Les six composants fondamentaux d'un circuit électrique

Anatomie d'un circuit

Tout circuit électrique, quelle que soit sa complexité, est composé de six catégories fonctionnelles de composants. Comprendre chaque rôle permet analyse, conception, dépannage.

1. Source d'énergie (Élément actif)

Établit le champ électrique qui entraîne le flux de charge.

• Sources indépendantes : Tension idéale (batterie, alim régulée), Courant idéale (miroir courant, polarisation photodiode).
• Sources dépendantes : CVS, CCS, VCS, CCS — modèles transistors, AOP, transformateurs.
• Sources réelles : Ont résistance interne (Thévenin) ou conductance (Norton). Panneau solaire = source courant + diode + R_sh + R_s.

2. Charge / Éléments passifs (Conversion/Stockage énergie)

Élément	Relation V-I	Énergie	Fonction
Résistance (R)	V = IR	Dissipe (chaleur)	Limitation courant, division, mesure, adaptation
Condensateur (C)	I = C dV/dt	Stocke (champ E)	Filtrage, découplage, temporisation, réserve énergie, PFC
Inductance (L)	V = L dI/dt	Stocke (champ B)	Filtrage, découpage, transformateurs, selfs, capteurs
Memristor (M)	dΦ = M dq	Mémoire état	Neuromorphique, ReRAM, calcul analogique

3. Dispositifs actifs / Semi-conducteurs (Flux énergie commandé)

• Diodes : Redressage, clamp, détection, commutation (PN, Schottky, Zener, LED, Photo, Varicap).
• BJT : Source courant commandée courant. Amplification, commutation.
• MOSFET/IGBT : Interrupteur commandé tension. Conversion puissance, logique, RF.
• Thyristors (SCR, TRIAC, GTO) : Interrupteurs puissance à verrouillage.
• CI : AOP, régulateurs, MCU, FPGA, ASIC — sous-circuits intégrés.

4. Conducteurs et interconnexions

• Fils/Câbles : Cu/Al, toronné/solide, isolés (PVC, XLPE, PTFE, Silicone). Section selon ampacité (NEC 310.16 / IEC 60364).
• Pistes PCB : Microstrip, stripline, coplanaire. Impédance contrôlée (50Ω, 100Ω diff).
• Barres omnibus : Fort courant (>200A), laminées pour effet peau/proximité.
• Connecteurs : Bornes, connecteurs, D-sub, M12, RJ45, Anderson, MC4, USB, HDMI.

5. Dispositifs commutation et commande

• Mécaniques : Bascule, rocker, poussoir, rotatif, DIP, fin course, pression, température (thermostat).
• Électromécaniques : Relais (EMR), Contacteur, Électro-aimant, Relais reed.
• État solide : SSR, Optocoupleur, Interrupteur analogique (CD4066), Interrupteur charge.
• Protection : Fusible (rapide/lent), PTC réarmable, Disjoncteur (thermomagnétique, électronique), TVS, GDT, MOV.

6. Composants protection et sécurité

• Surintensité : Fusibles, Disjoncteurs, eFuses.
• Surtension : Diodes TVS, MOV, GDT, Éclateurs, Crowbar.
• ESD : Réseaux TVS, Suppresseurs ESD polymères.
• Inversion polarité : Diode série, P-FET diode idéale, Contrôleur (LTC4365).
• Défaut terre / Arc : GFCI / AFCI / DF (Double fonction) disjoncteurs.
• Isolation : Optocoupleurs, Isolateurs numériques (capacitifs SiO₂), Transformateurs.

Circuit = Graphe

Topologiquement, un circuit est un **graphe** : Nœuds (nets) + Branches (composants). Lois Kirchhoff (KCL/KVL) + Relations constitutives composants = Système résoluble. SPICE résout numériquement.