L'électronique
Henri Lilen
Éditions Vuibert
Préface de Roland Moreno :
Quelle est la science la plus importante de toutes ?
21
Remerciements
24
Avant-propos
25
Partie I
Le siècle de l'électronique
Chapitre 1
Sur la piste de l'électron
29
Une définition de l'électronique29
Thalès de Milet et l'ambre jaune30
Vingt siècles sur la piste de l'électron30
James Clerk Maxwell et ses célèbres équations31
Hittorf découvre les rayons cathodiques33
Crookes propose l'état radiant33
Joseph John Thomson définit l'électron35
Chapitre 2
Naissance de la radio
37
L'éclateur de Hertz37
Le cohéreur de Branly41
Sir Oliver Lodge améliore le cohéreur44
Nikola Tesla invente le circuit accordé antenne-terre45
Le Russe Popov effectue la première liaison radio au monde47
Guglielmo Marconi, promoteur de la radio50
Les premières expériences de transmission sans fil51
Entre Londres et l'Italie51
Sauvetage en mer53
La traversée de l'Atlantique54
Reginald Fessenden, le premier physicien à transmettre la voix55
Emil Berliner, l'inventeur du microphone et du téléphone56
À qui doit-on vraiment le téléphone ?57
L'histoire du Gramophone59
Les expériences de Ducretet qui sauvèrent la tour Eiffel61
Gustave Ferrié et la radio en France63
Chapitre 3
Ambrose Fleming invente le tube diode
65
L'effet Edison65
La première invention : un télégraphe duplex66
De la lampe électrique à l'effet Edison68
La diode de Fleming68
Une lampe regroupant deux électrodes70
Un fonctionnement unidirectionnel71
Chapitre 4
Lee De Forest invente l'Audion, ou tube triode
75
L'invention de l'Audion75
Un pionnier de la radiodiffusion78
Redresseur, amplificateur, modulateur et oscillateur81
Valdemar Poulsen et son émetteur à arc82
Irving Langmuir améliore la triode en créant le pliotron83
La triode en France85
Henri Abraham fonde l'industrie française des tubes radio86
Abraham et Bloch inventent le multivibrateur88
L'évolution des tubes radio89
Tubes pour le comptage92
Chapitre 5
Composants passifs, accessoires et modules
95
Classement des composants électroniques95
Les résistances96
Résistances à couche de carbone97
Résistances au carbone aggloméré97
Résistances à couche métallique97
Résistances à couche d'oxyde métallique99
Résistances bobinées99
Varistances ou thermistances CTN et CTP99
Les varistances VDR100
Les ferrites101
Les ferrites doux101
Les ferrites durs103
Les condensateurs103
Condensateurs au papier104
Condensateurs à film plastique104
Condensateurs au mica105
Condensateurs céramique105
Condensateurs en verre105
Condensateurs électrolytiques106
Condensateurs au tantale107
Condensateurs hybrides et intégrés107
Le condensateur variable108
Le haut-parleur électrodynamique108
Haut-parleur électrostatique110
Haut-parleur à ruban110
Les nouveaux relais110
Relais à lames souples ILS (relais reed)110
Relais mouillés au mercure112
Relais à l'état solide113
Du microphone à charbon au microphone à électret113
Les modèles courants114
Microphones à électrets115
Microphones numériques116
Afficheurs et écrans à cristaux liquides LCD116
Les LCD et leurs variantes119
La mesure numérique122
Écrans à plasma122
Alimentations à découpage124
Partie II
L'ère des semiconducteurs
Chapitre 6
Préhistoire des semiconducteurs
129
La surprenante découverte de la photosensibilité du sélénium130
La galène et le poste de radio à détecteur à galène131
La galène est un composé semiconducteur132
La collection des semiconducteurs135
Un précurseur, Julius Edgar Lilienfeld135
La traque des semiconducteurs137
La marche forcée vers les matériaux ultrapurs138
Chapitre 7
L'invention du transistor
143
Bardeen, Brattain et Shockley,
trois chercheurs des Bell Laboratoires143
Walter Houser Brattain143
John Bardeen145
William Bradford Shockley145
L'invention du transistor147
Le transistor à jonction147
Le transistor à effet de champ149
Le transistor MOS150
Structure et fonctionnement du MOS151
General Electric crée le SCR,
