[PDF] [PDF] Les diodes Elle est réalisée

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Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.01LES DIODES

I - La diode à jonction

I.1 - Constitution

Elle est réalisée par une jonction PN.

Symbole :

Composant physique :I - La diode à jonction

I.1 - Constitution

Elle est réalisée par une jonction PN.

Symbole :

Composant physique :

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.02LES DIODES

I.2 - Caractéristique d'une diode

Déifinition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode en fonction de la tension à ses bornes.I.2 - Caractéristique d'une diode Déifinition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode en fonction de la tension à ses bornes.vi

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.03LES DIODES

I.2 - Caractéristique d'une diode

Déifinition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode en fonction de la tension à ses bornes. La diode est un composant non linéaire.I.2 - Caractéristique d'une diode Déifinition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode en fonction de la tension à ses bornes.

La diode est un composant non linéaire.

Zone 0A:la diode est polarisée dans le sens directe, mais la tension est trop faible pour débloquer la jonction : zone de blocage directe. Zone AB:la tension V commence à débloquer la diode, c'est la zone du coude. Zone BC:la diode est passante, c'est une zone linéaire. Zone OE:la diode est polarisée en inverse, c'est la zone de blocage inverse. Zone EF: l'intensité croit brusquement, c'est la zone de claquage.vi

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.04LES DIODES

I.2 - Caractéristique d'une diode

Déifinition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode en fonction de la tension à ses bornes. La diode est un composant non linéaire.I.2 - Caractéristique d'une diode Déifinition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode en fonction de la tension à ses bornes.

La diode est un composant non linéaire.

Zone 0A:la diode est polarisée dans le sens directe, mais la tension est trop faible pour débloquer la jonction : zone de blocage directe. Zone AB:la tension V commence à débloquer la diode, c'est la zone du coude. Zone BC:la diode est passante, c'est une zone linéaire. Zone OE:la diode est polarisée en inverse, c'est la zone de blocage inverse. Zone EF: l'intensité croit brusquement, c'est la zone de claquage.vi

Grandeurs

Caractéristiques IFmax

Vinverse

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.05LES DIODES

I.3 - Etude d'un circuit simpleI.3 - Etude d'un circuit simple

On veut déterminer V et I.

D'après la loi des mailles :

E = R.I + V

Connaissant E et R, il faut une deuxième relation pour déterminer V et I : la caractéristique de la diode.

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.06LES DIODES

I.3 - Etude d'un circuit simpleI.3 - Etude d'un circuit simple

On veut déterminer V et I.

D'après la loi des mailles :

E = R.I + V

Connaissant E et R, il faut une deuxième relation pour déterminer V et I : la caractéristique de la diode. solution graphique Il faut représenter sur le même graphe i = f (v) : - caractéristique de la diode, - la droite représentant l'équation I = (E - V) / R.

Pour I = 0, V = E.

Pour V = 0, I = E / R.

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.07LES DIODES

I.3 - Etude d'un circuit simpleI.3 - Etude d'un circuit simple

On veut déterminer V et I.

D'après la loi des mailles :

E = R.I + V

Connaissant E et R, il faut une deuxième relation pour déterminer V et I : la caractéristique de la diode. solution graphique

Il faut représenter sur le même graphe :

- caractéristique de la diode, - la droite représentant l'équation I = (E - V) / R.

Pour I = 0, V = E.

Pour V = 0, I = E / R.

Le point de fonctionnement s'établit à l'intersection des deux courbes : .I0, V0

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.08LES DIODES

I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique.I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique.

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.09LES DIODES

I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique.I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique. dans le sens de polarisation inverse, la diode se comporte comme une résistance très élevée (à condition que V ne dépasse pas la tension de claquage). vi

Plusieurs MΩ

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.010LES DIODES

I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique.I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique. dans le sens de polarisation inverse, la diode se comporte comme une résistance très élevée (à condition que V ne dépasse pas la tension de claquage). vi

Plusieurs MΩrésistance dynamique : rd=dv

didi dvdans le sens passant (polarisation directe) : v = Vseuil + rd . i

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.011LES DIODES

I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique.I.4 - Modèles

Pour permettre une résolution analytique, il faut établir un modèle électrique. dans le sens de polarisation inverse, la diode se comporte comme une résistance très élevée (à condition que V ne dépasse pas la tension de claquage). vi

Plusieurs MΩrésistance dynamique : rd=dv

didi dvdans le sens passant (polarisation directe), la diode se comporte comme un générateur de Thévenin " pris à contre sens », - Vseuil : tension de seuil (Si : 0,6V), - rd : résistance interne de la diode vi rdVseuil v = Vseuil + rd . iiv

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.012LES DIODES

I.5 - Etude d'un circuit simpleI.5 - Etude d'un circuit simple

On veut déterminer v et i.

