Chapitre 1 : La diode à jonction
Une diode Zener est une diode spécialement conçue pour exploiter le claquage inverse. La tension de claquage est appelée tension Zener. Symbole : A I . K.
Les diodes
Zone 0A : la diode est polarisée dans le sens directe mais la tension est trop faible pour débloquer la jonction : zone de blocage directe.
Caractérisation et modélisation de la diode organique
19 déc. 2012 Au sein du groupe électronique organique mes remerciements sont nombreux : merci à. Stéphanie Jacob (maman) pour tous les fous rires (courage ...
LA DIODE
La diode est un dipôle à semi-conducteur (jonction PN). Les 2 bornes sont repérées anode « A » et cathode « K ». La bague indique la cathode. Une diode est un
La-diode.pdf
Par contre dans le sens inverse (VD = VA – VK < 0) aucun courant ne circule quelque soit la valeur de la tension inverse appliquée. La diode peut-être
TP2_Etude dune diode Zener.pdf
Ce sont des diodes stabilisatrices de tension. SPECIFICATIONS TYPES. Puissance nominale PZ NOM : [W]. Tension inverse nominale : UZ [V]. Courant Zener
Caractérisation et modélisation de diodes Schottky et JBS SiC-4H
10 déc. 2018 Figure 1.7 – Caractéristique de la diode PiN-SiC 26.9 kV [37]. 1.3.1.2 Transistors JFETs. Le transistor à effet de champ à jonction est un ...
UTILISATION DE LA DIODE TUNNEL POUR LAMPLIFICATION D
Cet auteur précisait encore que l'on pourrait concevoir un amplificateur de gain g = 4 par étage avec une bande passante de 500 MHz si on associait des diodes
Les diodes dipôles non linéaires
Cette diode polarisée en inverse se comporte comme un condensateur de très faible valeur dont la capacité est variable selon la tension inverse appliquée à
Les diodes
LES DIODES. I.2 – Caractéristique d'une diode. Définition : c'est le graphique qui donne l'intensité du courant qui traverse la diode.
LA DIODE
La diode est un dipôle à semi-conducteur (jonction PN). Les 2 bornes sont repérées anode « A » et cathode « K ». La bague indique la cathode. Une diode est un
Chapitre 1 : La diode à jonction
Une diode Zener est une diode spécialement conçue pour exploiter le claquage inverse. La tension de claquage est appelée tension Zener. Symbole : A I . K.
Cours sur les Diodes.pdf
Sur ce type de diode au silicium le courant croit assez rapidement au delà de 0
La diode
1.2 – Diode réelle à semi-conducteur. L'anode est la zone P d'une jonction P-N. La zone de type N est la cathode. En polarisation inverse le courant
Chapitre 5: Les diodes 5.1 - Introduction
Il existe plusieurs types de diodes. La diode la plus classique est la "diode à jonction PN" qui sera l'objet des sections 5.2 à 5.6.
Chapitre II : La diode en commutation
La diode est encore bloquée seule la tension aux bornes varie
La diode à jonction
Il y a alors circulation d'un courant DIRECT IF de l'Anode vers la Cathode la diode est dite PASSANTE. La loi qui régit le fonctionnement de la diode polarisée
Chapitre I : La diode
Le diode à jonction est donc un composant qui est constitué par une jonction PN. Figure 2 : Barreau de silicium extrinsèque (ie dopé). A- Courant de diffusion :.
CARACTERISTIQUE DUNE DIODE (OU LED) ET POINT DE
Par exemple c'est la diode qui va permettre de redresser le courant alternatif issu du secteur. La figure ci-dessous de gauche montre différentes diodes. La
La diode à jonction
1. Les semi-conducteurs : ____________________________________________________________ 2
2. Constitution:_____________________________________________________________________ 2
3. Fonctionnement - Caractéristiques __________________________________________________ 2
3.1. En l"absence de tension (champ) extérieur- diode à l"équilibre ________________________________ 2
3.2. En présence d"une tension extérieure _____________________________________________________ 3
Résumé: _________________________________________________________________________________ 34. Modélisation _____________________________________________________________________ 4
4.1. Diode à l"état bloqué : __________________________________________________________________ 4
4.2. Diode à l"état passant, polarisée en direct. _________________________________________________ 4
4.3. Résumé: _____________________________________________________________________________ 5
5. Caractéristiques constructeur - critères de choix _______________________________________ 6
5.1. Valeurs limites de fonctionnement : Absolute maximun rating ou limiting values ________________ 6
5.2. Caractéristiques électriques : electrical caracteristics _______________________________________ 6
5.2.1. Caractéristiques statiques : DC characteristics ___________________________________________________ 6
