Annexe Diode

ANNEXE 1- LA DIODE
La diode est un composant électronique utilisant des semi-conducteurs. C'est donc un dipôle non-linéaire et
polarisé (ou non-symétrique). Le sens de branchement de la diode a donc une importance sur le fonctionnement
du circuit électronique.
Il existe de nombreuses familles de composants électroniques dont la désignation contient le mot diode et tous
ces composants sont réalisés autour d'une jonction P-N (à base de semi-conducteurs). Sans précision
supplémentaire, ce mot désigne un dipôle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un sens.
Différents types de diode :
La diode simple ou diode signal
Symbole :
A
B
I
UAB
a.
Caractéristique statique de la diode simple
Schéma de montage :
R
I
A
A
E
UAB
V
B
-
« A » désigne l’ampèremètre qui mesure l’intensité du courant. Il se branche en série dans le circuit.
« V » désigne le voltmètre qui mesure une différence de potentiels, ie une tension aux bornes d’un
dipôle (ici la diode). Il se branche en parallèle du dipôle dont on veut mesurer la tension.
La caractéristique statique (statique signifie que les mesures sont faites en continu (à opposer aux régimes
transitoires ou au RSF, la varible « temps » n’intervient donc pas) expérimentale d’une diode est non linéaire et
présente, en convention récepteur, l’aspect suivant :
UAB
I
A
I
courant direct
B
UAB
courant inverse
0
0
UAB
I
Pour modéliser ce composant non linéaire, nous devons rechercher une expression de I fonction de UAB qui
décrive le mieux la courbe expérimentale obtenue. Cette courbe évoque une exponentielle, elle sera bien
approchée par la relation qui suit, caractéristique de la diode avec l’orientation adoptée :
𝐼(𝑈𝐴𝐵 ) = 𝐼0 exp⁡(
𝑈𝐴𝐵
)
𝑈0
La courbe tracée à partir de cette équation donne le modèle exponentiel de la diode.
Point de fonctionnement du circuit obtenu graphiquement :
Il suffit de superposer la caractéristique de la diode à celle du générateur de tension en série avec le résistor R.
R
I
UAB
A
E
UF
F
0
IF
UAB
E
B
I
b. La caractéristique linéarisée par morceaux : schémas équivalents
Analytiquement, pour accéder au point de fonctionnement du montage, il faut résoudre le système suivant :
 UAB = E - R I

 UAB 

I
=
I
exp


0

 U0 

Vous conviendrez que ce n’est pas une résolution simple.
Pour contourner cette difficulté, la caractéristique est modélisée par plusieurs morceaux de droites.
I
I
I
0
US
diode
bloquée
UAB
U
0
diode passante
US
UAB
L’abscisse à l’origine US est la tension de seuil de la diode. La pente d’un morceau de caractéristique correspond
à l’inverse de la résistance dynamique :
Ordre de grandeur :
𝑟𝑑 =
∆𝑈
∆𝐼
US  0,6 V
rd  10  (faible)
Deux comportements de la diode linéarisée par morceaux:


𝑈𝐴𝐵 < 𝑈𝑆 ⁡ ⟶ 𝐼 = 0
𝑈 −𝑈
𝑈𝐴𝐵 > 𝑈𝑆 ⁡ ⟶ 𝐼 = 𝐴𝐵 𝑆
La diode est bloquée
La diode est passante
𝑟𝑑
Deux modélisations correspondent à ces deux situations :
US
I
I
rd
UAB
UAB
UAB
interrupteur ouvert
Vous remarquerez que la pointe du triangle symbolisant la diode indique le sens passant de celle-ci. Un courant
supérieur à 1 A est suffisant pour détruire le composant, c’est pour cela qu’une résistance sera ajoutée en série
avec la diode pour limiter le courant qui la traverse lorsqu’elle est passante. On l’appelle souvent résistance de
protection.
c.
La diode semi-idéale
La diode simple semi-idéalisée a un comportement que l’on peut modéliser par la caractéristique suivante :
I
diode
bloquée
diode passante
0
US  0,6 V
UAB
La pente infinie du régime passant laisse alors supposer que la résistance dynamique rd est nulle.
Deux comportements de la diode semi-idéale :
 UAB  US
 UAB  US
I=0
I0
diode bloquée (domaine grisé)
diode passante
Deux modélisations correspondent à ces deux situations :
US
I>0
I
source idéale
UAB
de tension
UAB
interrupteur ouvert
d. La diode idéale
La diode est idéale lorsqu’on suppose que la tension de seuil US et la résistance dynamique rd sont toutes deux
nulles. La modélisation de sa caractéristique est alors :
I
diode
bloquée
diode passante
0 US = 0
Le comportement de la diode idéalisée est décrit par une loi conditionnelle :
A
I
B
UAB = VA - VB
interrupteur ouvert
UAB
I>0
fil
UAB