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UNIVERSITE HASSAN II CASABLANCA – FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES MOHAMMEDIA
DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Cours exposé
email : nasser_baghdad @ yahoo.fr
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
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Contenu du programme
Chapitre I : Généralités
Chapitre II : Régime continu
Chapitre III : Régime alternatif sinusoïdal
Partie A
Circuits électriques
Chapitre IV : Les quadripôles
Chapitre V : Les filtres passifs
Chapitre VI : Les diodes
Chapitre VII : Le transistor bipolaire
Partie B
Circuits électroniques
Chapitre VIII : L’amplificateur opérationnel
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Chapitre VI
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Sommaire
I. Généralités sur les diodes
II. Fonctionnement d’une diode à jonction
III. Applications de la diode à jonction
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1°) Définition de la diode à jonction
2°) L’anode et la cathode
3°) Fonctionnement
4°) Le seuil de la jonction
5°) Tension de claquage
6°) Les différents type de diode
7°) Utilisation des diodes
8°) Conclusion
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1°) Définition de la diode à jonction
► Une diode est le plus simple des composants dit actif, qui fait partie de la famille
des semi-conducteurs.
► Les diodes standards sont essentiellement fabriquer soit du silicium, ou le
germanium qui est désormais bien moins utilisé.
► Le silicium : Le silicium, est un élément qui se trouve abandonnement dans la
nature,
► On le trouve, principalement, associer à l’oxygène pour former la silice,
constituant de certaines roches, et des innombrables grains de sable de nos plages
et de nos rivières.
► Le silicium est connu pour être un bon conducteur de l’électricité ainsi il offre des
caractéristiques électriques exceptionnelle entre celles des autre conducteurs,
comme les métaux, et celles des isolants : on l’appelle un semi-conducteur.
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► En incorporant, au silicium pur, de très faibles proportions d’autres éléments
convenablement choisis (phosphore, gallium, etc.) on modifie ses propriétés.
► Par cette méthode, on sait fabriquer deux types de semi-conducteurs : le type P
pour « positif », et le type N pour « négatif ».
► Une diode est un petit cristal rassemblant cote à cote, une zone P et une zone N, la
mince région de transition, de quelques micromètres d’épaisseur, constitue la
jonction PN.
► Une diode fait référence à tout composant électronique doté de deux électrodes.
► Il s'agit d'un composant polarisé qui possède donc deux électrodes, une anode et
une cathode.
A
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K
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2°) L’anode et la cathode
► La connexion du cristal qui sort de la zone P, appelée l’anode, elle est symbolisée
par la lettre A ; l’autre est la cathode, qu’on représente par la lettre K.
► Pour les distinguer sur la diode, on imprime, sur le boitier, un anneau situé à
proximité de la cathode.
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3°) Fonctionnement
► Une diode permet de contrôler la circulation du courant.
► On peut dire qu’une diode laisse passer le courant lorsqu’elle est branchée en
polarisation directe et bloque le passage du courant lorsque la polarisation est
inverse, à une tension donnée.
► Cette caractéristique permet de redresser un courant alternatif, pour ne laisser
passer que l'alternance positive ou que l'alternance négative (selon l'orientation de la
diode).
Symbole :
La diode est représentée par son symbole normalisé :
A
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K
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4°) Le seuil de la jonction
► Il correspond à la tension de seuil ou la diode commence à conduire dans le sens
passant, c’est à dire qu’il faut un minimum de tension directe pour rendre la diode
