Composants Electroniques TP

V.Tourtchine. COMPOSANTS ELECTRONIQUE. Travaux pratiques.
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOKRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE M’HAMED BOUGARA DE
BOUMERDES
FACULTE DES SCIENCES -DÉPARTEMENT
PHYSIQUE
Option :INFOTRONIQUE
V.Tourtchine
COMPOSANTS ELECTRONIQUES
TRAVAUX PRATIQUES
Manuscrit élaboré selon le programme officiellement agréeet confirmépar le
conseil Scientifique de la Faculté des Sciences
BOUMERDES -2008
R'2
+15 V
-15 V
-15 V
P
R
R
1 k€
R1
100 €
100 €+15 V
V1V2
U1
U2
R'1
R2

V.Tourtchine. COMPOSANTS ELECTRONIQUE. Travaux pratiques.
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TP N°01
CARACTERISTIQUE D’UNE DIODE A JONCTION
But
Le but du TP est de tracer la caractéristique ID= f(UD)d’une diode à jonction P-N en sens
direct et de valider la loi de variation tension -intensité du courant.
Matériel
Plaque perforée DIN A4 57674 1
Résistance 100 €5% 2W 57732 1
Résistance 10 €5% 2 W 57720 1
Diode Si 1N 4007 57851 1
Diode Ge AA 118 57850 1
Alimentation CC 0…•15 V 52145 1
Multimètre analogique 531120 1
Multimètre numérique GDM 352A 1
Paire de câbles 50 cm, rouge/bleu 50145 3
Cavalier 50148 2
Schéma
mA
V
D
A
K
R1
R2
+
+
E
100 €
10 €
Fig.1

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Montage
Fig.2
I. Taches à réaliser avant le TP
Expérimentalement, on constate qu’une jonction P-N se comporte comme une valve qui laisse
passer le courant électrique quand la tension appliquée est positive entre P et N, puis qui le
bloque totalement si la tension est inversée. Dans le schéma (figure 1), on désigne par anode
A la borne P et par cathode K la borne N. La diode est représentée par un triangle orienté dans
le sens passant.
On rappelle l’équation du courant IDdans une diode à jonction
1
D
T
U
U
D S
I I e
‚
ƒ „
… †
‡ ˆ
‰ Š
, où (1)
UDest la tension aux bornes d’une diode.
UTest la tension thermique, donnée par T
e
kT
U
q
…,avec k: constante de Boltzmann, T:
température en Kelvin, qe: charge électrique d’un électron. Pour la jonction idéale à la
température ordinaire UT= 26 mV.
est le facteur du semi-conducteur et de l’intensité; il dépend de la température et il n’a pas
la même valeur, pour un semi-conducteur donné, en courants forts et en courants faibles.
100 €
10 €
mA
+-
V+
-
V+-

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IS est le courant inverse de saturation de la diode, il est de l’ordre du nA (nA = 10-9 A) à la
température ordinaire et qui ne dépend pas de la tension pour UD ‹0.
Considérons, avec la relation (1), les deux sens :passant et bloquant.
a) Cas de VAK = UD‹0 (sens passant)
Pour UD‹0,1 V,
D
T
U
U
e
‚
‹‹ 1et donc
D
T
U
U
D S
I I
e
‚
(2)
b) Cas de VAK = UDŒ0 (sens bloquant)
Si
D
U
‹0,1 V, D T
U
U
e
‚
ŒŒ
1 on considère que ID-IS.
Dans le tableau ci-dessous sont représentés les résultats de mesures du courant IDen fonction
de tension UDdans le cas passant d’une diode.
UD
(V) 0.6 0.65 0.68 0.7 0.72 0.73 0.75 0.76 0.77
ID
(mA) 1,0 3,5 6.4 10,0 16,0 20,0 31,0 40,0 50,0
□T.1. Tracer sur le papier millimétré (annexe 1) la courbe représentante la variation ID
en fonction de UD, c'est-à-dire la caractéristique courant -tension de cette diode ID=
f (UD).
□T.2. Déterminer, d’après la courbe obtenue, la tension seuil USde la diode pour
laquelle le courant commence à passer, de façon non négligeable.
□T.3. Déterminer la tension maximale aux bornes de la diode D (figure 1) dans le cas
où la source de tension E est réglée sur la valeur maximale : E = 15,0 V. Quel est le
rôle de résistances R1 et R2 si on considère l’intervalle de réglage de la tension UD
entre 0,1 et 1,0 V ?
□T.4. Déterminer le point de fonctionnement de la diode si la tension d’alimentation est
réglée sur la valeur E = 7,7 V.
□T.5.Calculer la résistance dynamique directe RDde la diode au point de
fonctionnement déterminé précédemment :
2 1
1
2
D D
D
D
D D
D
U U
U
R
I I I
†
•
… …
• †
□T.6. Redessiner sur le papier millimétré (annexe 2) la caractéristique da la diode dans
l’échelle semi-logarithmique :

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Ln (ID) = f (UD) (3)
□T.7. Exprimer la relation (2) dans la même échelle. Quelle est la pente de cette
courbe ?
□T.8. Déterminer le courant ISet la valeur du produit Ž UTen déduire le facteur Ž.On
utilisera la transformation (3) pour la caractéristique de la diode ID= f (UD)puis on la
traitera par la méthode des moindres carrés (voire annexe 3).
II. Déroulement de l’expérience
1. ETUDE D’UNE DIODE AU SILICIUM
a) Relevé de la caractéristique d’une diode au silicium
□1A.1. Réaliser le montage du circuit d’après le schéma électrique (figure 1) en utilisant
une plaque perforée. Disposer le matériel, par exemple, comme c’est indiqué sur la
figure 2.
□1A.2. Faire vérifier le montage (par l’enseignant)..
□1A.3. Mettre le circuit sous tension.
□1A.4. Faire varier la valeur de la tension d’alimentation E à partir de 0 V et lire sur le
voltmètre les valeurs correspondantes de la tension UDaux bornes de la diode. Pour
chaque valeur de UDavec la précision •0,002 V indiquée dans le tableau 1, lire
l’intensité de courant correspondante sur l’ampèremètre. Compléter le tableau 1.
Tableau 1
UD
(V) 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77
ID
(mA)
□1A.5. Tracer sur le papier millimétré le graphique ID=f (UD)de façon qui permet
d’obtenir une courbe bien continue reliant les points expérimentaux.
□1A.6. Régler la source de tension pour obtenir la valeur de E = 7,7 V. Mesurer UDet
IDpour ce point de fonctionnement et l’indiquer sur le graphique représenté dans 1A5.