Nous allons examiner cette fois deux semi-conducteurs : les thyristors (figure 1) et les triacs (figure 9), utilisés depuis longtemps dans diverses applications électroniques comme les “timers” (temporisateurs), lumières psychédéliques, variateurs de lumière, etc. Nous allons vous apprendre à les tester.
Les thyristors
La figure 1 donne sa représentation symbolique dans les schémas électriques : ses formes possibles de boîtiers rappellent celles des transistors de faible, moyenne et forte puissances. Le symbole montre que le thyristor est une diode à laquelle on a associé une troisième sortie, la gâchette. Les trois sorties A, K et G sont ainsi reliées :
A = Anode ..................... à relier à la charge
K = Cathode ................... à relier à la masse
G = Gâchette .................. broche d’excitation.
Les thyristors peuvent être alimentés avec une tension continue ou bien avec une tension alternative. Pour produire la conduction entre l’anode et la cathode il suffit d’appliquer une tension de polarité positive sur la gâchette. Tant que la tension fournie à la gâchette ne donne pas un courant suffisant pour l’exciter, le thyristor ne conduit pas : ce courant d’excitation est indiqué dans les tables de caractéristiques comme courant de “trigger” (déclenchement). Vous le constaterez en testant divers types de thyristors, ceux qui sont très sensibles s’excitent avec de faibles courants de gâchette et ceux qui sont moins sensibles avec des courants plus élevés.
Au moyen du traceur de courbe, il n’est pas possible de savoir le courant maximal de travail ni la tension maximale applicable à l’A et la K d’un thyristor : ces paramètres sont donnés par les manuels de caractéristiques.
Quand on applique une tension d’excitation à la gâchette d’un thyristor inséré dans un circuit alimenté avec une tension continue, si on coupe la tension après le déclenchement de la conduction, la conduction se poursuit.
Si par contre le thyristor est inséré dans un circuit alimenté par une tension alternative, il se relaxe automatiquement chaque fois que la sinusoïde de la tension alternative passe par zéro, soit quand elle change de polarité.
Figure 1 : Les thyristors sont schématisés dans un circuit comme on le voit sur le dessin de gauche. Les dessins du haut et de droite montrent le brochage des principaux boîtiers de thyristors.Pour tester un thyristor
Pour tester un thyristor de toute forme et de toute marque, il faut d’abord régler les commandes du traceur de courbe (voir figures 2 et 3) comme suit :
Inverseur TR/FET sur TR
Inverseur PNP/NPN sur NPN
Courant de base sur 100 μA
Courant de collecteur sur 100 mA/div
et les commandes d’entrée de l’oscilloscope comme le montre la figure 4, soit :
CH2 canal Y (vertical) 0,5 V/div
Ces deux commandes ne seront plus modifiées. La sortie axe Y du traceur de courbe est reliée à l’entrée Y de l’oscilloscope et la sortie X à l’entrée X comme le montre la figure 5.
Quand le traceur de courbe et l’oscilloscope sont réglés, il faut relier les broches A et K au traceur de courbe : A va à la douille C (collecteur) du traceur de courbe, K va à la douille E (émetteur). Comme nous n’avons pas relié G (gâchette) à la douille B (base), aucun tracé n’apparaît à l’écran : si un tracé vertical apparaît tout de même, sans que G ne soit excitée, c’est que le thyristor est en court-circuit. Mais cela arrive rarement.
Relions G à la douille B : très probablement aucun tracé n’apparaît encore, il faut pour cela tourner le bouton Courant de base (déterminant le courant à appliquer à la gâchette).
Étant donné que nous sommes partis d’un courant de gâchette de 100 μA, ce qui est plutôt faible pour un thyristor, nous pouvons monter ce courant à 2 à 500 μA et continuer vers 1 - 5 - 10 mA jusqu’à voir apparaître à l’écran un tracé vertical comme le montre la figure 7, lequel indique que le courant de gâchette a fait conduire le thyristor. Ce tracé vertical très pentu atteint une hauteur de six carreaux pour tout type de thyristor. Il existe des thyristors s’excitant avec un courant de gâchette de quelques mA, car ils sont très sensibles et d’autres réclamant un courant de 10 ou 20 mA, car ils sont peu sensibles (voir figure 8).
Une fois entré en conduction, le thyristor se comporte comme une simple diode, laissant passer le courant dans un seul sens, de l’A (+) vers la K (–). En effet, si nous inversons la polarité de la tension en déplaçant l’inverseur sur PNP, le thyristor ne conduit plus et le tracé vertical disparaît.
De même en déplaçant l’autre inverseur sur FET, le thyristor ne peut être excité car il faut appliquer sur la G une tension positive.
Figure 2 : Pour tester n’importe quel type de thyristor ou de triac, vous devez placer l’inverseur de gauche sur TR et celui de droite sur NPN.
Figure 3 : Pour tester n’importe quel thyristor ou triac, vous devez placer le bouton Courant de base sur 100 μA et celui de Courant de collecteur sur 100 mA/div.
Figure 4 : Le bouton CH1 de l’oscilloscope doit être sur 1 V/div et le CH2 sur 0,5 V/div. Et cela vaut pour les thyristors comme pour les triacs.
Figure 5 : Les broches des thyristors et des triacs sont reliées au traceur de courbe ainsi :Thyristors Triacs
A = sur C A2 = sur C
K = sur E A1 = sur E
G = sur B G = sur B
Figure 6 : Pour déterminer avec le traceur de courbe la sensibilité de gâchette d’un thyristor ou d’un triac, après avoir relié leurs broches comme le montre la figure 5, commencez en plaçant le bouton Courant de base sur 100 μA puis passez aux valeurs supérieures jusqu’à ce qu’apparaisse un tracé vertical à pente très raide. Les boutons CH1 et CH2 de l’oscilloscope doivent rester dans la position de la figure 4.