conductrice : c’est le seuil de la jonction.
► Pour une diode au silicium, ce seuil est de l’ordre de 0,6 V.
► Tant que la diode reste passante, la tension à ses bornes garde une valeur voisine
de 0,6 à 0,7V.
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5°) Tension de claquage
► En polarisation inverse, on constate que si l’on dépasse une certaine valeur de
tension, il apparait également un courant : c’est le claquage de la jonction (tension de
claquage).
► Ce phénomène est du soit à l’effet d’avalanche, soit à l’effet Zéner. le claquage
n’est pas destructif à condition que le courant soit limité à une valeur raisonnable par
une résistance.
polarisation inverse
Polarisation directe
Vclaquage
La valeur Vclaquage pour une diode à jonction est de l’ordre de – 150 à 300 V
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6°) Différents type de diodes
► Il existe plusieurs catégories de diodes semi-condutrices, parmi elles, on y trouve :
■ la diode à jonction PN
■ la diode Zener
Diode à jonction
Diode Zener
DEL ou LED
Photodiode
Diode Tunnel
Diode Varicap
■ la diode DEL (ou LED)
■ la photodiode
■ la diode Tunnel
■ la diode schottky
■ la diode varicap
■ la diode Impatt,
■ la diode PIN
■ la diode Gunn, etc…
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Diode Schottky
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Semi-conducteurs composites.
Remarque :
Les composants électroniques sont fabriqués avec des matériaux semi-conducteurs
purs du groupe IV tels que le silicium, germanium … ou de semi-conducteurs
composites combinant un ou plusieurs éléments du groupe : III-V ou II-VI ou I-VII ou
IV-VI ou V-VI ou II-V…
Les semi-conducteurs composites présentent un grand intérêt en raison de leurs
propriétés : meilleurs mobilités, robustesse, conductivités thermiques élevées, bruit,
puissance, la …
Exemple : groupe III-V
La colonne III (bore, gallium, aluminium, indium, etc.)
La colonne V (arsenic, antimoine, phosphore, etc.)
Alliages binaires tels que : AsGa, AsIn…
Alliages ternaires tels que : InGaAs, AlGaAs…
Alliages quaternaires tels que : AlGaInP, InGaAsP…
Alliages quinaires tels que : GaInNAsSb, GaInAsSbP…
Le cours se limitera à l’étude du fonctionnement de la diode à jonction.
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7°) Utilisation des diodes
Avec tous ces types de diodes, on constate que la diode à plusieurs domaines
d’utilisation :
■ le redressement et le filtrage des signaux, cette fonction rencontré surtout dans les
alimentations.
■ détecte les amplitudes des tensions pour aider au référencement de la tension.
■ elle peut servir de protection contre les surtensions.
■ la régulations des tensions simples pour les différant montages.
■ peut générer de signaux à haute fréquence.
■ elle permet d’émettre de la lumière (LED) pour l’affichage…etc.
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8°) Conclusion
La diode se présente comme un composant électronique très imposant et en même
temps très utile pour les différents montages car son domaine d’utilisation est très
varié et plus pratique.
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1°) Symbole et convention
2°) Linéarité
3°) Caractéristique I(V) réelle
4°) Équation électrique de la diode
5°) Polarisation de la diode
6°) Montage pratique
7°) Association de diodes
8°) Influence de la température
9°) Linéarisation de la caractéristique I(V)
10°) Point de fonctionnement
11°) Différents classes de fonctionnement
12°) Différents modèles linéaires
13°) Modèle idéal
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1°) Symbole et convention
Symbole
A
Convention de signe
K
2 bornes ou 2 électrodes :
A : Anode
K : Cathode
Tension :
A
K
V = VA – VK = VAK
■ L’extrémité de la flèche est au potentiel VA de l’Anode.
■ L’origine de la flèche est au potentiel VK de la Cathode.
■ V est la tension aux bornes de la diode (ou d.d.p.), signifie V = VA – VK
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Sens du Courant et signe de tension
Tension V positive
VA VK
A