5.2.2. Caractéristiques dynamiques : AC characteristics ________________________________________________ 7
5.3. Critères de choix : _____________________________________________________________________ 7
6. Méthode d"études des montages à diodes ______________________________________________ 8
La diode
Page 2 sur 9
1. Les semi-conducteurs :
Un matériau semi-conducteur, comme le silicium, est un mauvais conducteur d"électricité. Un semi-
conducteur dopé est un semi-conducteur dans lequel on diffuse des impuretés pour réduire sa résistivité et
par conséquent le rendre plus conducteur. Le caractère N ou P du dopage dépend de la nature des charges
mises en oeuvre dans le processus de conduction d"électricité.2. Constitution:
Une diode est réalisée par la jonction de deux semi- conducteurs, un dopé P (en manque d"électron, on parle de trous) et l"autre dopé N (en surplus d"électrons).Un semi-conducteur dopé N est un semi-
conducteur dans lequel les porteurs libres (porteurs susceptibles de se déplacer sous l"action d"un champ extérieur) sont des électrons. Dans le cas d"un semi-conducteur de type P, ce sont des trous.3. Fonctionnement - Caractéristiques
3.1. En l"absence de tension (champ) extérieur- diode à l"équilibre
Les électrons libres du coté N proches de la jonction se recombinent avec les trous du coté P jusqu"à création au niveau de la jonction d"une zone neutre, appelée zone de charge d"espace (Z CE), que les différents porteurs libres ne peuvent franchir sans aide extérieure.En effet, au niveau de la jonction, il existe un
champ électrique E int qui s"oppose au franchissement de cette barrière. N PAnode Cathode
EintElectron libre
Trou libre
Recombinaison
électron/trou
Fonctions et composants élémentaires de l"électroniquePage 3 sur 9
3.2. En présence d"une tension extérieure
· Cas ou U>0 :
L"application d"une tension extérieure, se traduit par l"application d"un champ électrique extérieur
E exct qui s"oppose au champ Eint. Lorsque la tension U devient suffisamment élevée, le champextérieur surpasse le champ intérieur et permet aux porteurs libres de franchir la zone de charge
d"espace. Il y a alors circulation d"un courant DIRECT IF de l"Anode vers la Cathode, la diode est
dite PASSANTE. La loi qui régit le fonctionnement de la diode polarisée en directe est la suivante: Avec: Is le courant de saturation qui dépend essentiellement du dopage des différents semi- conducteurs. K300 à 25°°°°====××××====mVqTkVT k : constante de Boltzman, k=1.38*10 -23J/K q : charge de l"électron : q = 1.6*10 -19 C.On remarque que le courant augmente très rapidement en fonction de la tension extérieure, c"est
pourquoi dans la pratique, on place une résistance en série avec la diode pour le limiter.· Cas ou U<0 :
Dans ces conditions, le champ extérieur s"ajoute au champ intérieur empêchant ainsi tout
franchissement de la barrière de potentiel. Il n"y a aucune circulation de porteurs et par conséquent
aucun courant dan la diode. La diode est dite BLOQUEE et IF = 0. La diode est alors équivalente à un interrupteur ouvert.Résumé:
-×=1 TFVV SFeIIVAK ou VF
IF IF VF N P U UVAK ou VF
IF IFVF *Diode bloquée si
VF<0 => IF=0
*Diode passante si IF>0 =>0 La diode
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4. Modélisation
Rappel: Modéliser un composant, c"est lui associer un schéma électrique simple dans un mode de
fonctionnement donné. 4.1. Diode à l"état bloqué :
Ce mode est obtenue pour une tension VAK<0 et se
traduit par IF=0. La diode se comporte comme un interrupteur ouvert. 4.2. Diode à l"état passant,
polarisée en direct. Rappel: La loi qui régit le fonctionnement de la diode polarisée en directe est la suivante: La modélisation de la diode à l"état passant découle de la linéarisation de cette caractéristique I F=f(VF). En
effet, en observant la caractéristique, on remarque que le courant croit rapidement et que la courbe devient quasiment linéaire au delà d"une certaine tension. On trace alors la tangente à la caractéristique quand V F tend vers 0, puis la tangente à la caractéristique quand I F tend vers sa valeur maximale.
On distingue alors de zone de fonctionnement, donc deux modèles. · Zone 1 :
IF = 0 et VAK< VS : La diode est
toujours considérée comme bloquée et donc assimilée à un circuit ouvert. · Zone 2 :
IF>0, la diode est passante et la tension à ses bornes respecte l"équation : V F = rd IF+ VS
Où rd est la résistance dynamique de la diode, FF dIVrD D= Et V S la tension de seuil de la diode.
Le modèle de la diode à l"état passant est alors constitué d"un générateur de tension V S en série avec une résistance rd.
