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Correction des exercices sur les diodes
A). Les diodes Normales :
I ). Exercice 1 :
On considère les diodes comme parfaites.
VCC
R1
1k
D1
VE1
VS1
D2
VE2
Tracer VS1 et donnez le nom de la fonction ainsi réalisée.
VE1
Vcc
t
VE2
Vcc
t
VS1
Vcc
t
C’est une fonction ET à diodes.
II ). Exercice 2 :
On considère les diodes comme parfaites.
Diodes
1
JF & JFA09
D3
VE3
D4
VE4
VS2
R2
1k
Tracer VS2 et donnez le nom de la fonction ainsi réalisée.
VE3
Vcc
t
VE4
Vcc
t
VS2
Vcc
t
C’est une fonction OU à diodes.
III ). Exercice 3 :
Diodes
2
JF & JFA09
a) Flécher, sur le schéma, la tension VR1 (aux bornes de R1) et le courant I (dans le sens
positif lorsqu’il existe).
b) Donnez la valeur de Vd seuil.
Vd SEUIL  0,6 V
c) Quels sont les valeurs de I et de VR1 dans les cas suivants :
E  V D1  R1.I
V D1  E  R1.I

On fait I=0
V D1  E
La diode est bloquée si VD1 < 0,6V
Donc si Ve < 0,6V
Et la diode est passante si Ve >= 0,6 V

Ve = 5 V :
Pour Ve=  5 V donc < 0,6 V la diode D1 est bloquée, donc I=0 et VR1=R1.I=0V.

Ve = 1 V :
Pour Ve= 1 V donc >= 0,6 V la diode D1 est passante.

Schéma équivalent : avec E0 = 0,6 V
Diodes
3
JF & JFA09
Ve  V D1  R1.I
Ve  V DSEUIL  R1.I
I
I
Ve  V DSEUIL
R1
1  0 ,6
 0 ,4 mA
1000
VR1  Ve  VD1  1  0 ,6  0 ,4 V

Ve = 8 V :
Pour Ve= 8 V donc >= 0,6 V la diode D1 est passante.

Schéma équivalent : avec E0 = 0,6 V
Ve  V D1  R1.I
Ve  V DSEUIL  R1.I
Diodes
4
JF & JFA09
I
I
Ve  V DSEUIL
R1
8  0,6
 7,4 mA
1000
V R1  Ve  V D1  8  0,6  7,4 V
IV ). Exercice 4 :
a) Flécher, sur le schéma, la tension VR1 (aux bornes de R1) et le courant I (dans le sens
positif lorsqu’il existe).
b) Donnez la valeur de Vd seuil.
Vd SEUIL  0,6 V
c) Quels sont les valeurs de I et de VR1 dans les cas suivants :
Ve=-5V
Diodes
Ve=-1V
Ve=8V
5
JF & JFA09
Ve  R1.I  V D 2
V D 2  Ve  R1.I

On fait I=0
V D 2  Ve
La diode est bloquée si VD2 < 0,6V
Donc si Ve < 0,6V
Et la diode est passante si Ve >= 0,6 V

Ve = 5 V :
Pour Ve=  5 V donc < 0,6 V la diode D2 est bloquée, donc I=0 et VR1=R1.I=0V.

Ve = 1 V :
Pour Ve= 1 V donc >= 0,6 V la diode D2 est passante.

Schéma équivalent : avec E0=0,6V
Ve  R1.I  V D 2
Ve  R1.I  VDSEUIL
I
I
Ve  V DSEUIL
R1
1  0 ,6
 0 ,4 mA
1000
VR1  Ve  VD 2  1  0 ,6  0 ,4 V

Ve = 8 V :
Pour Ve= 8 V donc >= 0,6 V la diode D2 est passante.

Schéma équivalent : avec E0=0,6V
Diodes
6
JF & JFA09
Ve  R1.I  V D 2
Ve  R1.I  VDSEUIL
I
I
Ve  V DSEUIL
R1
8  0,6
 7,4 mA
1000
V R1  Ve  V D 2  8  0,6  7,4 V
d) Flécher, sur le schéma, la tension VD2 (aux bornes de D2).
e) Ve est un signal triangulaire 10V de période 10ms. Tracer Ve, VR1 et VD2 en
concordance des temps.
Diodes
7
JF & JFA09
V ). Exercice 5 :
a) Flécher, sur le schéma, les tensions VR1, VR2, VD1 (aux bornes de R1, R2, D1) ainsi
que les courants I1, I2, Id (courants dans R1, R2 et D1).
Diodes
8
JF & JFA09
b) A partir de quelle valeur de Ve, D1 est-elle passante ?