Figure 7 : La figure 6 vous conseillait de partir d’un courant de base de 100 μA car vous pouvez avoir à tester de minuscules thyristors ou triacs très sensibles. Pour des composants de sensibilité moyenne, on partira de 100 μA pour grimper progressivement jusqu’à 500 μA voire 1 mA. Les thyristors et triacs pouvant être excités par des courants inférieurs à 1 mA peuvent être considérés comme très sensibles.
Figure 8 : En testant les divers thyristors et triacs, vous vous apercevrez que les plus sensibles d’entre eux s’excitent quand on applique sur leur gâchette des courants de l’ordre du mA. Si vous voulez tester avec le traceur de courbe un composant dont vous ignorez s’il s’agit d’un thyristor ou d’un triac, essayez de mettre l’inverseur de la figure 2 sur PNP : si le même tracé apparaît, c’est un triac.Le triac
Le triac (“TRiode Alternate Current”) est représenté dans les schémas électriques par le symbole de la figure 9 : deux thyristors en opposition de polarité, le boîtier étant comparable à celui d’un thyristor.
Les trois broches sont A1, A2 et G :
A1 = anode de la première diode à relier à la masse
A2 = anode de la deuxième diode à relier à la charge
G = gâchette d’excitation.
Les triacs peuvent être alimentés indifféremment par une tension continue ou par une alternative. Pour faire conduire l’A1 et l’A2, il suffit d’appliquer à la G une tension positive ou négative ou bien alternative. Tant que la tension arrivant sur la gâchette n’atteint pas un niveau suffisant pour l’exciter, le triac ne conduit pas.
Si nous insérons un triac dans un circuit alimenté sous une tension continue, quand le déclenchement a eu lieu le triac continue de conduire même si l’on coupe la tension d’excitation de sa gâchette. Si par contre il est inséré dans un circuit alimenté en alternatif, il se relaxe automatiquement chaque fois que la sinusoïde de la tension alternative passe par zéro, soit à chaque changement de polarité.
Si vous désirez en savoir davantage sur les thyristors et les triacs, revoyez le Cours.
Pour tester un triac
Pour tester un triac de toute forme et de toute marque, il faut d’abord régler les commandes du traceur de courbe (voir figures 2 et 3) comme suit :
Inverseur TR/FET sur TR
Inverseur PNP/NPN sur NPN
Courant de base sur 100 μA
Courant de collecteur sur 100 mA/div
et les commandes d’entrée de l’oscilloscope comme le montre la figure 4, soit :
CH1 canal X (horizontal) 1 V/div
CH2 canal Y (vertical) 0,5 V/div
Ces deux commandes ne seront plus modifiées.
Quand le traceur de courbe et l’oscilloscope sont réglés, il faut relier les broches A1 et A2 au traceur de courbe : A1 va à la douille E (émetteur) du traceur de courbe, A2 va à la douille C (collecteur).
Note : A1 et A2 peuvent être inversés car ce composant fonctionne aussi en alternatif.
Comme nous n’avons pas relié G (gâchette) à la douille B (base), aucun tracé n’apparaît à l’écran car le triac n’est pas excité : si un tracé vertical apparaît tout de même, sans que G ne soit excitée, c’est que le triac est en court-circuit.
Mais cela arrive rarement. Relions G à la douille B : très probablement aucun tracé n’apparaît encore, il faut pour cela tourner le bouton Courant de base (déterminant le courant à appliquer à la gâchette) de 100 μA (voir figure 6) à 2 à 500 μA et continuer vers 1 - 5 mA ou plus jusqu’à voir apparaître à l’écran un tracé vertical comme le montre la figure 7, lequel indique que le courant de gâchette a fait conduire le triac.
Ce tracé vertical très pentu atteint une hauteur de six carreaux environ pour tout type de triac. Comme pour les thyristors, il existe des triacs s’excitant avec un courant de gâchette de quelques mA et d’autres réclamant un courant de 10 ou 20 mA (voir figure 8).
Si vous inversez la polarité de la tension en plaçant l’inverseur sur PNP, le triac reste en conduction (tracé vertical à l’écran). Si vous placez l’autre inverseur sur FET, le triac s’excite de la même manière car sa gâchette accepte aussi bien une tension positive qu’une négative.
Distinguer un thyristor d’un triac
Comme les formes des boîtiers du thyristor sont les mêmes que celles du triac, comment les distinguer ? Il suffit de relier le composant énigmatique au traceur de courbe et de régler ce dernier comme s’il s’agissait d’un thyristor. Augmentez le courant de base jusqu’à la conduction puis déplacez l’inverseur NPN/PNP.
Si en plaçant cet inverseur sur PNP le tracé vertical disparaît, c’est que le composant est un thyristor, si elle demeure, c’est un triac.
Figure 9 : Les triacs sont schématisés dans un circuit comme on le voit sur le dessin de gauche. Les dessins du haut et de droite montrent le brochage des principaux boîtiers de triacs.À suivre
Vous avez compris que le traceur de courbe permet de contrôler tout type de semiconducteur. Avec un peu d’esprit de recherche vous essaierez de connecter ceux que vous possédez aux douilles d’entrée. Dans la partie suivante (la sixième) nous verrons comment tester les FET.
1ère partie : L’analyse théorique.
2ème partie : La réalisation pratique.
3ème partie : Le mode d’utilisation (1er volet : Transistors NPN et PNP).
3ème partie : Le mode d’utilisation (2ème volet : Gain et polarisation des transistors).
4ème partie : La droite de charge dans les transistors.
6ème partie et fin : Tester les FET et les MOSFET.
