Approfondir : le condensateur et la diode au travail

La charge d'un condensateur à travers une résistance n'est pas linéaire : le courant est maximal au tout premier instant — réservoir vide, différence de tension entière — puis diminue à mesure que la tension du condensateur rejoint celle de la source. La courbe grimpe vite, ralentit, et finit par lécher la tension d'alimentation sans jamais la dépasser.

La décharge suit la même loi en miroir : courant fort au début, puis extinction progressive. C'est ce qui donne le joli fondu de la LED — brillante d'abord, mourante ensuite. Et une conséquence pratique s'annonce déjà : puisque la vitesse de vidange dépend du frein (R) et de la taille du réservoir (C), ces deux valeurs doivent, ensemble, fixer une durée. C'est exactement l'objet de la section suivante.

La constante de temps d'un couple résistance-condensateur vaut R × C : des ohms multipliés par des farads donnent des secondes. Avec 1 kΩ et 1 000 µF : 1 000 × 0,001 = 1 s. Attention aux conversions, comme pour la loi d'Ohm : 1 000 µF = 0,001 farad, et 1 kΩ = 1 000 Ω. Le raccourci utile : des kΩ multipliés par des µF donnent des millisecondes — 1 kΩ × 1 000 µF = 1 000 ms = 1 s, le compte est bon.

Que raconte une constante de temps ? Après une constante de décharge, il reste environ 37 % de la tension de départ ; après deux, 14 % ; après cinq, moins de 1 % — autant dire fini. À la charge, c'est le miroir : environ 63 % atteints après une constante, l'essentiel après cinq. Inutile d'apprendre la courbe par cœur : retiens « une constante = le gros du chemin s'engage, cinq constantes = tout est joué ».

En direct, la diode au silicium conduit dès que la tension à ses bornes atteint son seuil, environ 0,7 V — et cette chute reste quasi constante, que le courant soit de 2 ou de 50 mA. En inverse, elle bloque : le courant de fuite se compte en microampères, invisible à notre échelle. Retiens le contrat : passage payant dans un sens, mur dans l'autre.

Ce péage de 0,7 V n'est pas gratuit pour le montage : en série dans une boucle, la diode s'ajoute au budget de tension, exactement comme la chute d'une LED au module de la loi d'Ohm. Sur une pile de 3,3 V, il ne reste que 3,3 − 0,7 = 2,6 V pour le reste du circuit. Un concepteur compte TOUJOURS ce péage avant de valider son budget — l'oublier, c'est s'étonner ensuite d'une LED un peu pâle.

Le montage anti-inversion tient en une pièce : une diode en série entre le + de la pile et le reste du circuit, cathode (bague) côté montage. En fonctionnement normal, elle est passante et coûte ses 0,7 V. Pile inversée, elle se retrouve en sens bloquant : la boucle est ouverte, aucun courant ne circule — et un circuit sans courant est un circuit indestructible.

Chiffrons le prix de l'assurance sur notre montage témoin : pile de 3,3 V, diode de protection, LED rouge et sa 220 Ω. Budget : 3,3 − 0,7 = 2,6 V après le clapet ; la LED prélève 2 V, il reste 0,6 V pour la résistance, soit I = 0,6 ÷ 220 ≈ 2,7 mA. La LED brille plus doucement qu'avant — c'est le coût visible de la sécurité, et un vrai choix de conception : protection contre luminosité.