un redresseur commandé à l'origine du thyristor153
Chapitre 8
Des composants discrets aux circuits intégrés
155
Fairchild Semiconductors invente le procédé planar155
Les tranches de silicium (wafers)157
Jack Kilby imagine l'intégration158
Robert Noyce invente le procédé planar
donnant accès à l'intégration160
Puces et circuits intégrés162
Fabrication d'un circuit intégré163
Chapitre 9
La collection des composants à semiconducteur
169
Les familles de transistors : bipolaires et effet de champ169
Transistors bipolaires169
Transistors à effet de champ170
Transistors à effet de champ à jonction (JFET)170
Transistors MOS172
Les MOS complémentaires, ou CMOS172
Transistors unijonction (UJT)172
La vaste famille des diodes173
La diode tunnel, ou diode Esaki174
Diode et transitor Schottky174
Diode Zener174
Diode Varicap175
Diode Gunn175
Diodes émettrices de lumière (LED)175
Modules d'affichage 7 segments177
LED organiques (OLED)177
Photodiodes et phototransistors178
Thyristors et triacs179
Thyristor (SCR)179
Diac179
Triac180
GTO181
Composants et capteurs à effet Hall181
Effet Hall quantique182
Chapitre 10
La multiplication des familles de circuits intégrés
183
Familles bipolaires183
Familles bipolaires saturées184
Familles bipolaires non saturées185
Logique intégrée à injection185
Familles intégrées MOS186
Variantes FET et mixte bipolaire-CMOS187
Circuits intégrés linéaires187
L'amplificateur opérationnel187
Éléments à transfert de charge CCD et BBD189
Les CCD190
Les principales applications192
Les BBD192
Circuits TFT sur film mince192
Circuits intégrés configurables et ASIC193
La logique en électronique194
Circuits configurables par l'utilisateur195
Circuits configurables par le fondeur196
Un compromis : les circuits hybrides197
L'histoire des hybrides200
Hybrides à couches minces201
Hybrides à couches épaisses202
Chapitre 11
L'invention du fabuleux microprocesseur
203
Les débuts d'Intel203
Busicom et les origines du microprocesseur206
Le 4004, un petit 4 bits mais un grand pas pour l'humanité207
Les premiers microprocesseurs 8 bits211
Des microprocesseurs 8 bits aux 16, 32 et 64 bits212
La technologie Centrino219
Un milliard de processeurs pour Intel en 2003220
La meilleure architecture : Intel ou Motorola ?220
Les architectures CISC et RISC221
Développement du RISC222
Quand la potitique s'en mêle et condamne l'entreprise224
L'impossible défi de la garantie du bon fonctionnement225
Chapitre 12
L'irrésistible essor des microprocesseurs
227
Naissance de la compétition227
Les microprocesseurs Motorola228
MOS Technology230
Zilog et le Z80232
AMD et ses Athlon, Duron et Opteron232
Beaucoup d'appelés, peu d'élus : Intel, AMD et Motorola236
Chapitre 13
Vers un monde tout numérique
237
Analogique contre numérique237
Les télécommunications ont d'abord été numériques238
L'invention du microphone ramène l'analogique239
Retour du numérique avec l'informatique et les transistors239
Les origines du binaire240
Partie III
L'explosion de l'électronique grand public
Chapitre 14
Évolution des récepteurs radio
245
Grandes ondes, petites ondes et ondes courtes245
L'amplification directe246
Détection à réaction246
Armstrong, l'inventeur de la réaction247
L'invention du superhétérodyne249
Lucien Lévy, l'inventeur du changement de fréquence250
Principe du superhétérodyne252
Des jeux de tubes pour les nostalgiques252
La contre-réaction (réaction négative)252
Le contrôle automatique du volume (CAV)253
Les postes de radio à transistors, ou «transistors»253
La modulation de fréquence254
Portables et autoradios255
Vers la stéréophonie255
Eugène Aisberg, un vulgarisateur de génie256
Chapitre 15
L'avènement de la télévision
259
Le mot «télévision»259
À l'origine, le pantélégraphe de Caselli260
Belin met au point le bélinographe261
Une mosaïque de cellules au sélénium262
Senlecq imagine une analyse point par point263
Le disque de Nipkow263
Invention de la cellule photo-électrique265
