Chapitre 22 – Étude expérimentale de quelques circuits à diode (PCSI)
25. Exprimer la fonction de transfert H =
Dv s
DP l
en fonction de A, v et t.
26. Tracer, après l’avoir rapidement étudié, le diagramme de Bode et identifier la nature du
filtrage effectué par la détection.
27. Déterminer l’expression et la valeur numérique de la pulsation de coupure v c .
28. On considère que le détecteur est exposé à une impulsion lumineuse telle que P l (t) = P 0
pour 0 t Dt et P l (t) = 0 sinon. Déterminer l’expression de v s (t) en supposant que
v s (t < 0) = 0 et représenter graphiquement v s (t).
29. On considère les deux instants t
et t
avec t
< t
pour lesquels v s (t) = −
v s,max
2
pour
définir la largeur de l’impulsion détectée Dt d = t
− t
. Exprimer Dt d en fonction de Dt et t.
30. Étudier les cas Dt t et t Dt.
31. Quelle est la plus petite valeur Dt d qu’il est possible de détecter ? On pourra étudier les
variations de Dt d en fonction de Dt.
32. On utilise ce montage pour détecter de l’information transmise sous forme binaire avec
des impulsions de largeur Dt. On appelle bande passante B le nombre maximal d’impulsions
pouvant être détectées par unité de temps. Donner un ordre de grandeur de B en fonction
de t.
33. Montrer que le rapport
B
s
est une constante du détecteur et du niveau de bruit |v SN |.
34. On veut détecter un signal avec une bande passante de 10
7 impulsions par seconde. Quelle
doit être la puissance minimale disponible au niveau du détecteur ?
4.
Étude d’une photopile solaire, d’après E3A MP 2005
L’une des applications du silicium de qualité électronique est la réalisation de cellules photovoltaïques ou photopiles solaires qui, associées sous forme de panneaux, permettent une
transformation directe d’une énergie électromagnétique (rayonnement solaire) en énergie électrique de type continu directement utilisable. Ce capteur est constitué d’une jonction semiconductrice de type P-N.
1. Caractéristique électrique d’une photopile
Une jonction P-N, polarisée par une tension V , possède une caractéristique courant-tension
satisfaisant à l’équation :
I d = I s
exp
qV
kT
− 1
I
V
E
Figure 22.43
I s étant le courant de saturation (ou courant d’obscurité des porteurs minoritaires), k la
constante de Boltzmann et T la température. Si la surface supérieure du capteur d’aire S est
soumise à un flux lumineux, on observe la création d’un courant électrique inverse (appelé
588
25. Exprimer la fonction de transfert H =
Dv s
DP l
en fonction de A, v et t.
26. Tracer, après l’avoir rapidement étudié, le diagramme de Bode et identifier la nature du
filtrage effectué par la détection.
27. Déterminer l’expression et la valeur numérique de la pulsation de coupure v c .
28. On considère que le détecteur est exposé à une impulsion lumineuse telle que P l (t) = P 0
pour 0 t Dt et P l (t) = 0 sinon. Déterminer l’expression de v s (t) en supposant que
v s (t < 0) = 0 et représenter graphiquement v s (t).
29. On considère les deux instants t
et t
avec t
< t
pour lesquels v s (t) = −
v s,max
2
pour
définir la largeur de l’impulsion détectée Dt d = t
− t
. Exprimer Dt d en fonction de Dt et t.
30. Étudier les cas Dt t et t Dt.
31. Quelle est la plus petite valeur Dt d qu’il est possible de détecter ? On pourra étudier les
variations de Dt d en fonction de Dt.
32. On utilise ce montage pour détecter de l’information transmise sous forme binaire avec
des impulsions de largeur Dt. On appelle bande passante B le nombre maximal d’impulsions
pouvant être détectées par unité de temps. Donner un ordre de grandeur de B en fonction
de t.
33. Montrer que le rapport
B
s
est une constante du détecteur et du niveau de bruit |v SN |.
34. On veut détecter un signal avec une bande passante de 10
7 impulsions par seconde. Quelle
doit être la puissance minimale disponible au niveau du détecteur ?
4.
Étude d’une photopile solaire, d’après E3A MP 2005
L’une des applications du silicium de qualité électronique est la réalisation de cellules photovoltaïques ou photopiles solaires qui, associées sous forme de panneaux, permettent une
transformation directe d’une énergie électromagnétique (rayonnement solaire) en énergie électrique de type continu directement utilisable. Ce capteur est constitué d’une jonction semiconductrice de type P-N.
1. Caractéristique électrique d’une photopile
Une jonction P-N, polarisée par une tension V , possède une caractéristique courant-tension
satisfaisant à l’équation :
I d = I s
exp
qV
kT
− 1
I
V
E
Figure 22.43
I s étant le courant de saturation (ou courant d’obscurité des porteurs minoritaires), k la
constante de Boltzmann et T la température. Si la surface supérieure du capteur d’aire S est
soumise à un flux lumineux, on observe la création d’un courant électrique inverse (appelé
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