Tension V négative
V 0
I
K
VA VK
Les deux flèches, de
tension et du courant,
sont dans le sens
contraire
V 0
I
A
K
V = VA - VK
V = VA - VK
I circule de A vers K

I circule de K vers A
Les deux flèches, de tension
et du courant, sont dans le
même sens
V  0
V 0
C’est la convention récepteur : la diode est un récepteur actif
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2°) Linéarité
Dipôle linéaire : résistance
A
Dipôle non linéaire : diode
R
I
I
A
B
V = VA - VB
K
V = VA - VK
I = f(V) ce que l’on veut
sauf une droite
I = f(V) est une droite
I
I
1/R
V
V
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R
A
I
I
A
B
V = VA - VB
I=-V/ R
K
V = VA - VK
I~0
V<0
V<0
I = f(V) ce que l’on veut
sauf une droite
I = f(V) est une droite
I
I
V
1/R
V
La diode est un dipôle non linéaire et non symétrique
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3°) Caractéristique I(V) réelle
I
A
K
I
ΔI
V<0
ΔV
En inverse
A
V
V0
I
K
V>0
En direct
Grandeurs Caractéristiques de la diode :
V0 : tension de seuil de la diode
V
Rd 
: résis tan ce dynamique
I
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V0  0,5 à 0,7
Si
V0  0,2 à 0,4
Ge
rd de qcq à qcq10
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4°) Équation électrique de la diode
  V  
I  I s exp  q
  1
  KT  
Is : courant de saturation ~ (qcq nA) négligeable
q = │e-│charge élémentaire de l’électron = 1,6 10-19 C
K : constante de Boltzmann = 1,38 10-23 J/K
T : température (K)
T ( K )  T (C )  275
20C

295K
et
77 K azote liquide   ?
4 K Helium liquide   ?
On pose uT 
kT
q
et
25C
300 K
la valeur de uT à 25C é tan t 25mV

 V
I  I s exp 
U
 T

FSTM : DEUST - MIP





1




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5°) Polarisation de la diode
Polarisation directe ou positive
A
P
N
K
A
K
VA > VK
+
-
+
-
Polarisation inverse ou négative
A
P
N
K
A
K
VA < VK
FSTM : DEUST - MIP
+
-
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+
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6°) Montage de polarisation de la diode
Polarisation directe ou positive
VA > VK ===> V > 0
A
R
+
-
E>0
D
E : f.e.m
V
 V 
I  I s exp  q

 KT 
I
K
Les flèches de I et de V sont contraires  VA > VK
E : tension d’alimentation
R : Résistance limitatrice du courant
D : diode à jonction PN
E=RI+VV=E–RI≠E
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V < E : Il y a de la chute de
tension dans la résistance R
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Discussion :
■ Le + de E est de côté de A (l’anode) et le – de E et de côté de K (la cathode), VA > VK
 V > 0 la diode est donc polarisée positivement ou en direct.
■ La diode n’est conductrice qu’à partir de V > V0 . Elle est dite également passante
ou allumée.
■ A partir de V > V0 , elle se comporte comme une très faible résistance : le semi
conducteur peut être considéré dans ce cas comme étant un conducteur.
■ En revanche, si 0 < V < V0 , la diode est bloquée en direct, elle se comporte comme
une très forte résistance : le semi conducteur peut être considéré dans ce cas comme
étant un isolant.
I
DBD
DCD
V0
0 < V < V0
FSTM : DEUST - MIP
 V 
I  I s exp  q

 KT 
V > Vs
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V
* DBD si 0 < V < Vs
* DCD si V > Vs
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Polarisation inverse ou négative
VA < VK ===> V < 0
A
R
E : f.e.m
+
-
E>0
D
V
I  I s
I
K
Les flèches de I et V ont le même sens  VA < VK
E : tension d’alimentation
R : Résistance limitatrice du courant
D : diode à jonction PN
Il n’y a aucune chute
de tension dans la
résistance R
E = RI - V soit V = - E + RI = - E car I = 0 et V < 0 car E > 0
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Discussion :
■ Le - de E est de côté de A (l’anode) et le + de E et de côté de K (la cathode), VA < VK
 V < 0 la diode est donc polarisée négativement ou en inverse.
■ La diode est non conductrice ou non passante. Elle est dite également bloquée ou
éteinte.
■ A partir de V < 0 , elle se comporte comme une très forte résistance ou résistance
de fuite de forte valeur : le semi conducteur peut être considéré dans ce cas comme
étant un isolant.
I
I  I s
qcqnA