Premières émissions expérimentales de Baird265
Naissance du tube à rayons cathodiques267
Boris Rosing et le tube cathodique pour produire des images268
Vladimir Zworykin invente l'iconoscope269
La vie tumultueuse de Zworykin269
Farnsworth invente l'image dissector272
La famille des analyseurs d'image273
Le tube Orthicon273
Le Vidicon275
Le Plumbicon276
Le Saticon276
La télévision en France276
L'antenne Yagi279
Vers la télévision couleur280
Dispositifs mécaniques et optiques280
Le système CBS de Goldmark280
Le système NTSC282
NTSC, PAL et SECAM283
Système SECAM, une exception française et une erreur283
Système allemand PAL284
La télévision haute définition284
L'avenir : la télévision à haute définition (TVHD)284
La télévision numérique terrestre (TNT)285
Les tubes image de réception286
Le tube couleur de Baird287
Le tube à masque perforé de RCA288
Les tubes à grille (Trinitron)290
Les écrans plats290
Analyseurs d'image à semiconducteurs291
Projection sur grand écran292
Eidophore292
Grands écrans plats292
Projecteurs monochromes et couleur294
Rétroprojection294
Vidéoprojecteurs LCD295
Technologie DMD/DLP296
Télévision en relief297
Chapitre 16
Les spectaculaires applications grand public
299
Les calculatrices de poche299
La montre électronique301
Des montres auto-alimentées303
Les jeux vidéo304
Les assistants personnels (PDA)307
Le début de l'aventure avec Psion308
Le Newton d'Apple309
Palm Computing et ses PalmPilot309
L'intervention de Windows CE bouleverse le marché310
Les extensions des PDA311
Téléphonie mobile312
Naissance du GSM, le téléphone mobile313
Le réseau cellulaire GSM314
Le DCS passe dans la gamme de fréquences des 1 800 MHz314
Le GPRS, un GSM fonctionnant par paquets de données315
L'UMTS, une coûteuse aventure315
Le WAP pour communiquer avec Internet316
Le succès japonais du i-Mode,
ouvert sur Internet et résolument pratique316
Bluetooth pour relier sans fil des appareils divers317
Liaison infrarouge318
Les messageries mobiles : SMS, MMS et EMS318
Le Smartphone Windows319
Le téléphone sans fil320
Normes CT320
Norme DECT321
Les walkies-talkies et la CB321
Caméscopes323
VHS contre Betamax : la guerre des formats324
Les formats analogiques des origines324
Le format numérique succède à l'analogique325
Le Walkman Sony (baladeur)326
L'électroménager326
Le livre électronique327
Partie IV
La révolution informatique
Chapitre 17
Le calcul avant l'informatique
333
La préhistoire du calcul333
Premières machines arithmétiques335
La comtesse Ada Lovelace, premier programmeur au monde340
Créations d'IBM et de Bull341
La CII et le plan Calcul342
L'informatique théorique : des théoriciens de génie343
Turing et la machine de Turing343
Claude Shannon, le père de la théorie de l'information344
L'ENIAC, première calculatrice à lampes345
Le concept de programme enregistré de von Neumann347
Quatre générations historiques d'ordinateurs349
L'exemple des mini-ordinateurs351
Ces minis français personnels qui ont précédé les micros356
La CAB 500 de la société SEA356
La microprogrammation357
La SEA et le premier ordinateur français358
Le Gamma 55 de Bull-GE pour la gestion transactionnelle358
Les Mitra de la CII358
Une comparaison apparemment stupide359
Marchés mondiaux : le milliard de micros atteint en 2002360
Chapitre 18
Invention du micro-ordinateur :
la R2E, André Truong et François Gernelle
363
André Truong crée la R2E364
François Gernelle, l'inventeur du micro-ordinateur366
Les débuts du Micral371
Le premier portable a aussi été créé par R2E372
La fin de R2E373
Du génie technique au ratage économique375
Chapitre 19
L'initiation à la micro-informatique
377
MITS et l'Altair377
Imsai emboîte le pas379
Apple démarre à son tour380
Doug Engelbart et la souris385
Un innovateur, Commodore385
La vie mouvementée de Jack Tramiel385
Chuck Peddle, le visionnaire388
Tandy, le troisième grand fabricant des débuts389
Le raz de marée du ZX81 de Sinclair, ou la micro à bas prix391
