Composants discrets

Qu’est-ce que les composants discrets ?

Les semi-conducteurs discrets sont des composants individuels qui ne sont pas vendus avec des circuits préfabriqués. Ils réunissent une grande variété de composants, tels que transistors, tubes, redresseurs et bien d'autres. Certains sont vendus comme accessoires modulaires qui peuvent être aisément intégrés à des circuits existants.

La fabrication de certains composants discrets leur donne une fonction semblable à celle que pourraient exécuter deux dispositifs différents interconnectés dans une configuration spécifique. Avec un seul circuit et un seul composant, ils permettent d’économiser l’espace disponible sur les circuits imprimés et d’accéder à des fonctions importantes qui nécessitent normalement plusieurs composants.

De nombreuses fonctionnalités offertes par les composants discrets dépendent de leur arrangement au sein du dispositif. Les thyristors, par exemple, sont composés de quatre couches de matériau semi-conducteur alternativement positives et négatives (structure P-N-P-N).

Certains composants étaient auparavant couramment utilisés dans la fabrication de produits de grande consommation, par exemple les amplificateurs à tubes. Mais actuellement, ils sont surtout utilisés dans des applications industrielles, alors que leur présence dans les produits grand public a largement diminué. Ces dispositifs sont généralement fournis par des fournisseurs spécialisés. Ils sont particulièrement demandés par les électroniciens amateurs qui construisent des circuits ayant une utilité plus expérimentale que pratique.

 

Quelle est la différence entre les composants discrets et les autres semi-conducteurs ?

Un grand nombre de types de semi-conducteurs sont vendus intégrés à des circuits, et souvent sur des circuits imprimés. Ces circuits peuvent habituellement exécuter différentes fonctions sur un dispositif, ce qui les différencie largement des composants discrets.

Un composant discret a une fonction de base qui ne peut pas être organisée en plusieurs fonctions. Par exemple, un circuit imprimé peut contenir un transistor, une diode et d’autres composants qui peuvent tous exécuter différentes fonctions lorsqu’ils sont seuls, ou s’ils fonctionnent en circuit, ils peuvent ensemble exécuter plusieurs fonctions. Par contre, un composant discret peut uniquement exécuter une fonction. Un transistor, par exemple, est toujours un transistor et peut uniquement exécuter les fonctions associées à un transistor.

Sur le marché actuel, la plupart des semi-conducteurs sont achetés installés sur des circuits intégrés. Néanmoins pour certaines applications, un composant discret reste la meilleure solution pour diverses exigences techniques. Par conséquent, les composants discrets jouent un rôle important sur le marché des composants électroniques.

Parce qu’ils sont discrets, certains composants doivent être achetés et combinés avec d’autres pour obtenir la fonction requise sur un circuit donné. Les dispositifs à semi-conducteurs exécutent des fonctions très diverses, allant des régulateurs de courant aux fonctions d'interrupteur, et bien d’autres. Répondant à des besoins techniques spécifiques, les composants discrets permettent de créer des prototypes et des solutions de production financièrement accessibles.

 

Quels sont les différents types de composants discrets ?

Les composants discrets sont des éléments de base de l’ingénierie électrique, et offrent une typologie très variée. Dans la plupart des cas, ces semi-conducteurs sont peu coûteux.

 

Transistors bipolaires

Ils sont fréquents sur les circuits analogues. Ils sont bipolaires parce que leurs porteurs acceptent les charges négatives et positives. Dans les semi-conducteurs, cela signifie que leur fonctionnement implique des électrons et des trous. Bien que les transistors bipolaires soient largement utilisés dans les circuits intégrés, ils sont aussi vendus comme composants discrets par la plupart des détaillants.

 

Ponts redresseurs

Les ponts redresseurs sont fabriqués avec des diodes organisées dans une configuration spécifique, leur permettant de fonctionner comme un convertisseur alternatif-continu. Un pont de diodes peut donc convertir un courant alternatif en courant continu, qui est une fonction de base pour la plupart des dispositifs électroniques. Outre une entrée CA à deux fils, leur conception inclut une chute de tension dans le pont égale à deux fois la tension d'une diode et un redressement sur l’onde pleine.

 

Diodes de régulation de courant

Les diodes de régulation de courant (CRD) se différencient par le fait qu’elles régulent le courant au lieu de la tension. Le courant qui traverse ces diodes atteint une limite spécifique, que la diode maintient ensuite au même niveau. Elles sont connues sous différents noms, tels que diodes à courant constant, diodes de limitation de courant (CLD) et transistors à connexion par diode.