I 0
DBI si V < 0
V
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VA < VK ===> V < 0
A
R
+
-
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Variante :
E<0
D
E : f.e.m
V
I  I s
I
K
Les flèches de I et V ont le même sens  VA < VK
E : tension d’alimentation
R : Résistance limitatrice du courant
D : diode à jonction PN
Il n’y a aucune chute
de tension dans la
résistance R
E = - R I + V soit V = E + R I = E car I = 0 et V < 0 car E < 0
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7°) Association de diodes
Association en série
Si
V > V01 + V02
R
+
-
V1
D1
E
D2
V
V2
I
D1
V01 V02
K2
ou
I
E
D2
Déq
V01 + V02
V
Les diodes ne sont conductrices
qu’à partir de V > V01 + V02
A
R
Vs = V01 + V02
A1
I
Association en parallèle
+
-

V
D1
D2
K
Aucun intérêt pratique car le courant I traverse la diode dont la tension de seuil est la
plus faible. Une diode en trop.
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8°) Influence de la température
I
Pour une tension V fixe, le courant augmente
I(T’)
T’
T
I(T)
V0(T’) V0(T’)
V
La caractéristique se rapproche de l’axe des courants quand T augmente
T ' T
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
I T '   I T 
et
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V0 T '  V0 T 
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9°) Linéarisation de la caractéristique I(V)
Équation électrique
Équation d’une droite
I
I
On néglige
l’effet du
coude
linéarisation
V0
V0
 V 
I  I s exp  q

KT


V
V
V ' '  Rd I
V '  V0
V
Echelle des abscisses :
V  V 'V ' '  V0  rd I
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Circuit électrique
I
V0
V
Circuit électrique équivalent d’une diode
I
Diode
Rd
Une diode est un récepteur actif, elle est
symbolisée par le circuit électrique suivant :
V0 : f.c.e.m.
V  V0  Rd I
rd : résistance interne modélisant l’effet joule
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+
-
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V
V0
35
La diode à jonction PN est un récepteur actif, la tension de seuil V0 dans le schéma
électrique équivalent doit être obligatoirement une f.c.e.m.
Le courant I de conduction direct doit être reçu par la borne + de la V0 car c’est une
f.c.e.m.
A
A
R
+
-
I
D
E
I
R
V
+
-
E
+
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
10°) Point de fonctionnement
V0 -
Circuit équivalent
rd
K
K
Générateur E : émetteur actif
+
E : f.e.m
Diode V0 : récepteur actif
+
V0 : f.c.e.m
-
-
rd
ri
FSTM : DEUST - MIP
V
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
36
Caractéris tique du générateur : E  RI  V