Atari et les premiers jeux vidéo (Pong)393
Thomson et les MO-5 et TO-7394
Quelques autres machines pour les débutants396
Chapitre 20
Le PC d'IBM et l'ère des micros professionnels
397
Le PC ? Une machine standard portant la griffe IBM397
1983 : un PC avec disque dur intégré, le PC XT399
1984 : changement de vitesse avec le PC AT399
La vaine tentative du PC Junior399
La famille PS/2399
Naissance des clones compatibles PC401
L'Alcyane de MBC402
Un précurseur des compatibles PC : le Sirius 1402
Osborne et son portable de 12 kg403
Léanord et ses compatibles Apple et PC404
Logabax passe de la gestion à la micro405
L'aventure SMT-Goupil406
Normerel et son usine de Granville408
ADD-X et ses Supermicros408
Le Hollandais Tulip408
Tandon et le premier disque dur amovible409
Le phénomène Compaq410
Digital Equipment Corp. et ses deux familles incompatibles411
L'européen Olivetti412
Zenith Data System, filiale de Bull413
Le Micral 30 de Bull-Micral413
Les ambitions de Hewlett-Packard414
La percée de l'Amiga415
Le succès temporaire de l'anglais Amstrad416
Quelques autres Français sur le marché des compatibles416
Les compatibles et la domination du couple Intel - Microsoft417
Les nouveaux formats des PC avec les années 2000418
Mini-PC de salon au format cube ou autre418
Les tablettes PC, à écran tactile420
Les écrans smart displays420
Partie V
Les percées spectaculaires de l'électronique
Chapitre 21
Hyperfréquences, radars et tubes spéciaux
423
Découverte des hyperfréquences423
Les précurseurs en quête du radar424
Les premiers radars425
Les tubes à gaz et le tube de puissance thyratron428
L'oscillateur hyperfréquence magnétron430
Le tube à modulation de vitesse klystron432
Les tubes à ondes progressives435
Radars Doppler435
Lidars436
Applications des radars436
Fours à micro-ondes437
Pour en savoir plus sur les micro-ondes439
Chapitre 22
Sonar et ultrasons
441
Les précurseurs441
Le quartz en électronique443
La mise au point du sonar444
Sonar à balayage latéral445
Un grand physicien et humaniste : Paul Langevin445
Applications industrielles des ultrasons447
Contrôle non destructif des matériaux447
Mesure de débits448
Mesure de niveaux449
Nettoyage449
Les ondes acoustiques de surface (SAW)449
Chapitre 23
Mémoires mécaniques et disques magnétiques et optiques
451
Le télégraphone de Poulsen451
Le blattnerphone453
Naissance de la bande magnétique453
Du magnétophone à la cassette magnétique454
La bande magnétique en informatique455
La colonne à dépression456
Cartouches magnétiques457
Tambours magnétiques457
Disques magnétiques458
Mémoires optiques : CD, DVD et graveurs460
CD audio460
CD-ROM463
CD-I464
Autres formats de CD464
CD-R464
CD-RW465
Vidéodisque et DVD465
Chapitre 24
Mémoires électroniques et mémoires intégrées
469
Mémoires à tores de ferrite469
Mémoires à circuits intégrés472
Mémoires RAM473
RAM statiques (SRAM)474
La bascule d'Eccles-Jordan (flip-flop)474
RAM dynamiques (DRAM)475
Mémoires ROM476
Variantes des ROM477
Mémoires flash478
Mémoires à bulles magnétiques480
Mémoires à verre semiconducteur (chalcogénide)481
Les mémoires de demain ?482
La carte à puce483
Chapitre 25
Microscopie électronique et nanotechnologies
487
Du microscope optique au microscope électronique487
Microscope électronique en transmission488
Microscope électronique à balayage491
Microscope à effet tunnel492
Les nanotechnologies492
Les nanotubes494
Sources lumineuses moléculaires à nanotubes496
Les transistors de demain496
Transistor optique497
Transistor moléculaire497
Transistor à ADN497
Transistor atomique497
Mémoires de masse498
Pour compléter votre information499
Chapitre 26
Un outil extraordinaire : le laser
501
Maser et laser501
Naissance du maser502
Maiman fabrique un laser fonctionnel503
La collection des lasers504
Diodes laser506
Lasers à colorant507
Applications du laser509
Communications par fibres optiques511
Traitement industriel des matériaux513