D'après la loi des mailles : E = R.i + v

solution analytique déterminer la valeur de E lorsque la diode est en limite de conduction : avec i = 0 et v = Vseuil, E = Vseuil. i v point de limite de conduction : i = 0 et v = Vseuil

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.013LES DIODES

I.5 - Etude d'un circuit simpleI.5 - Etude d'un circuit simple

On veut déterminer v et i.

D'après la loi des mailles : E = R.i + v

solution analytique déterminer la valeur de E lorsque la diode est en limite de conduction : avec i = 0 et v = Vseuil, E = Vseuil.

La diode est passante si Vanode > Vcathode,

donc si E > Vseuil.

La diode est bloquée si Vanode < Vcathode,

donc si E < Vseuil i v point de limite de conduction : i = 0 et v = Vseuil

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.014LES DIODES

Exemple :

Pour le circuit précédent :

Lorsque E = + 5 V, E > 0,6 V, donc la diode est passante. On peut donc la remplacer par un générateur de Thévenin. Pour E = -5 V, E < 0,6 V, donc la diode est bloquée. On la remplace par une résistance de 100 M.Exemple :

Pour le circuit précédent :

Lorsque E = + 5 V, E > 0,6 V, donc la diode est passante. On peut donc la remplacer par un générateur de Thévenin. Pour E = -5 V, E < 0,6 V, donc la diode est bloquée. On la remplace par une résistance de 100 M.i=E

RrI

=-5

100108=-50nA;V≈-5V

i=E-Vd R+rd =5-0,6

100+1=43,6mA;V=Vd+rd⋅i=0,64V

E=±5V, R=100,

Vd=Vseuil=0,6V, rd=1.

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.015LES DIODES

Modèles simpliifiés :

résistance inverse nulle résistance dynamique nulle diode idéaleModèles simpliifiés : résistance inverse nulle résistance dynamique nulle diode idéalevi rdVseuil vi

Rd = 0Vseuil

vi

Rd = 0 et Vseuil = 0

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.016II - Applications

II.1 - Redressement

But : obtenir une tension continue à partir d'une ou plusieurs tensions alternatives.II - Applications

II.1 - Redressement

But : obtenir une tension continue à partir d'une ou plusieurs tensions alternatives.LES DIODESLES DIODES

V=V~

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.017LES DIODES

II.1.1 - Redressement mono-alternanceII.1.1 - Redressement mono-alternance

Transformateur permettant

d'abaisser la tensionV = VM sin .t

Pour 0 < .t < 

V > 0 B VA > VK

B polarisation directe B D conduit si V > 0,6 V

UR = V - VD = V - 0,6et iR = UR / R

Pour  < .t < 2

V < 0 B VA < VK

B polarisation inverse B D est bloquée

iR = 0 B UR = 0et VD = V

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.018LES DIODES

II.1.1 - Redressement mono-alternanceII.1.1 - Redressement mono-alternance

Transformateur permettant

d'abaisser la tensionV = VM sin .t

Pour 0 < .t < 

V > 0 B VA > VK

B polarisation directe B D conduit si V > 0,6 V

UR = V - VD = V - 0,6et iR = UR / R

Pour  < .t < 2

V < 0 B VA < VK

B polarisation inverse B D est bloquée

iR = 0 B UR = 0et VD = V

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.019LES DIODES

valeurs moyennes valeur eiÌifiÌicace tension inverse maximale aux bornes de Dvaleurs moyennes valeur eiÌifiÌicace tension inverse maximale aux bornes de DUR=1

T∫0

T

URtdt=1

T∫t1

t2

UR≈1

T∫0

T/2

VMsin⋅tdt=VM

IR=UR R=VM ⋅1 R=ID

VDRM=-VM

U=1

T∫0

T UR

2tdt

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.020LES DIODES

II.1.2 - Redressement double alternanceII.1.2 - Redressement double alternance

V1 = + VM sin .t

V2 = - VM sint .t

Pour 0 < .t < 

V1 > 0, V2 < 0 B VA1 > VM > VA2

B VA1 > VK1 B D1 polarisation directe

B VA2 < VK2 B D2 polarisation inverse

si V1 > 0,6 V, D1 conduit ☛ UR = V1 - VD1 = V1 - 0,6et iR = UR / R ☛ V1 - VD1 + VD2 - V2 = 0

B VD2 = V2 - V1 + VD1 e V2 - V1

à .t = /2, VD2 = - 2VM

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.021LES DIODES

II.1.2 - Redressement double alternanceII.1.2 - Redressement double alternance

V1 = + VM sin .t

V2 = - VM sin .t

Pour  < .t < 2

V1 < 0, V2 > 0 B VA1 < VM < VA2

B VA1 < VK1 B D1 polarisation inverse

B VA2 > VK2 B D2 polarisation directe

si V2 > 0,6 V, D2 conduit ☛ UR = V2 - VD2 = V2 - 0,6et iR = UR / R ☛ V1 - VD1 + VD2 - V2 = 0