 

Transistors Darlington

Fondamentalement, un transistor Darlington est la combinaison de deux transistors bipolaires. Ces deux transistors ont la même fonction : amplifier le courant qu’ils reçoivent. Le premier transistor amplifie le courant jusqu’à un niveau spécifique et le deuxième l’amplifie à nouveau. Ils sont souvent choisis pour économiser l’espace, puisqu’un transistor Darlington occupe moins de place sur une carte que deux transistors connectés comme éléments discrets. Chacun de ces composants discrets remplace donc deux composants discrets.

 

DIAC

Les DIACs sont le plus souvent utilisés comme déclencheurs de thyristors. Ils servent aussi à déclencher les TRIAC. Ce sont eux-mêmes des thyristors, mais le plus souvent ils n’ont pas d’électrode grille.

 

Transistors numériques

Sur un circuit, un transistor numérique a seulement deux états possibles. Il peut fonctionner en état saturé, correspondant au passage du courant, ou en état bloqué, correspondant à l’absence de courant.

 

Tubes double-triode

Les tubes double-triode sont des lampes à vide que l’on trouve dans les récepteurs radio. Ces tubes incluent une triode qui a une fonction d’amplification. Les deux diodes intégrées à la conception servent respectivement de redresseur et de détecteur.

 

Transistors bipolaires commutés à émetteur

Un transistor bipolaire commuté à émetteur est la combinaison de deux transistors. Ce composant est conçu pour bloquer des tensions élevées et pour fonctionner à des vitesses très élevées.

 

Modules de contrôle de puissance

Les modules de contrôle de puissance servent à contrôler la phase sur des circuits. Ils sont généralement classés en fonction du nombre d’ampères qu’ils peuvent accepter.

 

Transistors HEMT

Les transistors HEMT (transistor à haute mobilité d'électrons) sont utilisés dans divers dispositifs électroniques, tels que téléphones portables, équipements radar, systèmes exigeant des vitesses très élevées. Ils sont plus rapides que les transistors standard. Ce sont des transistors à effet de champ dont le fonctionnement est assuré par la combinaison des différents matériaux intégrés pendant leur fabrication.

 

Modules IGBT

Les modules IGBT sont faciles à intégrer dans des circuits où ils apportent les capacités de commutation rapide des transistors IGBT (transistor bipolaire à grille isolée). Outre leur rendement très élevé, ces dispositifs ont permis de nombreux progrès dans la miniaturisation des systèmes électroniques au cours des dernières décennies.

 

Transistors IGBT

Les transistors IGBT autorisent des vitesses de commutation très élevées. Ce sont des semi-conducteurs à trois systèmes d’accès. Ils sont souvent utilisés dans des filtres et pour créer des formes d’onde plus complexes. Ce sont des composants à très haut rendement.

 

Transistors JFET

JFET signifie « transistor à effet de champ à jonction ». Ils sont fréquemment utilisés dans des applications de commutation et peuvent aussi fournir une résistance basée sur la tension. Incluant deux accès, la source et le drain, ils peuvent ajouter une résistance à un courant électrique, ou si une utilisation différente est requise, ils peuvent couper totalement le courant électrique.

 

Transistors MOSFET

Les  transistors MOSFET  (transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur) représentent le type de transistor le plus utilisé. Ils couvrent les applications analogiques et numériques. Ces transistors à effet de champ sont dotés de quatre accès, même si trois d’entre eux sont le plus souvent connectés. Dans de nombreux cas, deux des accès sont court-circuités dans le dispositif. Cet arrangement est tellement fréquent que les MOSFET sont représentés par trois accès sur les schémas électriques. Leur conception inclut donc les accès source, drain, grille et substrat.

 

Pentodes

Comme son nom l’indique, un pentode a cinq électrodes intégrées. Ce sont le plus souvent des tubes sous vide intégrant trois grilles d’amplification. Leur conception est très ancienne puisqu’ils ont été développés dans les années 1920. Ils sont fréquemment utilisés dans des applications industrielles à haute puissance.

 

Diodes PIN

Les  diodes PIN  sont fréquemment utilisées dans des applications à haute tension, et des applications exigeant une commutation extrêmement rapide. Elles se différencient des autres diodes par une couche de silicium prise en sandwich entre deux couches de matériau semi-conducteur positif et négatif.

 

Diodes de redressement et Schottky

Les diodes Schottky sont caractérisées par leur vitesse de commutation élevée et leur chute de tension faible. Ces diodes ont de nombreux points communs avec les diodes à pointe, qui peuvent être considérées comme les premières versions de ce type de diodes. Leur chute de tension faible leur permet d’être utilisées pour des applications exigeant des vitesses de commutation très élevées.

