TP n1 Caracteristique d`une diode

LSM$2$$&$Mesures$physiques$–$Instrumentation$
!
Séance'de#TP#n°1!:"La#diode,#découverte#
des$matériaux$semi"conducteurs!
Nous% allons% dans% cette% séance% faire% une% présentation% très% élémentaire% des% propriétés%
électroniques%des%semi5conducteurs.%Cette%classe%de%matériaux,%née%de%la%physique%quantique%
dans% les% années% 1930,% est% encore% à% la% base% de% la% plupart% des% technologies% modernes%
(photographie% numérique,% audio% et% vidéo% numérique,% télécommunications,% micro5
informatique,%…).%Nous%nous%concentrerons%sur%un%composant%fabriqué%à%partir%de%matériaux%
semi5conducteurs%:% la% diode% (ou% jonction% pn)% et% qui% intervient% dans% un% grand% nombre% de%
circuits%électroniques%et%qui%a%un%comportement%fortement%non%linéaire.%Ce%composant%est%à%
la%base%de%composant%plus%complexes%comme%les%transistors%bipolaires%(premiers%transistors%
tout%solide).%%
Symbole(électrique(de(la(diode(:(
(
Photo(d’une(diode(type(1N4007(:(
(
(
(

L’objectif$de$ce$TP$est$de$réaliser$par$différentes$méthodes$$
caractéristique$I(V)$d’une$diode$
!
"#!$#%#$&'%()#&(*+!,-.+!$*/0*)#+&!'12$&%*+(3.2!$*//2+$2!&*.4*.%)!0#%!.+2!'&.,2!)&#&(3.2!5*.!0*(+&!
,2!6*+$&(*++2/2+&78!9#+)!12!$#)!,-.+!,(0:12!(1!+-;!#!3.-.+2!)2.12!<!2+&%'2=)*%&(2!>?!,#+)!$2!$#)!(1!+-;!#!
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2&!1#! &2+)(*+!G! )2)!@*%+2)! 5H78!! I#%#$&'%()2%!.+! ,(0:12!2+! )&#&(3.2?!! %2E(2+&!G!'&.,(2%!1#!%21#&(*+! ,2!
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F5H7!)&#&(3.28!I-2)&KGK,(%2!3.2!1-*+!(/0*)2!.+2!&2+)(*+!H!$*+&(+.2!#.C!@*%+2)!,.!,(0:12?!($(!$2!)2%#!1#!
,(*,2?!2&!1-*+!%2A#%,2!1#!E#12.%!,.!$*.%#+&!F!3.(!12!&%#E2%)2?!2&!1-*+!%'0L&2!1#!/2).%2!0*.%!,(66'%2+&2)!
E#12.%)!,2!H8!
I. Questions$préliminaires$
!
• M.2112!2)&!1#!$#%#$&'%()&(3.2!F5H7!,-.+2!%')()&#+$2!N!
• 9-#0%L)!$2&&2!$#%#$&'%()&(3.2!3.2!%20%')2+&2+&!12)!,(66'%2+&)!$*266($(2+&)!,2!1#!6*+$&(*+!
$#%#$&'%()&(3.2!N!9*++2O!12)!.+(&')!#))*$('2)!G!$2)!$*266($(2+&)8!
• P!E*&%2!#E()!2)&K$2!3.2!$2&&2!,2)$%(0&(*+!)(/012!2)&!).66()#+&2!N!4.)&(6(2O8!
II. Caractéristique$I(V)$de$la$diode$1N4007$(diode$noire)$:$méthode$
point$à$point$(fastidieuse$!)$
!
H*.)!,()0*)2O!,.!/#&'%(21!).(E#+&!0*.%!$2&&2!2C0'%(2+$2!D!
• Q!,(*,2!QRSTTU!
• V+2!#1(/2+&#&(*+!.+(0*1#(%2!TKQWH!
• X!/.1&(/L&%2)!
• Q!*)$(11*)$*02!+./'%(3.2!Y2Z&%*+([!Y9\!XQTT!*.!XQT!
• ,2)!%')()&#+$2)!QZΩ?!QTZΩ!2&!QTT!ZΩ!
• Q!0*&2+&(*/L&%2!1(+'#(%2!T!]!Q!ZΩ!5#E2$!.+2!%')()&#+$2!,2!0%*&2$&(*+!,2!XTT!^7!
a. Proposez$un$montage$avec$ce$matériel$pour$obtenir$la$caractéristique$I(V)$
d’une$diode$
!
• H*.)!,()0*)2O!,2!_T!/(+.&2)!0*.%!0%*0*)2%!.+!/*+&#A2!2&!,2))(+2%!12!)$`'/#!'12$&%(3.2!