 q 
Caractéris tique de la diode : I  I s exp 
V
kT


A
V
Circuit
équivalent
K
I
V0
+
-

E
- Point de fonctionnement
E
- Point de polarisation I  R
- Point de repos
E V
E V
R
I
polarisati on en direct
R
D
E
E
I
R
car
I
R
+
-
V  VAK  E  RI
A
I
V0 -
+
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
► On utilise la droite de charge du générateur (ou du circuit).
► L’intersection de cette droite avec la caractéristique de la diode donne le point de
fonctionnement.
V
RD
K
I
V0
E V
Courbe réelle
Modèle linéaire
La diode fonctionne en polarisation directe uniquement
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
37
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
11°) Différents classes de fonctionnement
I
Classe A
La diode conduit en permanence
V
I
Classe B
La diode conduit durant une demi
période du signal d’entrée.
V
I
Classe C
V
FSTM : DEUST - MIP
La diode conduit durant moins d’une
demi période du signal d’entrée.
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
38
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
12°) Différents modèles linéaires
I
Caractéristique directe
V0
Caractéristique inverse
V0
En direct :
A
I
K A
I
V
FSTM : DEUST - MIP
V
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
+
Rd
-
K
V = V0 + R d I
Pr . A. BAGHDAD
39
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
En direct :
I
FSTM : DEUST - MIP
V0
A
K
A
K
I
A
V
I
V
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
+
Rd
K
V = V0 + Rd I
En inverse :
I=0
A
V = Vmax < 0
Pr . A. BAGHDAD
40
K
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
12°) Modèles linéaires
A
FSTM : DEUST - MIP
I
Caractéristique directe
Caractéristique inverse
V0
En direct :
K A
I
VF
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
V
+
-
V0
Pr . A. BAGHDAD
K
V = V0
41
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
En direct :
I
FSTM : DEUST - MIP
V0
A
K
A
K
I
A
V
I
V
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
+
K
V = V0
En inverse :
I=0
A
V = Vmax < 0
Pr . A. BAGHDAD
42
K
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
12°) Différents modèles linéaires
I
Caractéristique directe
V
0
Caractéristique inverse
En direct :
A
I
K A
I
V
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Rd
K
V = V0 + R d I
Pr . A. BAGHDAD
43
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
En direct :
I
A
FSTM : DEUST - MIP
K
A
K
I
V
I
V
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Rd
A
K
V = Rd I
En inverse :
I=0
A
V = Vmax < 0
Pr . A. BAGHDAD
44
K
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
13°) Modèle idéal
I
Caractéristique directe
Caractéristique inverse
A
FSTM : DEUST - MIP
0
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
V
K A
K
Pr . A. BAGHDAD
45
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
En direct :
I
FSTM : DEUST - MIP
I = Imax
A
K
A
K
A
V
I
V
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
K
V=0
En inverse :
I=0
A
V = Vmax < 0
Pr . A. BAGHDAD
46
K
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
A
K A
K
interrupteur électronique
En direct : V > 0
I max
I
A
K A
V
P=V.I =0
CC
K
V=0
En inverse : V < 0
I
A
CO
K A
V
P=V.I =0
I=0
K
V max
Une diode idéale peut être considérée comme un interrupteur électronique qui ne
dissipe aucune puissance.
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
47
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
48
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
1°) Redressement simple alternance
2°) Redressement double alternance avec 2 diodes
3°) Redressement double alternance avec 4 diodes
4°) Circuit d’écrêtage
5°) Circuit limiteur
6°) Caractéristiques des signaux périodiques
7°) Redressement et filtrage
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
49
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
1°) Redressement simple alternatif
et)
+Emax
st)
e(t) = E sinωt
temps
e(t)
mono
alternance
+Smax
s(t)
-Emax
temps
-Smax
2°) Redressement double alternatif avec 2 diodes
et)
+Emax
st)
e(t) = E sinωt
temps
e(t)
-Emax
double
alternance
avec 2 diodes
+Smax
s(t)
temps
-Smax
3°) Redressement double alternatif avec 4 diodes
et)
+Emax
-Emax
FSTM : DEUST - MIP
st)
e(t) = E sinωt
temps
e(t)
double
alternance
avec 4 diodes
+Smax
s(t)
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
temps
-Smax
Pr . A. BAGHDAD
50
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
1°) Redressement simple alternance
Principe
vet)
vst)
+E
temps v (t)
e
mono
alternance
+E
vs(t)
-E
temps
-E
ve(t) = E sinωt
Redressement simple alternance
Montage pratique
A
K
D
~
Secteur
230 V
eg
vet)
(1)
R
vst)
(2)
ve(t) = E sinωt
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
51
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs(t)
vs(t)
ve(t)
+E
ve > 0
ve(t) = E sinωt
ve < 0
-E
T
2
D : passante
si 0  t 
alors