 

SIDAC

Une SIDAC est une diode similaire à une DIAC (diode pour courant alternatif), mais elle accepte des courants plus élevés et offre une tension d’amorçage plus élevée. SIDAC signifie « diode silicium pour courant alternatif ». Une SIDAC est un type de thyristor. Lorsque la tension appliquée atteint ou dépasse la tension d’amorçage, la nature non-conductrice de ce composant change et devient conductrice. Lorsque le courant appliqué devient inférieur au courant de maintien, l’état non-conducteur est rétabli.

 

Diodes de commutation

Les diodes de commutation ont une résistance électrique élevée lorsque la tension appliquée est inférieure à leur tension nominale. Lorsque la tension augmente et dépasse cette tension nominale, la résistance diminue. Ces caractéristiques leur permettent d’être utilisées comme interrupteurs.

 

Supports de tube thermoïonique

Ces dispositifs ont été largement remplacés par des solutions à semi-conducteurs, tels que les diodes et les transistors. Ils sont encore utilisés dans les émetteurs à haute fréquence et dans certaines applications. Les supports de tube thermoïonique peuvent modifier ou créer un signal électrique ou amplifier ou commuter un signal électronique.

 

Modules thyristor

Les modules thyristor sont des dispositifs identiques aux redresseurs silicium contrôlés. Ils fonctionnent comme des interrupteurs. Le composant est activé lorsque sa grille reçoit une impulsion électrique. Il reste dans cet état jusqu’à ce que la tension soit inversée. Ces composants incluent quatre couches de matériau semi-conducteur alternativement positives et négatives.

 

Modules contrôleurs de puissance à thyristor

Les modules contrôleurs de puissance à thyristor sont utilisés comme contrôleurs de déclenchement et apportent un niveau de protection aux circuits numériques. Si la tension de sortie dépasse un niveau spécifié, le thyristor peut isoler le circuit pour protéger ses composants.

 

Modules de déclenchement de thyristor

Les modules de déclenchement de thyristor peuvent servir de déclencheurs de thyristors, et donc être utilisés dans des applications de commutation, et dans d’autres applications. Leur sélection est basée sur différents critères, incluant des applications à haute puissance ou des circuits hautement inductifs.

 

Thyristors

Tous les thyristors sont fabriqués avec quatre couches de matériau semi-conducteur alternativement positives et négatives. Ils fonctionnent comme des interrupteurs. Lorsqu’une quantité de courant prédéterminé est atteinte, le dispositif devient conducteur et le reste jusqu’à ce que la tension soit inversée. Ils sont fréquemment utilisés comme contrôleurs de puissance.

 

TRIAC

Les TRIAC servent d’interrupteurs électroniques. Étant bidirectionnels, ils sont conducteurs dans les deux directions. Ils offrent une fonctionnalité similaire à une paire de redresseurs silicium contrôlés dans une configuration parallèle inverse et interconnectés sur chacune de leur grille.

 

Diodes TVS

TVS signifie « suppression de tensions transitoires ». Les diodes TVS sont surtout employées comme dispositifs de protection, pour éviter la détérioration des composants électroniques par des surtensions. Lorsque la tension atteint une limite spécifique, la diode coupe le courant excédentaire. Lorsque la tension redevient normale, le courant passe sans contrainte. Ce composant peut être appelé diode Transil, mais aussi diode de blocage, à cause de sa méthode pour interdire le passage du courant sur un circuit.

 

Transistors UJT

Les transistors UJT (« unijonction ») ont trois accès mais seulement une jonction. Ils utilisent des semi-conducteurs de type « n » en base et de type « p » dans l’émetteur. Les transistors UJT ont été utilisés comme oscillateurs, en particulier par les électroniciens amateurs. Ils sont maintenant largement utilisés pour déclencher les thyristors.

 

Diodes varicap

Aussi appelés « varactor », ces composants sont des diodes à capacitance variable (d'où leur nom) et des diodes de réglage. Ils sont utilisés comme condensateurs contrôlés par la tension appliquée. Les diodes varicap sont très utilisées dans les téléviseurs, les téléphones portables et autres appareils intégrant des émetteurs FM ou qui reçoivent des émissions FM. La capacitance de ce type de composant varie en fonction du niveau de tension qui lui est appliqué.

 

Diodes Zener

Les diodes Zener apportent un facteur de limitation de la tension, et fonctionnent donc comme une référence de tension ou dans un rôle de paratenseur sur un circuit. Elles font partie des composants les plus présents dans toutes les applications électroniques.