10 Etude de composants sensibles à la lumière ouémetteurs de lumière

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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.

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Dans Crocodile Physics, réaliser le montage ci-dessous.

Le symbole représente un générateur de tension réglable

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 =

MPI tempfile_2038.doc page 22

Ceci correspond au schéma de montage :

I U_DEL

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Rp Rp

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 !)

 Qu’observe-t-on ?

 On permute les bornes du générateur : Qu’observe-t-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).

Travailler avec une fréquence f =50 Hz et diminuer progressivement la fréquence. Qu’observe-t-on ?

3. La photodiode (BPW34)

a. composant

La photodiode a l’aspect représenté ci- contre et cela correspond au schéma ci- dessous.

b. Montage

Réaliser le montage représenté ci-contre .

repère

BPW34 Cathode anode

100 k 

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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

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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