e 0

v A  vK
CC
T
t  T
2
D : bloquée
si


v A  vK
R
vst)
CO
CO
R
vst)
vet)
vs t   ve t 
FSTM : DEUST - MIP
e 0
alors
CC
vet)
temps
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
vs t   0
Pr . A. BAGHDAD
52
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs = f(Ve)
vs
Redressement simple alternance
+E
+E
-E
ve
-E
ve < 0  vs = 0
ve > 0  vs = ve
Courbe de transfert direct en tension
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
53
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
2°) Redressement double alternance avec 2 diodes
v2(t) = E sin(ωt+π)
Principe
vet)
vst)
+E
temps v (t)
e
+E
double
alternance
temps
vs(t)
-E
-E
ve(t) = E sinωt
Montage pratique
Redressement double alternance à 2 diodes
K1
A1
~ eg
Secteur
230 V
(1)
(2)
v1
D1
v2
D2
A2
K2
v1(t) = E sinωt
et
v2(t) = E sin(ωt+π)
R
vs
v1 > 0 et v2 < 0
Transformateur à point milieu
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
54
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs(t)
v1 > 0
et
v2 < 0
v1(t) v2(t)
vs(t)
+E
temps
-E
T
t  T alors
v1  0 et v2  0
2
D1 : bloquée CO  et
D2 : passante CC
T
alors v1  0 et v2  0
2
D1 : passante CC  et D2 : bloquée CO 
si 0  t 
v1
CC
v2
CO
R
si
vs
v1
CO
v2
CC
vs t   v1 t 
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
R
vs t   v2 t 
Pr . A. BAGHDAD
55
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
3°) Redressement double alternance avec 4 diodes
Principe
e(t) = E sinωt
st)
et)
+E
temps
e(t)
+E
double
alternance
temps
s(t)
-E
-E
Montage pratique
Redressement double alternance à 4 diodes
A
D1
~
Secteur eg
230 V
ve
(1)
(2)
D2
M
N
D4
D3
vs
B
Mono-transformateur
ve(t) = E sinωt
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
56
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs(t)
ve(t)
vs(t)
+E
ve > 0
ve(t) = E sinωt
ve < 0
-E
T
alors e  0 et v A   et vB  
2
D2 et D4 : passantes
et
D1 et D3 : bloquées
si 0  t 
T
 t  T alors e  0 et v A   et vB  
2
D2 et D4 : bloquées
et
D1 et D3 : passantes
si
A
A
CO
CO
ve
CC
M
N
ve
CC
CO
B
R
vs
vs t   ve t 
FSTM : DEUST - MIP
temps
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
CC
M
N
CC
C0
v
R
B
vs t   ve t 
Pr . A. BAGHDAD
57
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs = f(Ve)
Redressement simple alternance
vs
+E
+E
-E
ve
-E
ve < 0  vs = - ve
ve > 0  vs = ve
Courbe de transfert direct en tension
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
58
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
4°) Circuit d’ecrêtage
Principe
vs(t)
vet)
+E
+E
temps v (t)
e
écrêteur
te
vs(t)
-E
-E
ve(t) = E sinωt
Montage pratique
R
~
ve(t)
ve(t) = E sinωt
FSTM : DEUST - MIP
E0
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
+
-
vs(t)
Pr . A. BAGHDAD
59
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Si ve > E alors
R
~
Si ve < E0 alors vs = E0
vs = ve
R
CO
ve(t)
E0
+
-
vs(t)
~
ve(t)
vs t   ve t 
VA  VK
DB
 CO
Le + de côté de K
Le – de côté de A
FSTM : DEUST - MIP
CC
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
E0
+
-
vs(t
vs t   E0
VA  VK
DP