Schéma équivalent :
Avec :
Eth  Ve.
R2
R1.R 2
; Rth 
R1  R 2
R1  R 2
Eth  VRth  VD1
Donc si la diode est bloquée, I=0, alors : Eth  VD1
Et VD1 < 0,6 V donc Eth < 0,6 V.
Le diode est donc passante pour Eth >= 0,6 V ;
Soit Ve.
Diodes
R2
 0 ,6 V
R1  R 2
9
JF & JFA09
Ve 
0 ,6.R1  R 2 
R2
Ve  0 ,8357 V
c) Déterminer les valeurs VR1, VR2, VD1, I1, I2, Id pour Ve=5V.
Le diode est donc passante pour Ve = 5 V >= 0,6 V ;
VR1  Ve  VD1  Ve  E0  5  0 ,6  4 ,4 V
VR 2  VD1  E0  0 ,6 V
I1 
VR1 4 ,4

 20 mA
R1 220
I2 
VR 2 0 ,6

 1 mA
R2 560
Id  I 1  I 2  20  1  19 mA
VI ). Exercice 8 :
On considère le schéma suivant :
La caractéristique des diodes est idéalisée (Vd seuil=0,6 V, Rd=0Ω)
VE=Vemax.sin(.t)
a) Exprimez la valeur minimum de Vemax (en fonction de E0, R1 et R2) qui assure la
conduction des diodes.

Diodes
Schéma équivalent :
10
JF & JFA09
Avec :
Eth  Ve.
R2
R1.R 2
; Rth 
R1  R 2
R1  R 2
 Eth  Rth.I  VD1  E0
Si les diodes sont bloquées, I=0 alors :

Eth  Rth.I  VD 2  E0
 Eth  VD1  E0  VD1  Eth  E0


Eth  VD 2  E0 VD 2   Eth  E0
VD1  0 ,6 V  Eth  E0  0 ,6 V  Eth  0 ,6 V  E0



VD 2  0 ,6 V  Eth  E0  0 ,6 V  Eth  0 ,6 V  E0
R2
0 ,6 V  E0 . R1  R 2 


 Ve. R1  R2  0 ,6 V  E0  Ve 
R2


R2

 0 ,6 V  E0 . R1  R 2 
Ve.
 0 ,6 V  E0 Ve 
R2
 R1  R 2

Donc les diodes sont passantes si :
0 ,6 V  E0 . R1  R 2 

 Ve 
R2


 0 ,6 V  E0 
. R1  R 2 
Ve 
R2

b) E0 = 4V
VE = 16 .sin (100..t) R1 = R2 = 1 kΩ.
Donc les diodes sont passantes si :
0 ,6 V  4 . 2 k 

 Ve 
 Ve  9 ,2 V
1k


 0 ,6 V  4 . 2k  Ve  9 ,2 V
Ve 
1k

En prenant pour echelles : 1cm pour 2V, et 1cm pour 5mA, tracez le graphe de VS et I.
Diodes
11
JF & JFA09
Justrifiez leur forme et précisez les valeurs remarquables.
 D 1 passante : VS max  4 ,6 V

 D 2 passante : VS max   4 ,6 V
Diodes
12
JF & JFA09
Eth  VS 8  4 ,6

D
1
passante
:
Im
ax


 6,8mA

Rth
500

Eth  VS  8  4 ,6
D 2 passante : Im ax 

 6,8mA
Rth
500

VII ). Exercice 11 :
On désire étudier un chargeur de batterie dont le schéma est représenté ci-dessous :
On a les caractéristiques suivantes :
D1 : Edseuil = 0,6V ; Rd = 1Ω
Bat : Ebat = 12V ; RBat = 1Ω
1°). La batterie est déchargée, on a alors VBat = 10V.
 Calcul de la tension Vd :
Vd  Ve  VBat
 On fait I=0 :
Vd  Ve  VBat
 On compare Vd à E0 soit à 0,6 V :
 Si Vd  0,6 V :
La diode est passante et :
Ve  VBat  0,6 V , soit Ve  0,6 V  VBat ,
Donc si Ve > 10,6 V alors la diode est passante, et on a alors le schéma équivalent suivant :
Ed
0,6V
Ve
VOFF = 0
VAMPL = 17
FREQ = 50
Rd
1
RBat
1
EBat
10V
0
Diodes
Donc VBat  EBat  RBat.IBat
13
JF & JFA09
Et IBat 
Ve  EdSeuil  EBat 12. 2. sin .t   0,6  10

