optoélectronqiue

Seconde MPI
TP10
fiche de TP
10 Etude de composants sensibles à la lumière ou
émetteurs de lumière
1. Composant sensible à la lumière :La photorésistance
a.
Expérience
Mesurer la résistance d’une photorésistance en faisant varier l’éclairement.
Qu’observe-t-on ?
Dans quel sens varie sa résistance lorsque l’éclairement augmente ?
b.
Simulation
Sur l’ordinateur : Menu Démarrer / physique / Crocodile Physics
Réaliser le schéma ci-dessous dans Crocodile Physics.
(Faire vérifier par le professeur !)
Simulation : Faire varier l’éclairement de la photorésistance.
Pour différents éclairements, noter la résistance R et l’intensité I qui traverse
la photorésistance .
Tracer la courbe R = f(I) avec Excel à partir des valeurs données par le
logiciel C.P.
Coller la courbe ici.
Ouvrir le fichier: « 10 Composants et lumière cours ». Compléter
2. La diode électroluminescente ( DEL )
a.
Symboles
Rappeler ce qu’est une diode ( dite « diode à jonction »).
Quel est son symbole ?
Quel est le symbole d’ une diode électroluminescente ( LED)?
b.
Caractéristique d’une LED
On veut étudier le comportement d’une LED, c’est à dire, connaître
l’intensité I du courant qui la traverse en fonction de la tension la tension
UDEL qu’elle a à ses bornes.
MPI
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Dans Crocodile Physics, réaliser le montage ci-dessous.
Le symbole
représente un générateur de tension réglable
Ceci correspond au schéma de montage :
I
UDEL
(Faire vérifier par le professeur !)
Régler la tension maximale du générateur à 6V.
Faire varier la tension réglable de 0 à 6 V (par pas de 0,3 V) et noter les
valeurs de I et celles de la tension aux bornes de la LED
Dans Excel , tracer la courbe I = f (UDEL ) ; cette courbe s’appelle la
« caractéristique de la LED »
Coller la courbe ici.
Noter, dans le résumé de cours, les notions importantes de la DEL ( schéma,
fonctionnement …)
c.
Branchement d’une DEL dans un circuit
c.1.
Branchement direct
Dans Crocodile Physics, réaliser un circuit avec une DEL branchée
directement aux bornes d’un générateur de 6 V .
Que se passe-t-il? Peut-on réellement réaliser ce circuit avec des
composants ?
(Faire vérifier par le professeur !)
c.2.
Résistance de protection Rp
Pour éviter que la Del ne grille, on va limiter l’intensité du courant qui la
traverse. Quel composant doit-on placer en série avec la dEL ?
Calcul de Rp
Représenter un schéma avec un générateur 6V, une résistance ( appelée
« résistance de protection » Rp et la DEL branchées en série.
Données : Lorsque la DEL est passante, la tension à ses bornes est de 2 V
environ et l’intensité maximum qui peut la traverser sans la détériorer est de
18 mA environ
Calculer la tension aux bornes de la Résistance : UR =
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En déduire la valeur de la résistance Rp à utiliser.
(Faire vérifier par le professeur !)
Dans le résumé de cours, coller le schéma et le calcul de Rp.
Vérification expérimentale :
Réaliser le schéma du montage ( on veut mesurer U et I ).
(Faire vérifier par le professeur !)
Mesurer U =
Mesurer I =
Mesurer la tension aux bornes de la DEL.
Cela correspond-il aux valeurs indiquées ?
d.
Exemple d’utilisation
Réaliser le montage ci-contre, où une DEL rouge et une
DEL verte sont montées tête bêche. (Faire vérifier par le
professeur !)
Rp
 Qu’observe-t-on ?
 On permute les bornes du générateur : Qu’observet-on ? Est-ce logique ?
On remplace le générateur de tension continue par un
générateur de basse fréquence (GBF) ; (on réglera l’amplitude du signal
délivré par le GBF de façon que les DEL ne soient pas trop lumineuses).
(Faire vérifier par le professeur !)
Travailler avec une fréquence f =50 Hz et diminuer progressivement la
fréquence. Qu’observe-t-on ?
3. La photodiode (BPW34)
BPW34
Cathode
anode
a.
composant
La photodiode a l’aspect représenté cicontre et cela correspond au schéma cidessous.
repère
b.
Montage
Réaliser le montage représenté ci-contre .
100 k 
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6V
Rp
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c.
Comportement de la photodiode
Vérifier que cette photodiode:
 est passante en sens direct comme une diode classique,
 est aussi passante, par contre, en sens inverse lorsqu’elle est
éclairée. On montre, dans ce cas, que l’intensité du courant inverse est
proportionnelle à l’éclairement.
Noter, dans le résumé de cours, les notions importantes de la photodiode (
schéma, fonctionnement …)
d.
Utilisation
Proposer un montage puis le réaliser, associant la DEL précédente, ou une
DEL haute luminescence (qui jouera le rôle d’émetteur de lumière réglable) et
la photodiode BPW34 (qui jouera le rôle de récepteur opto-électronique).
Résumer succinctement ce qui se passe dans ce montage lorsque la lumière
émise par la DEL varie.
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nom
prénom
expérience
schéma dans CP
courbe EXcel
conclusion
symboles
schéma dans CP
courbe EXcel
conclusions
schéma dans CP
conclusions
composant
calcul de Rp
vérification exp
montage
conclusions
montage GBF
observation
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Le TP est sur 50
chaque * compte 0,5 point
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Matériel nécessaire :
Photorésistance + 1 lampe de poche
LED rouge
LED verte
Photodiode
2 multimètres
Générateur 6 V continu réglable
GBF + prise BNC
2 résistances R = 470 
1 résistance R = 100 k
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