-×=1 TFVV SFeII VAK ou VF
IF Courbe réelle
Courbe linéarisée
VS VS IF rd IF IF=0 IF
VF VF IF=0 IF
VF VF Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 5 sur 9
La résistance dynamique est de l"ordre de quelques ohms et la tension de seuil de l"ordre de 0.6V pour
une diode de signal au silicium. Par conséquent, suivant les grandeurs des éléments (résistances et sources
de tension) mise en oeuvres dans le circuit électronique, on peut négliger l"un et/ou l"autre des paramètres,
ce qui nous conduit aux modèles suivants : Modèle avec rd = 0 Modèle de la diode idéale rd = 0 et Vs = 0 4.3. Résumé:
IF VS VF Diode bloquée :
IF=0 ; VF VS IF Diode passante :
IF>0 ; VF=VS
VF IF IF VF Diode bloquée :
IF=0 ; VF0 ; VF=0
IF VF La diode
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5. Caractéristiques constructeur - critères de choix
5.1. Valeurs limites de fonctionnement : Absolute maximun rating ou
limiting values Symbole Signification Description
IFM Maximum Forward Current courant direct maximum admissible en continu IFRM Repetitive Peak Forward current Courant direct maximum en mode impulsionnel périodique. Cette caractéristique est généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFM en fonction du rapport cyclique. IFSM Non Repetitive Peak Forward
current Courant maximum admissible par la diode pendant un intervalle de temps donné. Cette caractéristique est
généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFSM en fonction du rapport cyclique. On trouve parfois la dénomination de courant de court circuit (Surcharge current). VRM Maximum Reverse Voltage Tension inverse maximum pouvant être appliquée aux bornes de la diode en continu. VRRM Maximum Repetitive Reverse
Voltage Comme pour IFRM mais concernant la tension inverse Ptot Total power dissipation
Tstg Storage temperature Température de stockage Tj Junction temperature Température de la jonction en court d"utilisation. Pour les diodes de puissance, l"utilisation de refroidisseur est possible. 5.2. Caractéristiques électriques : electrical caracteristics
5.2.1. Caractéristiques statiques : DC characteristics
Symbole Signification Description
VF Forward Voltage Tension directe existant aux bornes de la diode lorsque celle-ci est parcourue par un courant. Comme cette tension est considérée comme un défaut, elle est généralement donnée en valeur max pour un courant donné. Cette caractéristique est généralement accompagnée d"une courbe IF=f(VF) pour différentes température. D"après la théorie des semi-conducteurs, la tension diminue de 2 mV par degré celsius pour une diode au silicium. IR Reverse current. Une diode à l"état bloquée n"est pas parfaite et il existe un courant inverse de très faible valeur. C"est la valeur de ce courant qui est donné pour une tension inverse VR donnée. Ce courant inverse est également très dépendant de la température. Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 7 sur 9
5.2.2. Caractéristiques dynamiques : AC characteristics
Symbole Signification Description
Cd Diode capacitance Capacité de la diode en polarisation inverse. Cette capacité est un défaut et donc donnée en valeur maximum. Elle varie avec la tension inverse appliquée à la diode. La figure ci-contre provient de la documentation d"une diode 1N4148. Pour certaines applications, ce défaut devient une performance et les diodes sont alors conçue pour augmenter l"intervalle de variation de Cd, ce sont les diodes VARICAP. Trr, Qs
Reverse Recovry Time, Reverse recovery charge
Temps de recouvrement inverse. Ce temps correspond au temps que mets la diode pour passer de l"état passant à l"état bloqué. En effet, pendant l"état passant,
il y a accumulation de charge de part et d"autre de la jonction. Le temps trr correspond au temps nécessaire pour restituer cette charge et se retrouver dans l"état bloqué. La charge de recouvrement correspond à l"intégrale sous la courbe I F(t) pendant le temps trr.
Vfr Forwerd recovery voltage
5.3. Critères de choix :
Pour établir les critères de choix d"une diode, il faut donc étudier le montage dans lequel elle intervient
afin de dimensionner les valeurs des courants et tensions maximum auxquels elle sera soumise. Vous pourrez alors dresser le cahier des charges de la diode nécessaire à votre application. Time 0s4ns8ns12ns16ns20ns24ns
I(D1) -2.5mA 0A -6.0mA SEL>> V(A)- V(k)
-5.0V -2.5V 0V 90%
100%
trr La diode
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6. Méthode d"études des montages à diodes
La difficulté dans l"étude des montages comportant des diodes est de connaître l"état de celles-ci. Même
si le résultat peut parfois être intuitif, le raisonnement suivant permet de vérifier dans tous les cas l"état
des diodes. Pour exposer la méthode, nous allons étudier le montage redresseur mono alternance. Pour cela, nous
voulons connaître le fonctionnement du montage. Pour cela nous tracerons les chronogrammes des signaux e(t) et s(t), puis nous tracerons la caractéristiques de transfert de cette fonction. Nous tracerons par la même occasion les
chronogrammes de la tension V F aux bornes de la diode
et du courant I F la traversant. Nous pourrons ainsi
connaître les valeurs max mises en jeu et dresser le cahier des charges de la diode. E(t) est un signal sinusoïdal d"amplitude 22 V et fréquence 50hz. La charge est équivalente à une résistance de 1kW. Poser une hypothèse sur l"état des diodes.
Nous supposons la diode bloquée (hypothèse généralement la plus simple à étudiée).
Redessiner le schéma étudié en remplaçant les diodes par le schéma équivalent correspondant à
l"hypothèse de départ en faisant apparaître clairement le courant IF et la tension VF. Le blocage est obtenu pour I
F=0 et VF à l"état bloqué est équivalente à un circuit ouvert. Nous obtenons le montage ci-contre.
Calculer V
F et IF et vérifier si l"hypothèse est vérifiée. Si c"est le cas, la (ou les) diode(s) est (sont) bien dans l"état prévu. Sinon elle(s) est (sont) dans l"autre état et il faut recommencer l"étude avec la bonne hypothèse. En appliquant la loi des maille au circuit, on montre aisément que : V F = e(t)-s(t).
