I.U.T. « A » Bordeaux Département : G.E.I.I. JONCTION PN (DIODE

I.U.T. « A » Bordeaux
Département : G.E.I.I.
JONCTION PN (DIODE)
Droite de charge et point de fonctionnement
Influence de la température sur la caractéristique
Résistance dynamique aux petits signaux autour du point de repos
Linéarisation de la caractéristique
Quelques applications de la diode :
Montage écrêteur
Redressement bi-alternances
Diode Zener : caractéristiques
Application de la diode Zener : alimentation stabilisée simple
Philippe ROUX
tél. : 05 56845758
[email protected]
DROITE DE CHARGE D’UNE DIODE : POINT DE FONCTIONNEMENT
IA
250 Ω
RC
+
VCC
VAK
5V
Equation de la droite de charge de la diode : VAK = - RC IA + VCC
La droite de charge passe par les points :
IA = 20 mA pour VAK nul
IA = 16 mA pour VAK = 1V
Le point de fonctionement est l’intersection de la caractéristique de la diode avec la
droite de charge. Le point de fonctionnement est tel que :
VAKrepos = 0.66 V et IArepos = 17.4 mA
IA (ma)
25
Point de fonctionnement
20
IA repos
17.4 mA
16 mA
15
10
5
0
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
V AK
0.66 V
1
VAK (V)
VAK repos
Loi de la diode : IA
I S (exp (
VAK
) 1)
UT
IS courant inverse de saturation
UT
kT
q
2 5 m V à 2 5C
RESISTANCE DYNAMIQUE AUTOUR DU POINT DE FONCTIONNEMENT
IA
250 Ω
+
eg = 1 sin (ωt)
RC
eg
VAK
VCC
+
5V
IA (ma)
25
24 mA
M2
20 mA
20
17.4 mA
16 mA
15
M1
12 mA
10
5
0
0
0
0.2
0.4
0.6
V AK
0.8
1
VAK (V)
0.66 V
Equation de la droite de charge de la diode : VAK (t) = - RC IA (t) + eg (t) +VCC
La position de la droite de charge est fonction du temps. Son coefficient directeur est
constant. Pour une tension VAK nulle, le point de la droite de charge situé sur l’axe IA
évolue entre 16 et 24 mA.
Dans la mesure où l’on peut considérer la portion M1 M2 de la caractéristique comme un
segment de droite (petites variations), la diode est parcourue par un courant continu IA de
17.4 mA auquel se superpose un courant sinusoïdal :
IA
IA
repos
I Am sin ( t)
De même, à la tension continue de 0.66 V aux bornes de la diode, se superpose une
tension sinuoïdale :
VAK
VA K
repos
VAm sin ( t)
On définit la résistance dynamique rd de la diode selon :
dV
UT
rd ( AK )P0
dI A
IA repos
On en déduit alors : Vam sin (ωt) = rd IAm sin (ωt)
INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR LA
CARACTERISTIQUE DE LA DIODE
125 °C
40
25 °C
-55 °C
32
Prepos à 125 °C
IA (mA)
24
Prepos à 25 °C
Prepos à -55 °C
16
Droite de charge
8
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
VAk (V)
Loi de la diode et mise en évidence des paramètres dépendant de la
température :


V
IA = IS exp( AK ) − 1


UT
Courant inverse de saturation :
E
IS = A T 3 exp(− G )
kT
UT =
kT
q
Evolution de la tension VAK en fonction de la température :
∆VAK
= −2 . 5 mV°C −1
∆T
LINEARISATION DE LA CARACTERISTIQUE D’UNE DIODE
IA (ma)
25
20
RS
15
10
5
0
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
V AK
VAK (V)
VD
Diode bloquée
Diode passante
IA
IA
A
K
A
K
VAK
A
Circuit Ouvert
VAK
K
A
K
VD
RS
MONTAGE ECRETEUR A DIODES
1 kΩ
R2
D1
ve (t) signal en
“dents de scie”
D2
R1
vs (t)
E2
20 V
E1
30 V
ecreteur-Transient-0
(V)
+60.0
+0.0e+000
+500.0u
+1.0m
Time (s)
+1.5m
+40.0
D1 et D2 passantes
ve (t)
+20.0
+0.0e+000
D1 passante
D2 bloquée
-20.0
-40.0
-60.0
V(VE)
D1 et D2 bloquées
V(VS)
vs (t)
+2.0m
REDRESSEMENT BI-ALTERNANCES AVEC FILTRAGE
Secteur :
220 Veff
50 Hz
ic
C
R
vs (t)
Transformateur
filtrage2-Linearized Transient-0
+0.00e+000
+10.00m
+20.00m
Time (s)
+30.00m
+40.00m
+10.00
+8.00
Diodes passantes :
charge de C
+6.00
Diodes bloquées :
décharge de C dans R
+4.00
+2.00
+0.00e+000
Vs(t)
sans Capacité
*REAL(Courant IC)*
Vs(t) sans C
+50.00m
ALIMENTATION D’UN MONTAGE PAR UNE PILE 10 V 1A/h
I = 0.1 A
E = 10 V
1A/h
+
Circuit
électronique
REMPLACEMENT DE LA PILE 10 V PAR UNE ALIMENTATION STABILISEE SIMPLE
R
Secteur
220 Veff
I = 0.1 A
IZ
C
Circuit
électronique
VZ
DZ
Redressement et filtrage
I = 0.1 A
R
+
Egcàc = 2 V
IZrepos
eg
-
VZ
10V
DZ
E = 20 V
Circuit
électronique
Diode Zener : VZ = 10 V IZrepos = 10mA RZ = 2
1) Analyse en mode continu : calcul de R
I = 0.1 A
R
91 Ω
IZ 10mA
E = 20 V
10 V
Circuit
électronique
DZ
2) Analyse en mode variable
R
+
eg
Egcàc = 2 V
91 Ω
RZ
2Ω
4.3 mV Vc à c