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E*&%2!0%*0*)(&(*+!G!1-#))()&#+&!,2!Ya8!
• E*.)!&2)&2%2O!E*&%2!/*+&#A2!).%!.+2!,(*,2!'12$&%*1./(+2)$2+&2!G!E*&%2!,()0*)(&(*+8!H*.)!
&2)&2%2O!+*&#//2+&!2+!6*+$&(*+!,.!)2+)!,2!1#!,(*,2!12!$*/0*%&2/2+&!,2!$2&&2!,2%+(L%28!

I*//2+&!$*/0%2+2OKE*.)!12!%').1&#&!N!J+!,',.(%2!12!)2+)!0#))#+&!,2)!,(66'%2+&2)!,(*,2)!2&!
12.%!&2+)(*+!,2!)2.(1!5#00%*C(/#&(E2)78!b20'%2OK12)8!!c@)2%E2O!2&!+*&2O!1-(+61.2+$2!,2!1#!E#12.%!
,.!$*.%#+&!).%!12!$*/0*%&2/2+&!,2!1#!,(*,28!
b. Caractéristique$I(V)$de$la$diode$1N4007$à$température$ambiante$
!
• a%2+2O! 2+).(&2! 1#! ,(*,2! QRSTTU8! a*.%! ).66()#//2+&! ,2! E#12.%)! ,2! 1#! &2+)(*+! %212E'2)! #.C!
@*%+2)! ,2! 1#! ,(*,2?! /2).%2O! 1#! E#12.%! ,.! $*.%#+&8! Y%#$2O! 1#! $#%#$&'%()&(3.2! ,2! $2&&2! ,(*,2!
!!"#!$ =!(!!"#!$ )8! c+! )-#&&#$`2%#! &*.&! 0#%&($.1(L%2/2+&! G! @(2+! %20%*,.(%2! 1#! %'A(*+! *d! 12!
$*.%#+&! $*//2+$2! G! E#%(2%! ,2! /#+(L%2! )(A+(6($#&(E28! H*.)! .&(1()2%2O! 0*.%! &%#$2%! 1#!
$#%#$&'%()&(3.2?!.+!*%,(+#&2.%!/.+(!,-.+!&#@12.%!51*A($(21!b2A%2))(78!!!
• b212E2O!1#!&2+)(*+!,2!)2.(1!#(+)(!3.2!1#! 02+&2!,2!1-#);/0&*&2! 1*%)3.2!1#!,(*,2!$*+,.(&8!M.2!
%20%')2+&2!$2&&2!02+&2!N!M.2112!2)&!)*+!.+(&'!N!
• Y%#$2O!'A#12/2+&!1#!$#%#$&'%()&(3.2!ln !!"#!$ 8!!
c. Effet$ de$ la$ température$ (si$ le$ temps$ le$ permets)$ sur$ la$ caractéristique$ de$ la$
diode$
!
"-*@42$&(6!2)&!,2!%26#(%2!1#!/e/2!$#%#$&'%()&(3.2!3.2!0%'$',2//2+&!/#()!$2&&2!6*()!2+!$`#.66#+&!1#!
,(*,2?!)*(&!#E2$!.+!/*,.12!a21&(2%?!)*(&!#E2$!.+!<!)L$`2K$`2E2.C!>8!
• Y%#$2O!1#!$#%#$&'%()&(3.2!,2!$2&&2!,(*,2!I!"#!$ =f(U!"#!$)!0.()!ln I!"#!$ !
• I*/0#%2O!#E2$!1#!$*.%@2!*@&2+.2!G!&2/0'%#&.%2!#/@(#+&28!I*+$1.%2!
d. Mise$en$parallèle$de$deux$diode$
!
a*.%!)2!6#(%2!E*.)!.&(1()2%2O!12)!,(*,2)!'12$&%*1./(+2)$2+&2)!G!E*&%2!,()0*)(&(*+8!
• f2&&2O!,2.C!,(*,2)!2+!0#%#11L12)?!.+2!,#+)!12!)2+)!0#))#+&!1-#.&%2!,#+)!12!)2+)!@1*3.'!
• f2&&2O! 12)! ,2.C! ,(*,2)! ,#+)! 12! )2+)! 0#))#+&! 2&! 6#(&2! E#%(2O! 1#! &2+)(*+8! J))#;2O! 01.)(2.%)!
$*.012)!,2!,(*,2)8!F+&2%0%'&2O!12!%').1&#&!!
III. $Utilisation$ de$ l’oscilloscope$ et$ du$ Générateur$ Basse&fréquence$
(GBF)$:$notion$de$masse$
c+! )2! 0%*0*)2! ($(! ,-*@&2+(%! ,(%2$&2/2+&! 12)! $#%#$&'%()&(3.2)! !(!)!,2)! ,(*,2)!2+! .&(1()#+&!