Dans le cadre de notre hypothèse, le courant dans la diode est nul, par conséquent il n"y a aucun courant
dans la charge non plus. Et de ce fait, s(t) = 0 et il vient : V F = e(t).
L"hypothèse est donc vérifiée tant que e(t)< V S tension de seuil de la diode.
Dans le cas où e(t)< V
S, la diode est donc passante et le
schéma équivalent du montage est le suivant. Dans celui-ci, nous prenons le modèle d"une diode idéale, ce qui revient à négliger rd (quelques ohms) devant 1 kW et V S, inférieur à 1v, devant 22 V.
On remarque tout de suite que :
E(t)=s(t)
IF=e(t)/R.
On résume tout cela sur les chronogrammes suivants : IF VF e(t) s(t) IF VF e(t) s(t) IF e(t) s(t) VF Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 9 sur 9
A partir de ces chronogrammes, on peut établir le cahier des charges de la diode, à savoir : Il faut choisir une diode tel que :
Valeurs limites :
IFM>22mA
VRM>22V
Caractéristiques électriques :
VF< 1V pour IF = 20 mA.
Une diode de type 1N4148, diode d"usage général est suffisante pour cette application. e(t) s(t) V F(t) I F(t) t t t t bloquée bloquée passante passante e s Fonction de transfert
quotesdbs_dbs6.pdfusesText_12
La diode
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4. Modélisation
Rappel: Modéliser un composant, c"est lui associer un schéma électrique simple dans un mode de
fonctionnement donné.4.1. Diode à l"état bloqué :
Ce mode est obtenue pour une tension VAK<0 et se
traduit par IF=0. La diode se comporte comme un interrupteur ouvert.4.2. Diode à l"état passant,
polarisée en direct. Rappel: La loi qui régit le fonctionnement de la diode polarisée en directe est la suivante: La modélisation de la diode à l"état passant découle de la linéarisation de cette caractéristique IF=f(VF). En
effet, en observant la caractéristique, on remarque que le courant croit rapidement et que la courbe devient quasiment linéaire au delà d"une certaine tension. On trace alors la tangente à la caractéristique quand V F tend vers 0, puis la tangente à la caractéristique quand IF tend vers sa valeur maximale.
On distingue alors de zone de fonctionnement, donc deux modèles.· Zone 1 :
IF = 0 et VAK< VS : La diode est
toujours considérée comme bloquée et donc assimilée à un circuit ouvert.· Zone 2 :
IF>0, la diode est passante et la tension à ses bornes respecte l"équation : VF = rd IF+ VS
Où rd est la résistance dynamique de la diode, FF dIVrD D= Et VS la tension de seuil de la diode.
Le modèle de la diode à l"état passant est alors constitué d"un générateur de tension VS en série avec une résistance rd.
-×=1 TFVV SFeIIVAK ou VF
IFCourbe réelle
Courbe linéarisée
VS VS IF rd IFIF=0 IF
VF VFIF=0 IF
VF VF Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 5 sur 9
La résistance dynamique est de l"ordre de quelques ohms et la tension de seuil de l"ordre de 0.6V pour
une diode de signal au silicium. Par conséquent, suivant les grandeurs des éléments (résistances et sources
de tension) mise en oeuvres dans le circuit électronique, on peut négliger l"un et/ou l"autre des paramètres,
ce qui nous conduit aux modèles suivants : Modèle avec rd = 0 Modèle de la diode idéale rd = 0 et Vs = 0 4.3. Résumé:
IF VS VF Diode bloquée :
IF=0 ; VF VS IF Diode passante :
IF>0 ; VF=VS
VF IF IF VF Diode bloquée :
IF=0 ; VF0 ; VF=0
IF VF La diode
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5. Caractéristiques constructeur - critères de choix
5.1. Valeurs limites de fonctionnement : Absolute maximun rating ou
limiting values Symbole Signification Description
IFM Maximum Forward Current courant direct maximum admissible en continu IFRM Repetitive Peak Forward current Courant direct maximum en mode impulsionnel périodique. Cette caractéristique est généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFM en fonction du rapport cyclique. IFSM Non Repetitive Peak Forward
current Courant maximum admissible par la diode pendant un intervalle de temps donné. Cette caractéristique est
généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFSM en fonction du rapport cyclique. On trouve parfois la dénomination de courant de court circuit (Surcharge current). VRM Maximum Reverse Voltage Tension inverse maximum pouvant être appliquée aux bornes de la diode en continu. VRRM Maximum Repetitive Reverse
Voltage Comme pour IFRM mais concernant la tension inverse Ptot Total power dissipation
Tstg Storage temperature Température de stockage Tj Junction temperature Température de la jonction en court d"utilisation. Pour les diodes de puissance, l"utilisation de refroidisseur est possible. 5.2. Caractéristiques électriques : electrical caracteristics
5.2.1. Caractéristiques statiques : DC characteristics
Symbole Signification Description
VF Forward Voltage Tension directe existant aux bornes de la diode lorsque celle-ci est parcourue par un courant. Comme cette tension est considérée comme un défaut, elle est généralement donnée en valeur max pour un courant donné. Cette caractéristique est généralement accompagnée d"une courbe IF=f(VF) pour différentes température. D"après la théorie des semi-conducteurs, la tension diminue de 2 mV par degré celsius pour une diode au silicium. IR Reverse current. Une diode à l"état bloquée n"est pas parfaite et il existe un courant inverse de très faible valeur. C"est la valeur de ce courant qui est donné pour une tension inverse VR donnée. Ce courant inverse est également très dépendant de la température. Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 7 sur 9
5.2.2. Caractéristiques dynamiques : AC characteristics
Symbole Signification Description
Cd Diode capacitance Capacité de la diode en polarisation inverse. Cette capacité est un défaut et donc donnée en valeur maximum. Elle varie avec la tension inverse appliquée à la diode. La figure ci-contre provient de la documentation d"une diode 1N4148. Pour certaines applications, ce défaut devient une performance et les diodes sont alors conçue pour augmenter l"intervalle de variation de Cd, ce sont les diodes VARICAP. Trr, Qs
Reverse Recovry Time, Reverse recovery charge
Temps de recouvrement inverse. Ce temps correspond au temps que mets la diode pour passer de l"état passant à l"état bloqué. En effet, pendant l"état passant,
il y a accumulation de charge de part et d"autre de la jonction. Le temps trr correspond au temps nécessaire pour restituer cette charge et se retrouver dans l"état bloqué. La charge de recouvrement correspond à l"intégrale sous la courbe I F(t) pendant le temps trr.
