🗓️ Évaluations · novembre 2026

Le DS de la semaine 45, l'interro de la semaine 46.

Deux évaluations, deux formats. Le DS demande des exercices à rédiger sur les cours 1 à 3 (diode Zener comprise) ; l'interro est un QCM intégral sur les transistors bipolaires, avec questions et réponses mélangées. Programme exact, fiches, sujet blanc corrigé et simulateur d'interro.

Préparer le DS → Préparer l'interro → 📝 Annales et partiel

DS : sam. 7 nov., 8h45-10h15 (d'après l'EDT du 23/09, à confirmer) · J-—Interro : semaine du 9 au 15 nov. · 1 h

Le programme exact

D'après l'annonce de l'enseignant.

DS de la semaine 45 · 1h30

Cours : CM1, CM2, CM3 (parties 1 et 2).
TD : TD1, TD2, TD3, TD4 (diode Zener) inclus.
Format : exercices à rédiger, pas de QCM.
Calculatrice : type lycée autorisée.

Interrogation de la semaine 46 · 1 h

Cours : CM4 (parties 1 et 2) et CM5.
TD : TD5 et TD6 inclus.
Format : QCM intégral, questions mélangées et réponses mélangées (contre la triche).
Calculatrice : type lycée autorisée.

Épreuve	Cours	Chapitre du site	TD	Corrigés détaillés
DS	CM1 · Conducteurs et composants	Ch1	TD1 · Résistivité et capacité	TD1 (6 exercices)
DS	CM2 · Semi-conducteurs et jonction PN	Ch2	TD2 · Les semi-conducteurs	TD2 (9 exercices)
DS	CM3 · La diode (parties 1 et 2)	Ch3	TD3 · Diode à jonction PN TD4 · Diode Zener	TD3 (9) · TD4 (9)
Interro	CM4 · BJT en statique (parties 1 et 2)	Ch4	TD5 · Polarisation du BJT	TD5 (10)
Interro	CM5 · BJT en dynamique	Ch5	TD6 · BJT en dynamique	TD6 (6)

Les « parties » des coursLes PDF d'amphi ne portent pas de numéro de partie : je ne peux pas savoir si une portion du CM3 ou du CM4 est exclue. Par prudence, tout le cours est traité ci-dessous. Si une partie te semble hors programme, demande à l'enseignant. À simple lecture : varicap, LED et relais/optocoupleur (CM3) ; modèle d'Ebers-Moll et simulations Proteus (CM4) ; structure interne de l'AOP (CM5). À savoir : Schottky et Zener (CM3), commutation et portes à transistors (CM4), classes, Darlington, miroir de courant (CM5).

Plan de révision

Le DS tombe le samedi 7 novembre et l'interro la semaine suivante : le cours 4 doit être commencé avant le DS. Dates à adapter à ton emploi du temps.

Jusqu'au 1^er nov. · Fond du DS

CM1 + TD1, CM2 + TD2 : cours puis fiche, puis exercices du TD à refaire cachés.
CM3 + TD3 + TD4 : état d'une diode, droite de charge, Zener.
Cocher la liste de contrôle du DS.

2 → 6 nov. · Sujet blanc et début du CM4

Le sujet blanc en 1h30, calculatrice en main, puis correction.
Refaire DS19 Ex.2 et 3 : exercices corrigés.
Lire le CM4 (effet transistor, polarisations) pour ne pas arriver à zéro.

8 → 13 nov. · Interro

CM4 + TD5, CM5 + TD6.
Simulateur : thème par thème, puis interro blanche chronométrée.
Veille : fiche + pièges, pas de nouveau chapitre.

DS semaine 45 CM1 · CM2 · CM3 · TD1 à TD4

Des exercices à rédiger : on ne coche rien, on écrit une démarche. Chaque ligne du corrigé est notée.

