TP5_electronique_Les_diodes_zener - HEH

Département Biotech
HeH –ISIMs
Laboratoire d’électronique
1ère Bachelier BIO
Partie électricité, TP5 :
Caractéristique des diodes zener.
Objectifs :
Relevez la caractéristique statique d’une diode
Comprendre et utilisez-la dans des montages courants.
Matériel nécessaire :








Une résistance de 1200Ω et
Un rhéostat de 470 ohms
Une diode zener 4,7 volt
Fils pour les connexions à réaliser vous-même.
Une alimentation stabilisée
2 multimètres
des câbles bananes-bananes
des câbles bananes-croco
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Manipulation :
Caractéristique des diodes zener et applications
Partie 1
Manipulations à effectuer :
Diode zener en sens directe.
Câblez le montage suivant. Faites varier l’alimentation de 0 à 30V et relevez le courant
traversant la diode en fonction de la tension à ses bornes. Attention : prenez plusieurs points
en dessous du genou de la caractéristique en prenant plusieurs valeurs de l’alimentation entre
0 et 2V.
Refaites les mesures une deuxième fois si nécessaire.
Mesure :
U [V]
Courbes : Tracez la courbe caractéristique de la diode
Ud [V]
Id [A ou
mA]
0
10 V
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Manipulations à effectuer :
Diode zener en sens inverse.
Câblez le montage suivant. Faites varier l’alimentation de 0 à 30V et relevez le courant
traversant la diode en fonction de la tension à ses bornes. Attention : prenez plusieurs points
en dessous du genou de la caractéristique en prenant plusieurs valeurs de l’alimentation entre
4 et 5V.
Refaites les mesures une deuxième fois si nécessaire.
Mesure :
U [V]
Courbes : Tracez la courbe caractéristique de la diode
Ud [V]
Id [A ou
mA]
0
10 V
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Partie 2
Manipulations à effectuer :
Régulateur de tension à base d’une diode Zener. Si on polarise une diode Zener dans sa région de
claquage (tension inverse négative) la tension à ses bornes reste quasiment constante sur une grande
plage de courant. Cette tension est appelée tension Zener. Ainsi, une variation du courant dans le
circuit, due par exemple à une variation de la charge, ne provoquera pratiquement aucun changement
de tension aux bornes de la diode. Cette propriété est utilisée afin de réguler la tension délivrée à une
résistance de charge. Réalisez les montages suivants et visualisez la tension d’entrée ainsi que
la tension sortie.
2.1 Montage aval, vous augmentez progressivement la tension d’alimentation. La diode sera
positionnée en inverse et le Rhéostat sera au maximum 470 ohms. On souhaite avoir une
stabilisation de 4,7 Volt pour par exemple alimenter un circuit de portes Nands en TTL.
Résistance de protection.
Comment déterminer la valeur de la résistance de protection. Les documents techniques
nous informent sur les caractéristiques des composants. Les résistances ont une puissance
1/4W sauf le rhéostat qui est lui plus haut. Vous utiliserez le Rhéostat 470 ohms pour la
résistance R. Maintenant pour calculer la valeur de la résistance de protection Rp. Nous
allons devoir choisir une tension max. d alimentation 30V. Iz max. dans le datasheet est de
200mA et le courant conseillé pour une utilisation optimal 60mA.
On choisit une diode Zener BZX 55 – C4.7, dont les caractéristiques techniques sont:
Vz=4.7V, Pz=500mW, Izmaxi=100mA
1/ Calculer la valeur de la résistance de protection (pour R
Rp = U / I = (30 – 4.7)/0.1m = 253 ohms
)
on prend: Rp = 390
2/ Calculer, dans ces conditions, la puissance dissipée dans cette résistance
P = U² / R = (30 – 4.7) / 390 = 0.065 W
on prend: P = 0,25W
3/ Quel est le courant maximal qui peut traverser Rp ?
R = 0  I = 30 /390 = 0.077 A
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4/ Calculer alors la puissance dissipée dans Rp
P = U * I = 30 * 0.077 = 2,3 W
on prend 2W mais malheureusement nous n’avons que des résistances de 1/4W.
5/ Déterminer la tension max. pour ne pas dépasser le 1/4W dans la résistance.
U = R * I et P = U * I  P = U²/R  Umax = √P * R = 9.8
Conclusion avec une Résistance de protection de 390 ohms, on ne peut absolument
pas avoir une tension au-dessus des 10 volts ! Si nous voulons monter à 30 volts, il
ne suffit de prendre 390 * 3 = 1170 ohms
Donc Rp = 1200 Ohms
R = 470 ohms.
Mesure :
Iz Calculer la valeur du courant et vérifier qu’il ne dépasse pas les 100mA
U [V]
I [mA]
Ir [ mA]
Ud [V]
Iz [mA]
= I – Ir
0
10 V
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Courbes : Tracez les courbes des différents courants en fonction de U.
2.1 Montage amont, alimentation U est fixée à par exemple 10 Volt ensuite vous diminuez
progressivement la résistance R. La diode sera positionnée en inverse et le Rhéostat sera au
départ maximum 470 ohms.
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Mesure :
Iz Calculer la valeur du courant et vérifier qu’il ne dépasse pas les 100mA
U [V]
I [mA]
Ir [ mA]
Ud [V]
Iz [mA]
= I – Ir
R [ohms]
R = Ud / Ir
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
Courbes : Tracez les courbes des différents courants en fonction de R.
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