CC
Le - de côté de K
Le + de côté de A
Pr . A. BAGHDAD
60
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs(t)
Si e < E0 alors
ve(t)
+E
E0
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
s = E0
vs(t)
ve > E0
temps
ve < E0
-E
Pr . A. BAGHDAD
61
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs = f(Ve)
FSTM : DEUST - MIP
Circuit écrêteur
vs
+E
E0
-E
E0
Si ve < E0 alors vs = E0
+E
Si ve > E alors
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
ve
-E
vs = ve
Pr . A. BAGHDAD
62
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
5°) Circuit limiteur
Principe
vet)
+E
+E
temps v (t)
e
limiteur
vs(t)
vs(t)
E1
E2
tem
-E
ve(t) = E sinωt
-E
Montage pratique
R
~
ve(t)
E1
FSTM : DEUST - MIP
D2
D1
+
+
-
E2
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
vs(t)
-
Pr . A. BAGHDAD
63
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs(t)
Si ve > E1 > E2
D1 P
D2 B
vs = E1
Si E2 < ve < E1
D1 B
D2 B
vs = ve
Si ve < E2 < E1
D1 B
D2 P
vs = E2
ve(t)
+E
E1
E2
vs(t)
ve > E1 > E2
E2 < ve < E1
temps
ve < E2 < E1
-E
Si e > E1 > E2 alors e = E1
Si e > E1 et e > E2 alors e = E1
FSTM : DEUST - MIP
Si e < E2 < E1 alors e = E2
Si e < E2 et e < E1 alors e = E2
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Si E2 < e < E1 alors e = s
Si e < E1 et e > E2 alors e = s
Pr . A. BAGHDAD
64
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Tracé de Vs = f(Ve)
vs
+E
+ E1
+ E2
-E
+ E2
+ E1 + E
ve
-E
Si ve < E1 et ve < E2  vs = E2
FSTM : DEUST - MIP
Si ve < E1 et ve > E2  vs = ve
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Si ve > E1 et ve > E2  vs = E1
Pr . A. BAGHDAD
65
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
6°) Caractéristiques des signaux périodiques
T
S moy
Valeur moyenne :
1
 st   s   st  dt
T0
S eff 
Valeur efficace :
1
T
T
2
s
 t  dt
0
Cas particulier :
Si le signal est sinusoïdal, s(t) = Smax cos(ω t), on obtient : S moy  0
F 
Facteur de forme :
Taux d’ondulation :
 
Seff 
et
S max
2
S eff
S mo y
F 2 1

S ond
S moy
comme
Seff  S moy  Sond
2
2
2

Seff
2
S moy
2
2
 1
Sond
2
S moy
F 2  1  2
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
66
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PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
7°) Redressement et filtrage
Principe
vet)
+E
vst)
temps v (t)
e
redressement
et filtrage
vs(t)
V
temps
-E
ve(t) = E sinωt
vs(t) = V = cte
Entrée
alternative
sinusoïdale
Sortie
continue
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
67
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Principe d’un chargeur de batterie
Redressement simple alternance
~
Secteur
230 V
D
ve
eg
(1)
(2)
Transformateur
abaisseur
+
R
C
12 V
-
-
vs
Ve(t) =VMax sinωt = 12√2 sinωt
τ = RC la constante de temps du circuit « filtre passe bas »
Signal alternatif
Ondulation = ∞
Signal monoalternance
Ondulation = 1,21
Signal continu
Ondulation = 0
Le passage d’une ondulation infinie à nulle est impossible, le passage par un
redressement simple (1,21) ou double (0,48) est indispensable. Mieux avec le double.
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
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DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
  RC  '  RC '  ' '  RC ' '
vs(t)
V
temps
 ' '  ' 
car
C ' ' C ' C
Vond
  RC  
  RC  0
FSTM : DEUST - MIP
Déch arg e très lente
Déch arg e très rapide
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
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UNIVERSITE HASSAN II CASABLANCA – FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES MOHAMMEDIA
DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
e1(t)
Signal alternatif sinusoïdal
+E
temps
T
-E
e2(t)
Signal redressement mono alternance
+E
temps
T
-E
e3(t)
+E
Signal redressement double alternance
temps
T
-E
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
70
UNIVERSITE HASSAN II CASABLANCA – FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES MOHAMMEDIA
DEUST - MIP – MODULE : E 141 – CIRCUITS ÉLECTRIQUES ET ÉLECTRONIQUES
PR . A. BAGHDAD - DEPARTEMENT GENIE ELECTRIQUE
Fin du chapitre VI
FSTM : DEUST - MIP
E141 : Circuits Électriques et Électroniques
Pr . A. BAGHDAD
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