Ce qu'on te demandera, d'après les annales rédigées

Le barème récompense la démarche. Dans le seul DS rédigé des annales (DS 2019-20), la formule littérale vaut \(0{,}25\) point et l'application numérique \(0{,}25\) point, séparément. Une formule juste avec un calcul faux rapporte la moitié ; un nombre seul, souvent rien.
Les trois exercices types : (1) conducteur : \(R\), \(i\), \(j\), \(E\), vitesse de dérive, effet de la température, condensateur plan ; (2) semi-conducteur dopé : type de dopant, \(n\), \(p\), conductivité, comparaison au silicium pur ; (3) diode : état, Thévenin, droite de charge, point de fonctionnement, puis Zener : régulation, limites, expression de la sortie.
Les questions de cours du style vrai/faux (dérive, résistivité et température, condensateurs, PCB, Bohr, Schottky) peuvent apparaître en début de sujet : voir la banque d'annales, thèmes « Conduction », « Condensateur », « Semi-conducteurs », « Diode ».

Sujet blanc du DS · 1h30 · /20

Sujet original, construit sur le modèle des annales rédigées. Chrono, calculatrice, pas de cours. Corrections dépliables, formule littérale avant chaque calcul.

Exercice 1 · Conduction dans un fil de cuivre et condensateur (6 pts)

Données. Fil de cuivre de longueur \(\ell=10\) m et de section \(S=1\ \mathrm{mm^2}\), sous \(U=1\) V. Conductivité \(\gamma=5{,}8\cdot10^{7}\ \mathrm{S/m}\), densité d'électrons libres \(n=8{,}5\cdot10^{28}\ \mathrm{m^{-3}}\), \(e=1{,}6\cdot10^{-19}\) C, \(\alpha=3{,}9\cdot10^{-3}\ \mathrm{K^{-1}}\) (référence \(T_0=20^{\circ}\)C).

Calculer la résistance \(R\) du fil et le courant \(i\). (1,5)
Calculer la densité de courant \(j\), le champ électrique \(E\), puis la vitesse de dérive \(v\) des électrons et la mobilité \(\mu\). Dans quel sens se déplacent les électrons ? (2)
Combien de temps met un électron pour parcourir \(1\) m ? Conclusion. (0,5)
Le fil s'échauffe jusqu'à \(70^{\circ}\)C. Que deviennent \(R\) et \(i\) (à \(U\) constante) ? (0,5)
Un condensateur plan a pour armatures \(S'=1\ \mathrm{cm^2}\), séparées de \(d=0{,}1\) mm. Calculer sa capacité dans le vide (\(\varepsilon_0=8{,}85\cdot10^{-12}\) F/m), puis avec un diélectrique \(\varepsilon_r=4\). (1)
Placé en parallèle d'une alimentation avec \(R=100\ \Omega\) en série, un condensateur de \(100\) nF forme un filtre RC. Donner la fréquence de coupure. (0,5)

Correction de l'exercice 1

1. \(R=\dfrac{\rho\ell}{S}=\dfrac{\ell}{\gamma S}=\dfrac{10}{5{,}8\cdot10^{7}\times10^{-6}}=0{,}172\ \Omega\) ; \(i=\dfrac{U}{R}=\dfrac{1}{0{,}172}=5{,}8\) A.

2. \(j=\dfrac{i}{S}=\dfrac{5{,}8}{10^{-6}}=5{,}8\cdot10^{6}\ \mathrm{A/m^2}\) ; \(E=\dfrac{U}{\ell}=0{,}1\) V/m. De \(j=nev\) : \(v=\dfrac{j}{ne}=\dfrac{5{,}8\cdot10^{6}}{8{,}5\cdot10^{28}\times1{,}6\cdot10^{-19}}=4{,}3\cdot10^{-4}\ \mathrm{m/s}=0{,}43\ \mathrm{mm/s}\). Mobilité \(\mu=\dfrac{v}{E}=4{,}3\cdot10^{-3}\ \mathrm{m^2/(V\cdot s)}\) (on retrouve aussi \(\mu=\dfrac{\gamma}{ne}\)). \(\vec v=-\mu\vec E\) : les électrons se déplacent en sens inverse du champ, donc vers la borne \(+\) ; le courant conventionnel va de \(+\) vers \(-\).

3. \(t=\dfrac{1}{v}=\dfrac{1}{4{,}3\cdot10^{-4}}\approx2\,350\) s \(\approx39\) min. La dérive est lentissime, alors que la lampe s'allume tout de suite : c'est le champ qui se propage, pas les électrons.