Fusion thermonucléaire induite par laser513
Applications médicales514
Métrologie et télémétrie514
Mesure de vitesse angulaire par gyromètre laser515
Applications informatiques, militaires et grand public516
Les hologrammes516
La prise de vue holographique et la restitution519
Applications des hologrammes520
L'imprimante laser521
Chapitre 27
Automatismes industriels et robotique
525
Le concept du robot dans l'histoire525
Premiers automatismes et premiers robots527
De Shakey, premier robot mobile, au chien Aibo de Sony530
Commandes numériques533
Robots guidés535
Chapitre 28
Reconnaissance et synthèse de la parole
537
Applications du traitement de la parole537
Applications de la synthèse de la parole538
Applications de la reconnaissance de la parole538
La reconnaissance de la parole539
La synthèse de la parole541
Serveurs vocaux542
Martine Kempf et son Katalavox d'aide aux handicapés543
Les techniques Microsoft d'assistance aux handicapés545
Chapitre 29
Supraconductivité
547
Vers une résistance nulle547
Lévitation d'un aimant au-dessus d'un supraconducteur550
L'effet Josephson pour des applications électroniques551
Applications des supraconducteurs552
Chapitre 30
L'effet photovoltaïque, l'énergie solaire et les cellules solaires
555
Découverte de l'effet photovoltaïque555
Modules de cellules solaires558
Applications des cellules solaires560
Spatial560
Habitations isolées561
Industries isolées562
Centrales de puissance562
Résidences urbaines563
Biens de consommation563
Transports564
Communications564
Éoliennes564
Chapitre 31
Électronique médicale et imagerie
567
Les précurseurs567
Électrocardiographie568
Électro-encéphalographie569
Le compteur de Geiger-Müller en médecine569
Stimulateurs cardiaques571
Défibrillateurs572
Automatismes et robots en médecine572
Applications de l'effet Peltier573
La correction de la vision par laser574
Imagerie médicale à rayons X575
Échographie par ultrasons576
Imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM)577
Félix Bloch et Purcell découvrent la RMN577
Mise en application de l'IRM578
Spectroscopie par résonance magnétique (SRM)578
Chapitre 32
La guerre électronique
579
Liaisons à bande latérale unique (BLU)579
Brouillage des émissions radio580
Internet580
La bombe électromagnétique (bombe E)581
Applications du laser583
Télémètres583
Lasers d'éclairement, ou illuminateurs583
Balises de communication583
Gyromètres laser584
Lasers d'analyse à distance584
Marquage de cible585
Armes laser avec lasers de puissance585
Armes d'éblouissement et d'aveuglement585
Contre-mesures optroniques585
Types de radars militaires et applications585
Principales applications militaires587
Lidars588
L'espionnage électronique : le système Echelon589
Chapitre 33
L'automobile assiégée par l'électronique
591
Les contraintes propres à l'automobile591
L'alternateur et ses diodes592
Injection électronique593
Allumage électronique593
Le freinage et la tenue de route594
La suspension active596
Éclairage et affichage596
Le contrôle de la distance de sécurité et l'anticollision597
Limiteur et régulateur de vitesse598
Surveillance de la pression des pneus598
Ouverture des portes et démarrage automatiques599
Le moteur sans arbre à came600
La transmission600
La direction électronique600
L'aide à la navigation601
La voiture électrique601
Le centre de contrôle : le microprocesseur602
Chapitre 34
À la conquête de l'espace
603
Les précurseurs603
Jansky fonde la radioastronomie605
Spoutnik, le premier satellite artificiel606
Les Américains répliquent avec Explorer607
L'homme dans l'espace608
La conquête de la Lune608
La station orbitale610
La navette spatiale610
Les femmes dans l'espace611
Satellites utilitaires612
Le GPS612
Galileo, le projet de GPS européen614
La propulsion ionique614
Annexes
Quatre siècles de grandes découvertes617
Bibliographie sur l'électronique623
Bibliographie sur l'informatique625
Iconographie626
Index
627