B VD1 = V1 - V2 + VD2 e V1 - V2

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.022LES DIODES

valeurs moyennes tension inverse maximale aux bornes de Dvaleurs moyennes tension inverse maximale aux bornes de DUR=1

T/2∫t1

t2

URtdt

UR≈2

T∫0

T/2

VMsin⋅tdt=2VM

IR=UR R=VM ⋅2 R

VDRM=-2VMT = 2  = 2  / T

ID=VM ⋅1 R

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.023LES DIODES

II.1.3 - Redressement à pont de GraetzII.1.3 - Redressement à pont de Graetz

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.024LES DIODES

V = VM sin .t

Pour 0 < .t < 

V > 0 B VA1 > VA2 ou VK3 > VK4

B B si V > 2 Vseuil , D1 et D4 sont passantes ☛ UR = V - VD1 - VD4 = V - 1,2 et iR = UR / R ☛ VD2 = VD1 - V e -V et VD3 = VD4 - V e -VVA1VK1D1pol.directe =VK2VA2D2pol.inverse

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.025LES DIODES

II.1.3 - Redressement à pont de GraetzII.1.3 - Redressement à pont de Graetz

V = VM sin .t

Pour  < .t < 2

V < 0

D2 et D3 polarisation directe

D1 et D4 polarisation inverse

valeurs moyennes tension inverse maximale aux bornes de DUR=2VM

VDRM=-VM

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.029II.2 - Filtrage But : obtenir une tension continue à partir d'une tension redressée.

II.2.1 - Filtrage capacitif

Le dispositif le plus simple consiste à brancher un condensateur en parallèle avec la charge. si R → ∞II.2 - Filtrage But : obtenir une tension continue à partir d'une tension redressée.

II.2.1 - Filtrage capacitif

Le dispositif le plus simple consiste à brancher un condensateur en parallèle avec la charge. si R → ∞LES DIODESLES DIODES rappel : iC > 0 ⇒ UC ↗, C se charge iC < 0 ⇒ UC ↘, C se déchargeiC=CdUC dtUCiC v=VMsin⋅t Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.030Dans la pratique R ≠ ∞ Dès que la diode se bloque, le condensateur se décharge dans la résistance. Redressement double alternanceDans la pratique R ≠ ∞ Dès que la diode se bloque, le condensateur se décharge dans la résistance. Redressement double alternanceLES DIODESLES DIODESVVM,V2VM =V

V

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.032III - Diodes stabilisatrices de tension - diodes zéner

III.1 - Caractéristiques

On utilise la zone de claquage inverse de la jonction PN. Les diodes zéner sont caractérisées par leur tension de claquage et par la puissance maximale qu'elles peuvent dissiper.III - Diodes stabilisatrices de tension - diodes zéner

III.1 - Caractéristiques

On utilise la zone de claquage inverse de la jonction PN. Les diodes zéner sont caractérisées par leur tension de claquage et par la puissance maximale qu'elles peuvent dissiper.LES DIODESLES DIODES Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.033III.2 - Modèle Dans la pratique, on constate que Vz varie légèrement avec iz. Dans la zone de polarisation inverse :III.2 - Modèle Dans la pratique, on constate que Vz varie légèrement avec iz. Dans la zone de polarisation inverse :LES DIODESLES DIODESrz=dvz diz

VZ=VZorZ⋅iZ

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.034III.3 - Applications source de tension constante alimentation stabiliséeIII.3 - Applications source de tension constante alimentation stabiliséeLES DIODESLES DIODES

VZ : tension constante < E

Rp : résistance de polarisation de la diode

Il faut choisir RP tel que IZmin < I < IZmax

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.035VI - Diodes électroluminescentes Les électrons libres traversant la jonction se recombinent avec des trous. Lors de cette recombinaison, ils perdent de l'énergie. Dans les autres diodes cette énergie est dissipée en chaleur, mais dans les diodes électroluminescentes (DEL, LED) elle est transformée en radiation lumineuse.

Symbole :

Suivant les éléments de dopage (gallium, arsenic, phosphore, ...), les diodes émettent du rouge, du vert, du jaune, de l'orange, du bleu ou de l'infrarouge (invisible).VI - Diodes électroluminescentes Les électrons libres traversant la jonction se recombinent avec des trous. Lors de cette recombinaison, ils perdent de l'énergie. Dans les autres diodes cette énergie est dissipée en chaleur, mais dans les diodes électroluminescentes (DEL, LED) elle est transformée en radiation lumineuse.

Symbole :

Suivant les éléments de dopage (gallium, arsenic, phosphore, ...), les diodes émettent du rouge, du vert, du jaune, de l'orange, du bleu ou de l'infrarouge (invisible).LES DIODESLES DIODES

Polytech'Nice SophiaC. PETER - V 3.036LES DIODES

caractéristiques la tension de seuil dépend de la couleur la luminosité est proportionnelle au courant la tension inverse de claquage est faiblecaractéristiques la tension de seuil dépend de la couleur la luminosité est proportionnelle au courant la tension inverse de claquage est faiblequotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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