Vfr Forwerd recovery voltage
5.3. Critères de choix :
Pour établir les critères de choix d"une diode, il faut donc étudier le montage dans lequel elle intervient
afin de dimensionner les valeurs des courants et tensions maximum auxquels elle sera soumise. Vous pourrez alors dresser le cahier des charges de la diode nécessaire à votre application. Time 0s4ns8ns12ns16ns20ns24ns
I(D1) -2.5mA 0A -6.0mA SEL>> V(A)- V(k)
-5.0V -2.5V 0V 90%
100%
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6. Méthode d"études des montages à diodes
La difficulté dans l"étude des montages comportant des diodes est de connaître l"état de celles-ci. Même
si le résultat peut parfois être intuitif, le raisonnement suivant permet de vérifier dans tous les cas l"état
des diodes. Pour exposer la méthode, nous allons étudier le montage redresseur mono alternance. Pour cela, nous
voulons connaître le fonctionnement du montage. Pour cela nous tracerons les chronogrammes des signaux e(t) et s(t), puis nous tracerons la caractéristiques de transfert de cette fonction. Nous tracerons par la même occasion les
chronogrammes de la tension V F aux bornes de la diode
et du courant I F la traversant. Nous pourrons ainsi
connaître les valeurs max mises en jeu et dresser le cahier des charges de la diode. E(t) est un signal sinusoïdal d"amplitude 22 V et fréquence 50hz. La charge est équivalente à une résistance de 1kW. Poser une hypothèse sur l"état des diodes.
Nous supposons la diode bloquée (hypothèse généralement la plus simple à étudiée).
Redessiner le schéma étudié en remplaçant les diodes par le schéma équivalent correspondant à
l"hypothèse de départ en faisant apparaître clairement le courant IF et la tension VF. Le blocage est obtenu pour I
F=0 et VF à l"état bloqué est équivalente à un circuit ouvert. Nous obtenons le montage ci-contre.
Calculer V
F et IF et vérifier si l"hypothèse est vérifiée. Si c"est le cas, la (ou les) diode(s) est (sont) bien dans l"état prévu. Sinon elle(s) est (sont) dans l"autre état et il faut recommencer l"étude avec la bonne hypothèse. En appliquant la loi des maille au circuit, on montre aisément que : V F = e(t)-s(t).
Dans le cadre de notre hypothèse, le courant dans la diode est nul, par conséquent il n"y a aucun courant
dans la charge non plus. Et de ce fait, s(t) = 0 et il vient : V F = e(t).
L"hypothèse est donc vérifiée tant que e(t)< V S tension de seuil de la diode.
Dans le cas où e(t)< V
S, la diode est donc passante et le
schéma équivalent du montage est le suivant. Dans celui-ci, nous prenons le modèle d"une diode idéale, ce qui revient à négliger rd (quelques ohms) devant 1 kW et V S, inférieur à 1v, devant 22 V.
On remarque tout de suite que :
E(t)=s(t)
IF=e(t)/R.
On résume tout cela sur les chronogrammes suivants : IF VF e(t) s(t) IF VF e(t) s(t) IF e(t) s(t) VF Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 9 sur 9
A partir de ces chronogrammes, on peut établir le cahier des charges de la diode, à savoir : Il faut choisir une diode tel que :
Valeurs limites :
IFM>22mA
VRM>22V
Caractéristiques électriques :
VF< 1V pour IF = 20 mA.