1-*)$(11*)$*02!2&!.+!ghi!,'1(E%#+&!.+2!%#/02!,2!&2+)(*+8!P!0%(*%(!12!/*+&#A2!12!01.)!)(/012!0*.%%#(&!
e&%2!12!).(E#+&!D!

!
a. Définition$de$la$notion$de$masse$
!
• P!0#%&(%!,.!)$`'/#!$(K,2)).)?!2C01(3.2O!0*.%3.*(!(1!+-2)&!0#)!5G!0%(*%(7!0*))(@12!,2!E().#1()2%!
2+!/e/2!&2/0)!).%!12)!,2.C!2+&%'2)!,2!1-*)$(11*)$*02!!!"#!$ !2&!!!8
J+!%'#1(&'!12!ghi!3.2!E*.)!.&(1()'!2)&!,(&!61*&&#+&!51#!+*&(*+!)2%#!0%')2+&'2!1*%)!,.!Ya78!I-2)&KGK
,(%2! 3.2! 1#! @*%+2! /*(+)! ,.! ghi! +-2)&! 0#)! %'6'%2+$'2! G! 1#! /#))2! ,2! 1-*)$(11*)$*02! 0#%!!
1-(+&2%/',(#(%2!,.!)2$&2.%!D!
• PE2$!12!/.1&(/L&%2!/2).%2O!1#!%')()&#+$2!2+&%2!1#!/#))2!2&!1#!6($`2!,2!&2%%2!,2!1-*)$(11*)$*028!
I*/@(2+!/2).%2OKE*.)!N!b2A#%,2O!#.))(!2+&%2!12!+2.&%2!2&!1#!/#))28!
• i#(&2! ,2! /e/2! #E2$! 12! ghi8! H*.)! E*.)! #02%$2E%2O! ,'4G! 3.-(1! +-;! #! 0#)! ,2! 6($`2! ,2! &2%%28!
f2).%2O!#1*%)!1#!%')()&#+$2!2+&%2!1#!)*%&(2!,2!%'6'%2+$2!51#!6($`2!+*(%27!2&!12!+2.&%28!I*/@(2+!
/2).%2OKE*.)!N!
b. Mesure$directe$de$la$caractéristique$I(V)$d’une$diode$
P1(/2+&2O! 12! $(%$.(&! 0#%! .+2! &2+)(*+! ,2! 6*%/2! &%(#+A.1#(%2! E#%(#+&! 2+&%2! ]! S! H! 2&! j! S! H! 2&! ,2!
6%'3.2+$2! QTklO8! H*.)! E'%(6(2%2O! $2)! E#12.%)! G! 1-*)$(11*)$*02!#E#+&! ,2! $*++2$&2%! 12! ghi! #.!
$(%$.(&8! H'%(6(2O! 'A#12/2+&! 3.2! 12)! &%#$2)! $*%%2)0*+,#+&! #.C! ,2.C! E*(2)! ,2! 1-*)$(11*)$*02!)*+&!
@(2+!$2+&%'2)!).%!T!1*%)3.2!E*.)!+-2+&%2O!#.$.+!)(A+#18!!
• V&(1()2%!#1*%)!12!/*,2!,-#66($`#A2!mn! ,2!1-*)$(11*)$*02!5/2+.! #66($`#A2=,()01#;78!F+E2%)2%!12!
)(A+2! ,2! 1#! E*(2! X! 0*.%! *@&2+(%! 1#! $#%#$&'%()&(3.2! ,2! 1#! ,(*,2! ).%! 1-'$%#+8! 92))(+2%!
3.#1(&#&(E2/2+&!$2!3.2!E*.)!*@)2%E2O8!H'%(6(2O!3.2!1#!$#%#$&'%()&(3.2!*@&2+.2!+2!,'02+,!+(!
,2!1#!6%'3.2+$2!,.!)(A+#1!,-2+&%'2!+(!,2!)#!6*%/28!
• b2/01#$2%! 1#! ,(*,2! QRSTTU! 0#%! 12)! ,(66'%2+&2)! ,(*,2)! '12$&%*1./(+2)$2+&2)8! b212E2%! 1#!
E#12.%!,2)!,(66'%2+&2)!&2+)(*+)!,2!)2.(18!I*+)(A+2O!12)!%').1&#&)!,#+)!.+!&#@12#.8!c+!0*.%%#!
0#%!2C2/012!#1(/2+&2%!12!$(%$.(&!#E2$!.+2!&2+)(*+!&%(#+A.1#(%2!,2!3.213.2)!lO8!
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