4. \(\rho\) croît avec \(T\) : \(R'=R\,[1+\alpha(T-T_0)]=0{,}172\times(1+3{,}9\cdot10^{-3}\times50)=0{,}206\ \Omega\) ; \(i'=\dfrac{1}{0{,}206}=4{,}9\) A. Le conducteur chaud conduit moins bien.

5. \(C=\dfrac{\varepsilon_0\varepsilon_rS'}{d}\). Vide : \(C=\dfrac{8{,}85\cdot10^{-12}\times10^{-4}}{10^{-4}}=8{,}85\) pF. Avec \(\varepsilon_r=4\) : \(C=35{,}4\) pF (le diélectrique multiplie \(C\) par \(\varepsilon_r\)).

6. \(f_c=\dfrac{1}{2\pi RC}=\dfrac{1}{2\pi\times100\times100\cdot10^{-9}}=15{,}9\ \mathrm{kHz}\).

Exercice 2 · Silicium dopé au phosphore (6 pts)

Données. Silicium à \(300\) K : \(n_i=1{,}5\cdot10^{10}\ \mathrm{cm^{-3}}\), \(\mu_n=1\,350\) et \(\mu_p=480\ \mathrm{cm^2/(V\cdot s)}\), \(e=1{,}6\cdot10^{-19}\) C, \(k_BT/e=25{,}9\) mV. On dope avec du phosphore (colonne 15 du tableau périodique) à \(N_D=2\cdot10^{16}\ \mathrm{cm^{-3}}\).

Le phosphore est-il donneur ou accepteur ? Quel type de semi-conducteur obtient-on ? Justifier. (1)
Calculer les densités \(n\) et \(p\). Vérifier \(np=n_i^2\). (1,5)
Calculer la conductivité \(\gamma\) puis la résistivité \(\rho\) (en S/cm et \(\Omega\cdot\)cm, puis en unités SI). (1,5)
Calculer la conductivité du silicium pur. Par quel facteur le dopage l'a-t-il multipliée ? (1)
On accole à cette zone N une zone P dopée à \(N_A=10^{17}\ \mathrm{cm^{-3}}\). Calculer la barrière de potentiel \(V_0\) de la jonction. (1)

Correction de l'exercice 2

1. Le phosphore a \(5\) électrons de valence : il en utilise 4 pour les liaisons covalentes et cède le cinquième, devenu libre : donneur, d'où un semi-conducteur de type N (porteurs majoritaires : les électrons).

2. \(n\approx N_D=2\cdot10^{16}\ \mathrm{cm^{-3}}\) ; \(p=\dfrac{n_i^2}{n}=\dfrac{(1{,}5\cdot10^{10})^2}{2\cdot10^{16}}=1{,}1\cdot10^{4}\ \mathrm{cm^{-3}}\). Vérification : \(np=2\cdot10^{16}\times1{,}1\cdot10^{4}=2{,}25\cdot10^{20}=n_i^2\ \checkmark\)

3. \(\gamma=e(n\mu_n+p\mu_p)\approx e\,n\,\mu_n=1{,}6\cdot10^{-19}\times2\cdot10^{16}\times1\,350=4{,}3\ \mathrm{S/cm}=4{,}3\cdot10^{2}\ \mathrm{S/m}\) (le terme des trous est négligeable : \(10^{-12}\) S/cm). \(\rho=\dfrac{1}{\gamma}=0{,}23\ \Omega\cdot\mathrm{cm}=2{,}3\cdot10^{-3}\ \Omega\cdot\mathrm m\).

4. Silicium pur : \(\gamma_i=e\,n_i(\mu_n+\mu_p)=1{,}6\cdot10^{-19}\times1{,}5\cdot10^{10}\times1\,830=4{,}4\cdot10^{-6}\ \mathrm{S/cm}\). Facteur : \(\dfrac{4{,}3}{4{,}4\cdot10^{-6}}\approx10^{6}\). Un atome de phosphore pour \(2{,}5\cdot10^{6}\) atomes de silicium multiplie la conductivité par un million.

5. \(V_0=\dfrac{k_BT}{e}\ln\dfrac{N_AN_D}{n_i^2}=0{,}0259\times\ln\dfrac{10^{17}\times2\cdot10^{16}}{2{,}25\cdot10^{20}}=0{,}0259\times\ln\left(8{,}9\cdot10^{12}\right)=0{,}0259\times29{,}8=0{,}77\ \mathrm V\). Ordre de grandeur attendu : \(0{,}6\) à \(0{,}8\) V pour le silicium.

