les diodes et leurs applications

LES DIODES
ET
LEURS APPLICATIONS
I - CONSTITTION
I – 1 – La jonction PN
P
Anode
A
N
Cathode
K
Les diodes sont réalisées généralement sur un substrat de
silicium ou parfois de germanium.
Le substrat est alors dopé sur deux parties.
Une zone dopée P (positivement) et une zone dopée N
(négativement)
Le dopage est réalisé par injection d'impuretés dans le
réseau cristallin.
I - CONSTITTION
Diode en polarisation directe
Elle est passante
Diode en polarisation inverse
Elle est bloquée
I - CONSTITTION
I – 2 – Équation
La caractéristique de la diode est de
forme exponentielle Son équation est :
Id
Id
Ud
Ud

I d = I s⋅ e
Id : courant dans la diode
Is : courant de saturation de la diode
q : charge de l'électron
Ud : tension aux bornes de la diode
K : constante de Boltzmann 1,38.10-23 joules
T : température de la jonction en kelvin
qUd
KT
−1

II – CARACTÉRISTIQUES D'UNE DIODE
II – 1 – Modélisation
Id
Id
pour Id>0
Ud =0
Ud
Ud
Id
Id
pour Id>0
Ud = U0
Ud
pour Id>0
Ud = U0+R°0.Id
Ud
II – CARACTÉRISTIQUES D'UNE DIODE
II – 2 – Caractéristiques constructeur
●
Tension inverse maximale VRM
●
Courant direct maximum IF
●
Courant inverse maximum IRF
●
Puissance maximale admissible PM
●
Tension de seuil
●
Résistance dynamique Z
III – LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIDES
III – 1 – Les diodes de redressement
Elles sont utilisées essentiellement dans les montages redresseurs pour
passer d'une tension alternative à une tension continue.
Elles présentent généralement les caractéristiques suivantes :
●
fort courant direct, de qq 10A à qq milliers d'ampères
●
forte tension inverse, plusieurs centaines de volts
●
forte dissipation de puissante
●
peu rapide, quelques dizaines de Hz
III – LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIODES
III – 2 – Les diodes rapides
Elles sont utilisées dans les montages petits signaux qui travaillent à des
fréquences de plusieurs kHz.
Elles présentent les caractéristiques suivantes :
●
faible courant direct, quelques dizaines de mA
●
faible tension inverse, quelques dizaines de volts
●
faible dissipation de puissance, quelques dizaines de mW
●
commutation très rapide quelques µs à quelques ns
III – LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIODES
III – 3 – Les diodes shottky
Ce sont des diodes rapides qui présentent la particularité
d'avoir une tension de seuil faible. Ses autres caractéristiques sont
similaires aux diodes rapides.
●
faible courant direct, quelques dizaines de mA
●
faible tension inverse, quelques dizaines de volts
●
faible dissipation de puissance, quelques dizaines de mW
●
commutation très rapide
III – LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIODES
III – 4 – Les diodes zéner
La diode zéner ou diode à avalanche contrôlée présente la particularité
de ne pas se détruire lorsqu'en inverse elle atteint sa zone d'avalanche.
Elle est essentiellement utilisée pour cette caractéristique donc
en inverse.
I
I
U
La valeur de la tension
zener UZ est déterminée
lors de la fabrication
de la diode
pour I<0
U = U0+R°0.I
pour I>0
U = UZ+RZ.I
U
III – LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIODES
III – 5 – Les diodes électroluminescentes
Les diodes électroluminescentes (LED ou DEL) présentent la
particularité d'émettre de la lumière dans un spectre plus ou moins
large suivant la conception de la diode.
L'ensemble du spectre visible est actuellement couvert, mais on
trouve aussi des diodes infrarouges.
La tension de seuil de la diode est d'autant plus grand que le
spectre émis est énergétique.
Ces diodes ne supportent généralement que quelques volts de
tension inverse!!
III – LES DIFFÉRENTS TYPES DE DIODES
III – 6 – La diode varicap
La diode varicap est utilisée en polarisation inverse.
Sa particularité est de présenter une capacité qui dépend de cette
polarisation.
Elles sont généralement utilisées dans tous les systèmes à accord
numérique.
capacité variable
Up
IV – RÉGIME DE FONCTIONNEMENT
IV – 1 – Fonctionnement en régime continu
Voir TD
IV – RÉGIME DE FONCTIONNEMENT
IV – 2 – Fonctionnement en régime de commutation
Ue
Ud
Id
Ue
R
Us
t
Lorsqu'une diode conduit, elle
Id
accumule des charges dans sa
jonction. Au moment où la diode
doit se bloquer , elle ne peut le
faire instantanément Il y a un
temps de déstockage des charges
t
temps de
recouvrement