Une diode de type 1N4148, diode d"usage général est suffisante pour cette application. e(t) s(t) V F(t) I F(t) t t t t bloquée bloquée passante passante e s Fonction de transfert
quotesdbs_dbs6.pdfusesText_12
Page 5 sur 9
La résistance dynamique est de l"ordre de quelques ohms et la tension de seuil de l"ordre de 0.6V pour
une diode de signal au silicium. Par conséquent, suivant les grandeurs des éléments (résistances et sources
de tension) mise en oeuvres dans le circuit électronique, on peut négliger l"un et/ou l"autre des paramètres,
ce qui nous conduit aux modèles suivants : Modèle avec rd = 0 Modèle de la diode idéale rd = 0 et Vs = 04.3. Résumé:
IF VS VFDiode bloquée :
IF=0 ; VF VS IF Diode passante :
IF>0 ; VF=VS
VF IF IF VF Diode bloquée :
IF=0 ; VF0 ; VF=0
IF VF La diode
Page 6 sur 9
5. Caractéristiques constructeur - critères de choix
5.1. Valeurs limites de fonctionnement : Absolute maximun rating ou
limiting values Symbole Signification Description
IFM Maximum Forward Current courant direct maximum admissible en continu IFRM Repetitive Peak Forward current Courant direct maximum en mode impulsionnel périodique. Cette caractéristique est généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFM en fonction du rapport cyclique. IFSM Non Repetitive Peak Forward
current Courant maximum admissible par la diode pendant un intervalle de temps donné. Cette caractéristique est
généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFSM en fonction du rapport cyclique. On trouve parfois la dénomination de courant de court circuit (Surcharge current). VRM Maximum Reverse Voltage Tension inverse maximum pouvant être appliquée aux bornes de la diode en continu. VRRM Maximum Repetitive Reverse
Voltage Comme pour IFRM mais concernant la tension inverse Ptot Total power dissipation
Tstg Storage temperature Température de stockage Tj Junction temperature Température de la jonction en court d"utilisation. Pour les diodes de puissance, l"utilisation de refroidisseur est possible. 5.2. Caractéristiques électriques : electrical caracteristics
5.2.1. Caractéristiques statiques : DC characteristics
Symbole Signification Description
VF Forward Voltage Tension directe existant aux bornes de la diode lorsque celle-ci est parcourue par un courant. Comme cette tension est considérée comme un défaut, elle est généralement donnée en valeur max pour un courant donné. Cette caractéristique est généralement accompagnée d"une courbe IF=f(VF) pour différentes température. D"après la théorie des semi-conducteurs, la tension diminue de 2 mV par degré celsius pour une diode au silicium. IR Reverse current. Une diode à l"état bloquée n"est pas parfaite et il existe un courant inverse de très faible valeur. C"est la valeur de ce courant qui est donné pour une tension inverse VR donnée. Ce courant inverse est également très dépendant de la température. Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 7 sur 9
5.2.2. Caractéristiques dynamiques : AC characteristics
Symbole Signification Description
Cd Diode capacitance Capacité de la diode en polarisation inverse. Cette capacité est un défaut et donc donnée en valeur maximum. Elle varie avec la tension inverse appliquée à la diode. La figure ci-contre provient de la documentation d"une diode 1N4148. Pour certaines applications, ce défaut devient une performance et les diodes sont alors conçue pour augmenter l"intervalle de variation de Cd, ce sont les diodes VARICAP. Trr, Qs
Reverse Recovry Time, Reverse recovery charge
Temps de recouvrement inverse. Ce temps correspond au temps que mets la diode pour passer de l"état passant à l"état bloqué. En effet, pendant l"état passant,
il y a accumulation de charge de part et d"autre de la jonction. Le temps trr correspond au temps nécessaire pour restituer cette charge et se retrouver dans l"état bloqué. La charge de recouvrement correspond à l"intégrale sous la courbe I F(t) pendant le temps trr.
Vfr Forwerd recovery voltage
5.3. Critères de choix :
Pour établir les critères de choix d"une diode, il faut donc étudier le montage dans lequel elle intervient
afin de dimensionner les valeurs des courants et tensions maximum auxquels elle sera soumise. Vous pourrez alors dresser le cahier des charges de la diode nécessaire à votre application. Time 0s4ns8ns12ns16ns20ns24ns
I(D1) -2.5mA 0A -6.0mA SEL>> V(A)- V(k)
-5.0V -2.5V 0V 90%
100%
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6. Méthode d"études des montages à diodes
La difficulté dans l"étude des montages comportant des diodes est de connaître l"état de celles-ci. Même
si le résultat peut parfois être intuitif, le raisonnement suivant permet de vérifier dans tous les cas l"état
des diodes. Pour exposer la méthode, nous allons étudier le montage redresseur mono alternance. Pour cela, nous
voulons connaître le fonctionnement du montage. Pour cela nous tracerons les chronogrammes des signaux e(t) et s(t), puis nous tracerons la caractéristiques de transfert de cette fonction. Nous tracerons par la même occasion les
chronogrammes de la tension V F aux bornes de la diode
et du courant I F la traversant. Nous pourrons ainsi
connaître les valeurs max mises en jeu et dresser le cahier des charges de la diode. E(t) est un signal sinusoïdal d"amplitude 22 V et fréquence 50hz. La charge est équivalente à une résistance de 1kW. Poser une hypothèse sur l"état des diodes.
Nous supposons la diode bloquée (hypothèse généralement la plus simple à étudiée).
Redessiner le schéma étudié en remplaçant les diodes par le schéma équivalent correspondant à
l"hypothèse de départ en faisant apparaître clairement le courant IF et la tension VF. Le blocage est obtenu pour I
F=0 et VF à l"état bloqué est équivalente à un circuit ouvert. Nous obtenons le montage ci-contre.