Exercice 3 · Diode : état, droite de charge, puissance (4 pts)

Circuit. Une source \(E=12\) V alimente deux résistances \(R_1=R_2=100\ \Omega\) en série ; \(R_2\) va à la masse. Une diode au silicium (\(V_S=0{,}7\) V, résistance interne \(r_d=5\ \Omega\)) est branchée entre le point milieu A et la masse, passante dans le sens A \(\to\) masse.

Déterminer l'état de la diode (justifier sans la résoudre). (0,5)
Donner le générateur de Thévenin vu par la diode. (1)
Écrire l'équation de la droite de charge \(i_d=f(u_d)\) et ses deux points particuliers. (1)
Calculer le courant \(i_d\) et la tension \(u_d\) dans le modèle de la diode réelle. (1)
Calculer la puissance dissipée dans la diode. (0,5)

Correction de l'exercice 3

1. On retire la diode : le point A est au milieu d'un pont diviseur, \(V_A=\dfrac{R_2}{R_1+R_2}E=6\) V \(>V_S=0{,}7\) V. La diode est passante (à vérifier à la fin : \(i_d>0\)).

2. \(E_{Th}=V_A(\text{à vide})=6\) V ; \(R_{Th}=R_1\parallel R_2=50\ \Omega\) (source de tension neutralisée = fil).

3. Loi des mailles : \(E_{Th}-R_{Th}\,i_d=u_d\), soit \(i_d=-\dfrac{u_d}{R_{Th}}+\dfrac{E_{Th}}{R_{Th}}=-\dfrac{u_d}{50}+0{,}12\) (A). Points : \(u_d=0\Rightarrow i_d=\dfrac{E_{Th}}{R_{Th}}=120\) mA ; \(i_d=0\Rightarrow u_d=E_{Th}=6\) V.

4. Modèle réel \(u_d=V_S+r_d\,i_d\) : \(E_{Th}-R_{Th}i_d=V_S+r_di_d\Rightarrow i_d=\dfrac{E_{Th}-V_S}{R_{Th}+r_d}=\dfrac{6-0{,}7}{50+5}=96{,}4\ \mathrm{mA}\). \(u_d=0{,}7+5\times0{,}0964=1{,}18\) V. Vérification : \(i_d>0\) : hypothèse « passante » cohérente.

5. \(P=u_d\,i_d=1{,}18\times0{,}0964=0{,}114\) W (soit \(V_Si_d+r_di_d^2=0{,}0675+0{,}0465\)). Un boîtier de petite diode supporte rarement plus de \(0{,}5\) W : cohérent.

Exercice 4 · Régulateur à diode Zener (4 pts)

Circuit. \(E=12\) V, résistance série \(R=100\ \Omega\), Zener idéale (\(V_Z=5{,}6\) V, \(r_Z=0\)) en parallèle avec une charge \(R_L=200\ \Omega\).

La Zener conduit-elle ? Justifier. (0,5)
Calculer \(I_R\), \(I_L\), \(I_Z\) et la tension de sortie. (1,5)
Pour \(E=12\) V, quelle est la plus petite charge \(R_{L,min}\) pour laquelle la Zener conduit encore ? (1)
Pour \(R_L=200\ \Omega\), quelle est la tension minimale \(E_{min}\) pour que la régulation existe ? (0,5)
La Zener supporte \(I_{Z,max}=100\) mA : quelle est la tension maximale \(E_{max}\) admissible pour \(R_L=200\ \Omega\) ? (0,5)

Correction de l'exercice 4

1. Tension à vide aux bornes de la Zener (diviseur \(R\), \(R_L\)) : \(E\dfrac{R_L}{R+R_L}=12\times\dfrac{200}{300}=8\) V \(>V_Z=5{,}6\) V : elle conduit et fixe \(u=V_Z\).

2. \(I_R=\dfrac{E-V_Z}{R}=\dfrac{12-5{,}6}{100}=64\) mA ; \(I_L=\dfrac{V_Z}{R_L}=\dfrac{5{,}6}{200}=28\) mA ; \(I_Z=I_R-I_L=36\) mA \(>0\) ; \(u_{out}=V_Z=5{,}6\) V.

