œil. Ce qui le caractérise c'est sa couleur.
• Les ultraviolets : c'est un rayonnement invisible. C'est celui qui vous permet de bronzer l'été et qui est responsable des coups de soleil.
• Les infrarouges : c'est aussi un rayonnement invisible. La peau est sensible à ce rayonnement car il provoque une sensation de chaleur.

2. la DEL I.R

Caractéristiques nominales : I=100 mA pour U_diode=1,40V

On étudie le montage ci-dessous. La diode I.R est branchée en série avec une résistance de protection aux bornes d'un générateur de tension continue.

• Pour une tension aux bornes du générateur égale à 5,0V, calculer la valeur minimale R_p de la résistance de protection pour respecter les caractéristiques nominales de la diode.
• Choisir une valeur normalisée pour R_p
• Réaliser le circuit électrique sur la plaque de connexion.
• Comment s’assurer simplement que la diode émet des infrarouges ?

2. Etude d'un phototransistor.

1. Le transistor

1. Description

Le transistor classique est un tripôle : il possède trois bornes repérées par les lettres B (la base), E (l'émetteur) et C (le collecteur).

Le transistor

b) principe de fonctionnement

Une résistance R de 470W en série avec un interrupteur est branchée aux bornes d'un générateur délivrant une tension continue de 5,0V. Un ampèremètre permet également de mesurer l’intensité du courant.

• Flécher la tension positive aux bornes de la résistance.
• En déduire l'intensité du courant qui traverse le circuit.
• Vérifier vos calculs en le simulant à l'aide de Crocodile physics. On utilisera les composants n°1, 8, 25 et 45 pour réaliser son circuit (voir fiche d’utilisation de Crocodile physics dans le classeur bleu)

• Supprimer (à l'aide du bouton crocodile ) l’interrupteur précédent puis modifier votre montage précédent afin de simuler celui ci-dessous (utilisé le transistor repéré par le n°36).

• Faire varier la tension U_BE entre 0,1 V et 0,8 V par saut de 0,1V.
• Noter pour chaque valeur de U_BE l’intensité du courant qui traverse la résistance R de 470W ainsi que la tension U_CE. Faire apparaître vos résultats de la simulation dans un tableau (un courant de l’ordre du microampère sera considéré comme nulle).
• Conclure : Le transistor joue le rôle d'un interrupteur commandé. Expliquer ce rôle. Comment est-il commandé ? Où est l'interrupteur ?

2. Le phototransistor

a. Principe de fonctionnement

Pour le phototransistor, la base est reliée dans le composant à l'émetteur : c'est donc un dipôle qui est repérée par ses bornes C et E. Le passage du courant de C vers E est commandé par de la lumière Infrarouge captée par le composant.

• Supprimer sur votre circuit précédent le générateur branché aux bornes B et E du transistor.
• Remplacer le transistor par un phototransistor accompagné d'une lampe (composant n°20).
• Simuler votre circuit puis noter vos observations.
• Le phototransistor peut-il aussi jouer le rôle d’un interrupteur commandé ? Expliquer.

On étudie maintenant le circuit électrique suivant (obtenu en combinant le précédent avec celui du I)

Compléter le texte suivant expliquant le fonctionnement du circuit :

• Quand l’interrupteur du circuit 1 est fermé, la ……… fonctionne dans ses conditions ……………….. . Elle émet des ……..-……… qui sont captés par le ……………………. qui laisse passer le ………. du circuit 2. Le phototransistor se comporte alors comme un ……………… …………….. et la tension U_CE à ses bornes est de ……….. .

• Quand l’interrupteur du circuit 1 est ouvert, la …..…… n’émet plus d’…….…..-…….…… . Le phototransistor ne laisse plus passer le ………….. et il se comporte alors comme un ……………… …………….. : la tension U_CE à ses bornes est de ……….. .
• Réaliser sur une même plaque de connexion les 2 circuits afin de vérifier vos prévisions. On utilisera le même générateur 5 V continue pour les 2 montages ainsi qu’un voltmètre pour mesurer la tension U_CE aux bornes du phototransistor et un ampèremètre pour mesurer l’intensité du courant dans le circuit 2.

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Claire RANDON   et  Tony BOIVIN

Professeurs de sciences-physiques

Lycée Augustin Thierry 41000 Blois
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