Calculer V
F et IF et vérifier si l"hypothèse est vérifiée. Si c"est le cas, la (ou les) diode(s) est (sont) bien dans l"état prévu. Sinon elle(s) est (sont) dans l"autre état et il faut recommencer l"étude avec la bonne hypothèse. En appliquant la loi des maille au circuit, on montre aisément que : V F = e(t)-s(t).
Dans le cadre de notre hypothèse, le courant dans la diode est nul, par conséquent il n"y a aucun courant
dans la charge non plus. Et de ce fait, s(t) = 0 et il vient : V F = e(t).
L"hypothèse est donc vérifiée tant que e(t)< V S tension de seuil de la diode.
Dans le cas où e(t)< V
S, la diode est donc passante et le
schéma équivalent du montage est le suivant. Dans celui-ci, nous prenons le modèle d"une diode idéale, ce qui revient à négliger rd (quelques ohms) devant 1 kW et V S, inférieur à 1v, devant 22 V.
On remarque tout de suite que :
E(t)=s(t)
IF=e(t)/R.
On résume tout cela sur les chronogrammes suivants : IF VF e(t) s(t) IF VF e(t) s(t) IF e(t) s(t) VF Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 9 sur 9
A partir de ces chronogrammes, on peut établir le cahier des charges de la diode, à savoir : Il faut choisir une diode tel que :
Valeurs limites :
IFM>22mA
VRM>22V
Caractéristiques électriques :
VF< 1V pour IF = 20 mA.
Une diode de type 1N4148, diode d"usage général est suffisante pour cette application. e(t) s(t) V F(t) I F(t) t t t t bloquée bloquée passante passante e s Fonction de transfert
quotesdbs_dbs6.pdfusesText_12
Diode passante :
IF>0 ; VF=VS
VF IF IF VFDiode bloquée :
IF=0 ; VF0 ; VF=0
IF VF La diode
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5. Caractéristiques constructeur - critères de choix
5.1. Valeurs limites de fonctionnement : Absolute maximun rating ou
limiting valuesSymbole Signification Description
IFM Maximum Forward Current courant direct maximum admissible en continu IFRM Repetitive Peak Forward current Courant direct maximum en mode impulsionnel périodique. Cette caractéristique est généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFM en fonction du rapport cyclique.IFSM Non Repetitive Peak Forward
current Courant maximum admissible par la diode pendant un intervalle de temps donné. Cette caractéristique est
généralement donnée pour différent cas (longueur de l"impulsion et période de répétition) ou accompagnée d"une courbe donnant la valeur de IFSM en fonction du rapport cyclique. On trouve parfois la dénomination de courant de court circuit (Surcharge current). VRM Maximum Reverse Voltage Tension inverse maximum pouvant être appliquée aux bornes de la diode en continu.VRRM Maximum Repetitive Reverse
Voltage Comme pour IFRM mais concernant la tension inversePtot Total power dissipation
Tstg Storage temperature Température de stockage Tj Junction temperature Température de la jonction en court d"utilisation. Pour les diodes de puissance, l"utilisation de refroidisseur est possible.5.2. Caractéristiques électriques : electrical caracteristics
5.2.1. Caractéristiques statiques : DC characteristics
Symbole Signification Description
VF Forward Voltage Tension directe existant aux bornes de la diode lorsque celle-ci est parcourue par un courant. Comme cette tension est considérée comme un défaut, elle est généralement donnée en valeur max pour un courant donné. Cette caractéristique est généralement accompagnée d"une courbe IF=f(VF) pour différentes température. D"après la théorie des semi-conducteurs, la tension diminue de 2 mV par degré celsius pour une diode au silicium. IR Reverse current. Une diode à l"état bloquée n"est pas parfaite et il existe un courant inverse de très faible valeur. C"est la valeur de ce courant qui est donné pour une tension inverse VR donnée. Ce courant inverse est également très dépendant de la température. Fonctions et composants élémentaires de l"électroniquePage 7 sur 9
5.2.2. Caractéristiques dynamiques : AC characteristics
Symbole Signification Description
Cd Diode capacitance Capacité de la diode en polarisation inverse. Cette capacité est un défaut et donc donnée en valeur maximum. Elle varie avec la tension inverse appliquée à la diode. La figure ci-contre provient de la documentation d"une diode 1N4148. Pour certaines applications, ce défaut devient une performance et les diodes sont alors conçue pour augmenter l"intervalle de variation de Cd, ce sont les diodes VARICAP.Trr, Qs
Reverse Recovry Time, Reverse recovery charge
Temps de recouvrement inverse. Ce temps correspond au temps que mets la diode pour passer de l"état passant à l"état bloqué. En effet, pendant l"état passant,
il y a accumulation de charge de part et d"autre de la jonction. Le temps trr correspond au temps nécessaire pour restituer cette charge et se retrouver dans l"état bloqué. La charge de recouvrement correspond à l"intégrale sous la courbe IF(t) pendant le temps trr.