3. Limite : tension à vide \(=V_Z\), soit \(E\dfrac{R_L}{R+R_L}=V_Z\Rightarrow R_{L,min}=\dfrac{V_ZR}{E-V_Z}=\dfrac{5{,}6\times100}{6{,}4}=87{,}5\ \Omega\). En dessous, la charge « court-circuite » trop la Zener qui se bloque.

4. \(E_{min}=V_Z\dfrac{R+R_L}{R_L}=5{,}6\times\dfrac{300}{200}=8{,}4\) V.

5. Le courant dans \(R\) vaut \(I_Z+I_L\) : \(E_{max}=V_Z+R\,(I_{Z,max}+I_L)=5{,}6+100\times(0{,}100+0{,}028)=18{,}4\) V. Entre \(8{,}4\) et \(18{,}4\) V la sortie reste à \(5{,}6\) V.

Barème et tempsEx. 1 : 6 pts (~25 min) · Ex. 2 : 6 pts (~25 min) · Ex. 3 : 4 pts (~15 min) · Ex. 4 : 4 pts (~15 min) · relecture 10 min. Un exercice bloqué : passer au suivant, revenir à la fin.

Interro semaine 46 CM4 · CM5 · TD5 · TD6

Un QCM intégral d'une heure : questions mélangées, réponses mélangées.

Ce que ça change

Réponses mélangées : impossible de retenir « c'était la B ». Il faut connaître le contenu de la bonne réponse. Dans le simulateur ci-dessous, l'ordre des propositions change à chaque tirage.
Calculs à faire à la main : la plupart des questions de BJT demandent un courant, une tension ou un gain ; les mauvaises réponses sont les résultats d'erreurs classiques (oublier le \((\beta+1)\), mélanger \(\mu\)A et mA). Garde le temps : \(\approx2\) min par question.
Plusieurs bonnes réponses sont possibles dans certaines annales : si c'est annoncé, tout est juste ou rien n'est compté.

Fiche de l'interro : BJT statique et dynamique

CM4 · Effet transistor et modes

\[i_E=i_B+i_C\quad i_C=\beta i_B\quad\alpha=\frac{i_C}{i_E}=\frac{\beta}{\beta+1}\quad\beta=\frac{\alpha}{1-\alpha}\]

Mode	BE	BC	Repère (Si)
Bloqué	inverse	inverse	\(V_{BE}<0{,}7\) V, \(i_B\approx0\)
Actif	direct	inverse	\(V_{BE}=0{,}7\) V, \(V_{CE}>V_{BE}\)
Saturé	direct	direct	\(V_{CE}\le0{,}2\) V

Base fine et peu dopée : effet transistor. Base fine : effet Early (pente de \(I_C(V_{CE})\)). \(\beta\) augmente avec \(T\).

CM4 · TD5 · Polarisation

\[V_{CE}=V_{CC}-R_Ci_C\ (-R_Ei_E)\qquad i_{C,sat}=\frac{V_{CC}}{R_C}\]

\[i_B=\frac{E_{Th}-V_{BE}}{R_{Th}+(\beta+1)R_E}\qquad E_{Th}=V_{CC}\frac{R_2}{R_1+R_2}\]

Par la base : dépend de \(\beta\) (commutation). Par pont avec \(R_E\) : indépendante de \(\beta\) si \((\beta+1)R_E\ge10R_{Th}\) ; alors \(V_E\approx E_{Th}-0{,}7\) et \(i_E\approx V_E/R_E\) (amplification). Droite d'attaque sur l'entrée, droite de charge sur la sortie.

CM4 · TD5 · Commutation et applications

\[\beta\,i_B>i_{C,sat}=\frac{V_{CC}-V_{CE,sat}}{R_C}\ \Rightarrow\ \text{saturé}\]

\[V_{out}=V_{CC}\ (\text{bloqué})\qquad V_{out}=V_{CE,sat}\ (\text{saturé})\]

Pour garantir la saturation : \(i_B=2\) à \(5\times\dfrac{i_{C,sat}}{\beta}\). Porte NON : \(0\to1\), \(1\to0\). Ballast : \(V_{sortie}=V_Z-V_{BE}\). Générateur de courant : \(i_L\approx\dfrac{V_Z-V_{BE}}{R_E}\).