Rd  RBat
2
IBat  6. 2 . sin .t   5,3
Alors VBat  EBat  RBat.
VBat  10  1.
Ve  EdSeuil  EBat
Rd  RBat
12. 2 . sin .t   0,6  10
2
VBat  6. 2 . sin .t   4,7
Et pour la diode :
Id  IBat  6. 2 . sin  .t   5,3


Et Vd  Edseuil  Rd .Id  0,6  1. 6. 2 . sin .t   5,3  6. 2 . sin .t   4,7
 Récapitulatif :
la diode est passante si Ve > 10,6 V et :
VBat  6. 2 . sin .t   4,7
Vd  6. 2 . sin .t   4,7
Id  IBat  6. 2 . sin  .t   5,3
 Si Vd  0,6 V :
La diode est bloquée et :
Ve  VBat  0,6 V , soit Ve  0,6 V  VBat ,
Donc si Ve > 10,6 V alors la diode est bloquée, on a alors le schéma équivalent suivant :
D1
RBat
1
Ve
VOFF = 0
VAMPL = 17
FREQ = 50
EBat
10V
0
Donc VBat  EBat  RBat.IBat Et IBat  0
Donc VBat  EBat  10V
Et pour la diode :
Id  0
Alors Vd  Ve  VBat
Vd  12. 2 . sin  .t   10
 Récapitulatif :
Diodes
14
JF & JFA09
la diode est bloquée si Ve <= 10,6 V et :
VBat  10 V
Vd  12. 2 . sin .t   10
Id  IBat  0 A
a) Calculer et représenter la tension et le courant circulant dans la batterie.
b) Puis calculer et représenter la tension et la courant circulant dans la diode.
2°). Après quelques heures, la batterie s’est chargée, et sa tension est passée à
13V.
 Calcul de la tension Vd :
Vd  Ve  VBat
 On fait I=0 :
Vd  Ve  VBat
 On compare Vd à E0 soit à 0,6 V :
 Si Vd  0,6 V :
La diode est passante et :
Diodes
15
JF & JFA09
Ve  VBat  0,6 V , soit Ve  0,6 V  VBat ,
Donc si Ve > 13,6 V alors la diode est passante, et on a alors le schéma équivalent suivant :
Ed
0,6V
Rd
1
Ve
VOFF = 0
VAMPL = 17
FREQ = 50
RBat
1
EBat
13V
0
Donc VBat  EBat  RBat.IBat
Et IBat 
Ve  EdSeuil  EBat 12. 2. sin .t   0,6  13

Rd  RBat
2
IBat  6. 2 . sin .t   6,8
Alors VBat  EBat  RBat.
VBat  13  1.
Ve  EdSeuil  EBat
Rd  RBat
12. 2 . sin .t   0,6  13
2
VBat  6. 2 . sin .t   6,2
Et pour la diode :
Id  IBat  6. 2 . sin .t   6,8