VfrForwerd recovery voltage
5.3. Critères de choix :
Pour établir les critères de choix d"une diode, il faut donc étudier le montage dans lequel elle intervient
afin de dimensionner les valeurs des courants et tensions maximum auxquels elle sera soumise. Vous pourrez alors dresser le cahier des charges de la diode nécessaire à votre application. Time0s4ns8ns12ns16ns20ns24ns
I(D1) -2.5mA 0A -6.0mA SEL>>V(A)- V(k)
-5.0V -2.5V 0V 90%100%
trr
La diode
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6. Méthode d"études des montages à diodes
La difficulté dans l"étude des montages comportant des diodes est de connaître l"état de celles-ci. Même
si le résultat peut parfois être intuitif, le raisonnement suivant permet de vérifier dans tous les cas l"état
des diodes.Pour exposer la méthode, nous allons étudier le montage redresseur mono alternance. Pour cela, nous
voulons connaître le fonctionnement du montage. Pour cela nous tracerons les chronogrammes des signaux e(t) et s(t), puis nous tracerons la caractéristiques de transfert de cette fonction.Nous tracerons par la même occasion les
chronogrammes de la tension VF aux bornes de la diode
et du courant IF la traversant. Nous pourrons ainsi
connaître les valeurs max mises en jeu et dresser le cahier des charges de la diode. E(t) est un signal sinusoïdal d"amplitude 22 V et fréquence 50hz. La charge est équivalente à une résistance de 1kW.Poser une hypothèse sur l"état des diodes.
Nous supposons la diode bloquée (hypothèse généralement la plus simple à étudiée).
Redessiner le schéma étudié en remplaçant les diodes par le schéma équivalent correspondant à
l"hypothèse de départ en faisant apparaître clairement le courant IF et la tension VF.Le blocage est obtenu pour I
F=0 et VF à l"état bloqué est équivalente à un circuit ouvert. Nous obtenons le montage ci-contre.
Calculer V
F et IF et vérifier si l"hypothèse est vérifiée. Si c"est le cas, la (ou les) diode(s) est (sont) bien dans l"état prévu. Sinon elle(s) est (sont) dans l"autre état et il faut recommencer l"étude avec la bonne hypothèse. En appliquant la loi des maille au circuit, on montre aisément que : V F = e(t)-s(t).
Dans le cadre de notre hypothèse, le courant dans la diode est nul, par conséquent il n"y a aucun courant
dans la charge non plus. Et de ce fait, s(t) = 0 et il vient : V F = e(t).
L"hypothèse est donc vérifiée tant que e(t)< V S tension de seuil de la diode.
Dans le cas où e(t)< V
S, la diode est donc passante et le
schéma équivalent du montage est le suivant. Dans celui-ci, nous prenons le modèle d"une diode idéale, ce qui revient à négliger rd (quelques ohms) devant 1 kW et V S, inférieur à 1v, devant 22 V.
On remarque tout de suite que :
E(t)=s(t)
IF=e(t)/R.
On résume tout cela sur les chronogrammes suivants : IF VF e(t) s(t) IF VF e(t) s(t) IF e(t) s(t) VF Fonctions et composants élémentaires de l"électronique Page 9 sur 9
A partir de ces chronogrammes, on peut établir le cahier des charges de la diode, à savoir : Il faut choisir une diode tel que :
Valeurs limites :
IFM>22mA
VRM>22V
Caractéristiques électriques :
VF< 1V pour IF = 20 mA.
Une diode de type 1N4148, diode d"usage général est suffisante pour cette application. e(t) s(t) V F(t) I F(t) t t t t bloquée bloquée passante passante e s Fonction de transfert
quotesdbs_dbs6.pdfusesText_12
Nous obtenons le montage ci-contre.
Calculer V
F et IF et vérifier si l"hypothèse est vérifiée. Si c"est le cas, la (ou les) diode(s) est (sont) bien dans l"état prévu. Sinon elle(s) est (sont) dans l"autre état et il faut recommencer l"étude avec la bonne hypothèse. En appliquant la loi des maille au circuit, on montre aisément que : VF = e(t)-s(t).
Dans le cadre de notre hypothèse, le courant dans la diode est nul, par conséquent il n"y a aucun courant
dans la charge non plus. Et de ce fait, s(t) = 0 et il vient : VF = e(t).
L"hypothèse est donc vérifiée tant que e(t)< VS tension de seuil de la diode.
Dans le cas où e(t)< V
S, la diode est donc passante et le
schéma équivalent du montage est le suivant. Dans celui-ci, nous prenons le modèle d"une diode idéale, ce qui revient à négliger rd (quelques ohms) devant 1 kW et VS, inférieur à 1v, devant 22 V.
On remarque tout de suite que :
E(t)=s(t)
IF=e(t)/R.
On résume tout cela sur les chronogrammes suivants : IF VF e(t) s(t) IF VF e(t) s(t) IF e(t) s(t) VF Fonctions et composants élémentaires de l"électroniquePage 9 sur 9
A partir de ces chronogrammes, on peut établir le cahier des charges de la diode, à savoir :Il faut choisir une diode tel que :
Valeurs limites :
IFM>22mA
VRM>22V
Caractéristiques électriques :
VF< 1V pour IF = 20 mA.
Une diode de type 1N4148, diode d"usage général est suffisante pour cette application. e(t) s(t) V F(t) I F(t) t t t t bloquée bloquée passante passante e sFonction de transfert
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