CM5 · TD6 · Petits signaux

\[r_e=\frac{26\ \mathrm{mV}}{I_E}\qquad Z_i=R_1\parallel R_2\parallel(\beta+1)r_e\qquad Z_o=R_C\ (\parallel r_o)\]

\[A_v\approx-\frac{R_C}{r_e}\ (\text{avec }C_3)\qquad A_v\approx-\frac{R_C}{R_E+r_e}\ (\text{sans})\qquad A_{v,chargé}=A_v\frac{R_L}{Z_o+R_L}\]

\(C_1,C_2\) : liaison ; \(C_3\) : découplage de \(R_E\). Schéma AC : condensateurs = fils, sources DC = masse. Cascade : gains chargés multipliés. dB : \(20\log|A_v|\), \(10\log A_P\). \(C=\dfrac{1}{2\pi f_cR_{vue}}\). Giacoletto : \(g_m=\dfrac{I_C}{V_T}\), \(r_\pi=\dfrac{\beta}{g_m}\).

CM5 · Classes et montages

A : \(360^\circ\), \(\eta\le50\ \%\). B : \(180^\circ\), \(\eta\le78{,}5\ \%\), distorsion de croisement. AB : push-pull à diodes. D : PWM + filtre, très haut rendement. Darlington : \(\beta\approx\beta_1\beta_2\). Miroir de courant : \(i_{out}\approx i_{in}\). Pont en H : sens d'un moteur. Paire différentielle : cœur de l'AOP. Émetteur commun : inverse le signal.

Les pièges des QCM de BJT

Oublier le \((\beta+1)\) devant \(R_E\) dans \(i_B\), ou utiliser \(\beta\) au lieu de \((\beta+1)\) pour \(i_E\).
µA contre mA : \(i_B=40\ \mu\)A et \(i_C=6\) mA ; une réponse en µA pour un collecteur est presque toujours un piège.
Gain sans le signe : l'émetteur commun a un \(A_v\) négatif ; « \(+200\) » est le piège.
\(r_e\) avec \(I_C\) ou \(I_E\) : \(\dfrac{26\ \mathrm{mV}}{I_E}\), l'écart est de \(1\ \%\) pour \(\beta=100\) mais l'énoncé peut donner l'un ou l'autre.
Impédance d'entrée : la plus petite des résistances en parallèle domine ; ne pas oublier \(R_1\parallel R_2\).
Saturation : comparer \(\beta i_B\) à \(i_{C,sat}\), pas à une valeur arbitraire ; \(V_{CE}\) saturé vaut \(\approx0{,}2\) V, pas \(0{,}7\) V.
Effet transistor ou effet Early : fine et peu dopée, ou seulement fine.
Gain chargé ou à vide : si une charge \(R_L\) est branchée, passer par \(\dfrac{R_L}{Z_o+R_L}\).
Coupure basse : due aux condensateurs de liaison et de découplage ; coupure haute : capacités internes.
Mots absolus (« toujours », « jamais », « forcément ») : presque toujours faux.

Liste de contrôle · cases mémorisées sur cet appareil : 0 / 0

✅ Exercices du poly à refaire en priorité

TD5 : 5.1, 5.2, 5.3, 5.5, 5.7, 5.9 · TD6 : 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. Les polarisations et montages des annales corrigées sont sur la page Partiel.

Simulateur d'interro

53 questions sur le CM4, le CM5, le TD5 et le TD6, à une seule bonne réponse. Entraînement : correction immédiate, thème par thème. Interro blanche : tirage, questions et réponses mélangées, chrono d'une heure, correction à la fin. Les valeurs numériques ont été recalculées ; les questions s'inspirent des annales (source indiquée en entraînement).

Sources : amphis Cours 3 à 5 (diapositives), poly de TD (TD1 à TD6), annales d'électronique ING2 ECE. Le programme et le format des évaluations viennent de l'annonce de l'enseignant ; les dates sont à confirmer sur l'emploi du temps officiel. Révision complète sur les annales : page Partiel.