Et Vd  Edseuil  Rd .Id  0,6  1. 6. 2 . sin  .t   6,8  6. 2 . sin .t   6, 2
 Récapitulatif :
la diode est passante si Ve > 13,6 V et :
VBat  6. 2 . sin .t   6,2
Vd  6. 2 . sin .t   6, 2
Id  IBat  6. 2 . sin .t   6,8
 Si Vd  0,6 V :
La diode est bloquée et :
Ve  VBat  0,6 V , soit Ve  0,6 V  VBat ,
Donc si Ve > 13,6 V alors la diode est bloquée, on a alors le schéma équivalent suivant :
Diodes
16
JF & JFA09
D1
RBat
1
Ve
VOFF = 0
VAMPL = 17
FREQ = 50
EBat
13V
0
Donc VBat  EBat  RBat.IBat Et IBat  0
Donc VBat  EBat  13V
Et pour la diode :
Id  0
Alors Vd  Ve  VBat
Vd  12. 2 . sin  .t   13
 Récapitulatif :
la diode est bloquée si Ve <= 13,6 V et :
VBat  13 V
Vd  12. 2 . sin  .t   13
Id  IBat  0 A
Diodes
17
JF & JFA09
a) Calculer et représenter la tension et le courant circulant dans la batterie.
b) Puis calculer et représenter la tension et la courant circulant dans la diode.
3°). Choisir la diode D1 à partir des calculs et des graphes précédents.
La tension inverse max que doit supporter la diode est de 17*2=34V
Le courant MOYEN est de 0,55A
VIII ). Exercice 12 :
On désire connaître la puissance consommée par un radiateur fonctionnant sur le réseau
triphasé. Son schéma est représenté ci-dessous :
Diodes
18
JF & JFA09
On a : F=50Hz et
2. 
2. 


V 1  311.sin  .t 
 ; V 2  311. sin .t  ; V 3  311. sin  .t 

3 
3 


1°). Représenter la tension obtenue aux bornes de la résistance.
Diodes
19
JF & JFA09
2°). Représenter le courant circulant dans la résistance.
Diodes
20
JF & JFA09
3°). Expliquer comment il faudarit faire pour calculer la puissance absorbée par la
résistance.
4°). Effectuer le choix des diodes.
Diodes
21
JF & JFA09
IX ). Exercice 13 :
Le schéma d’un fer à souder est représenté ci-dessous :
Avec Ve=311.Sin(.t) avec f = 50Hz
1°). On appuie sur le bouton poussoir.
Diodes
22
JF & JFA09
Calculer et représenter la tension aux bornes de la résistance et le courant circulant dans
la résistance.
Calculer la puissance absorbée par la résistance.
(On rappelle que PMOY=Veff*Ieff)
P
Ueff 2 220 2

 40 W
R
1200
2°). On relâche le bouton poussoir.
Calculer et représenter la tension aux bornes de la résistance et le courant circulant dans
la résistance.
Calculer la puissance absorbée par la résistance.
P
Diodes
Ueff 2
220 2

 20.16 W
2.R
2.1200
23
JF & JFA09
3°). Effectuer le choix de la diode.
Le courant direct que doit supporter la diode est de Ieff 
Ueff
220

 183 mA
R
1200
La tension inverse que doit supporter la diode est de 311V
4°). Expliquer quelle est l’utilité du bouton poussoir.
Il permet de faire des économies d’énergie, quand on n’utilise pas le fer à souder, et
d’avoir la pleine puissance quand on soude.
Diodes
24
JF & JFA09
B). Les diodes Zeners :
I ). Exercice 1 :
DZ1
R1
5k
BZX55C0V8
E
DZ2
R2
10k
VS
BZX55C5V1
1°). E est un générateur de tension continue qui peut varier de 0 à + 10V :
Tracez la fonction de transfert du montage Vs=f(E).
Tracez la tension Vs=f(t) pour une tension E en dent de scie variant de 0 à 10V avec une
variation de 1V/ms ;
Diodes
25
JF & JFA09
2°). Le générateur E est de la forme 10.sin(2..50.t) :
Tracez la fonction de transfert du montage Vs=f(E).
Tracez la tension Vs=f(t) pour la tension E ;
Diodes
26
JF & JFA09
I ). Exercice 9 :
Soit le montage ci-dessous :
La caractéristique des diodes est donnée ci-dessous :
Diodes
27
JF & JFA09
E= 2V
Déterminer graphiquement Id1 et Id2.
Diodes
28
JF & JFA09
II ). Exercice 10 :
Soit le montage ci-dessous :
Soit une diode D1 dont on donne la caractéristique inverse. Si on applique une tension
inverse d’amplitude supérieure à 6V, on va détruire celle-ci par un coutant trop important.
Démontrez le.
Pour pouvoir appliquer une tension supérieure, on place en série une diode D2, dont la
caractéristique présente un coude pour une tension supérieure soit 12V.
Diodes
29
JF & JFA09
Recherchez le point de fonctionnement de D1 et D2 mises en séries.
Diodes
30
JF & JFA09