Première GE TP n° 23
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Matériel supplémentaire :
1 résistance de 100 , 1 phototransistor, 1 DEL rouge, 40 cm de fibre optique,
1 optocoupleur 4N25.
I. Photodiode :
1) Semi-conducteurs :
Les semi-conducteurs sont des matériaux faiblement conducteurs lorsqu’ils ne sont pas dopés. Le
semi-conducteur le plus couramment utilisé est le Silicium. On dope ces semi-conducteurs en leur
injectant des corps ayant soit un électron de plus sur sa couche périphérique ( par exemple l’Arsenic
), soit un électron de moins ( par exemple le Gallium ). Une zone dopée avec un élément dont la couche
externe comporte un électron de plus porte le nom de zone N ( comme négative ), et une zone dopée
avec un élément dont la couche externe comporte un électron de moins porte le nom de zone P (
comme positive ).
Lorsque l’on juxtapose une zone P et une zone N, on réalise une jonction PN.
Les jonctions PN ont la propriété intéressante de n’être pratiquement traversées par aucun courant
lorsqu’elles sont polarisées en inverse et de n’offrir qu’une faible résistance lorsqu’elles sont
polarisées en direct. Les diodes et les transistors sont constituées de jonctions PN.
2) Photoconduction :
Certaines jonctions PN polarisées en inverse, sont parcourues par un courant inverse lorsqu’elles sont
soumises à un éclairement de longueur d’onde très précise, le plus souvent dans l’infrarouge. Ce
phénomène porte le nom de photoconduction. Les photodiodes et les phototransistors sont constitués
de telles jonctions.
3) Phototransistor :
Un phototransistor est un composant qui possède la même structure qu’un transistor bipolaire
classique, mais dont la jonction collecteur-base peut être éclairée par un rayonnement lumineux. Il
apparaît alors un courant inverse. Ce courant inverse est, dans le cas du phototransistor, amplifié d’un
facteur , ce qui rend le système beaucoup plus sensible. Le phototransistor peut être utilisé soit
base polarisée, soit base en l’air ce qui est le cas le plus fréquent. Le phototransistor permet de faire
l’économie d’un étage amplificateur.
II. Couplage optique :
1) Caractéristique de la DEL rouge :
a ) Faire le schéma du montage qui permet de relever la caractéristique U( I ) de la DEL ( l’anode
est repérée en blanc ). On utilisera la boite à décades pour limiter le courant dans la DEL.
b ) Réaliser ce montage et relever la caractéristique U( I ) de cette DEL en veillant à ne pas
dépasser 30 mA dans la DEL. On utilisera la boite à décades réglée sur 800 .
c ) Tracer la caractéristique U( I ) et linéariser cette caractéristique
d ) Donner, pour chacun des intervalles, le modèle équivalent de la DEL. Préciser les valeurs de sa
résistance interne et de sa tension de seuil lorsqu’elle conduit.
2) Caractéristique de transfert en courant :
Nous allons utiliser la même DEL rouge et un phototransistor.
Réaliser le montage ci-dessous.