Partie 11 - Ch.47

La diode
La diode (fig. 1) est un composant réalisé à partir d’une
jonction PN placée dans un boîtier et reliée à deux pattes
de connexions.
Par convention, la zone de type P est nommée anode (A)
et la zone de type N est nommée cathode (C).
Le thyristor
Le thyristor (fig. 2) possède trois électrodes :
– l’anode A ;
– la cathode C ;
– la gâchette G.
Son symbole est celui d’une diode complété d’une élec-
trode de commande (G).
AVANT DE DÉMARRER…
La conversion d’énergie appelée redressement permet d’obtenir un courant uni-
directionnel à partir d’un courant alternatif sinusoïdal.
Une diode peut assurer cette fonction redressement.Le thyristor assure lui aussi
cette fonction,le redressement est alors dit «commandé ».
Anode (A) Cathode (C)
Fig. 1 Symbole de la diode.
AC
G
Fig. 2 Symbole du thyristor.
•
La diode
– Montage en courant continu (fig. 3)
Sur un générateur à courant continu (U= 10 V) est
monté une diode (1N4004) en série avec une résis-
tance (R= 40 Ω).
Relevons le courant I, la tension U
R
et la tension U
AC
:
I= 0,23 A ; U
R
= 9,2 V ; U
AC
= 0,8 V.
Un courant circule dans le montage.
OBSERVONS
UR
V
A
D
I
V
UAC UR
Fig. 3 Montage en courant continu.
284 DIODE,THYRISTOR :LE REDRESSEMENT
PARTIE 11 • FONCTIONS
47
Diode,thyristor :
le redressement

DIODE,THYRISTOR :LE REDRESSEMENT 285
Si nous inversons les polarités de la source (ou de la diode), nous relevons alors les valeurs
suivantes :
I= 0 A ; U
R
= 0 V ; U
AC
= 10 V.
L’intensité du courant dans la charge R est nulle.
– Montage en courant alternatif sinusoïdal monophasé
(fig. 4)
La même diode (1N4004) est montée en série avec
une résistance (R= 18 Ω) sur une source alternative
sinusoïdale u= 24√2 sin 100 pt.
Relevons, pour la tension et le courant dans la résis-
tance, les valeurs efficace et moyenne :
I
–
R
= 0,57 A ; I
R
= 0,9 A ; U
–
R
= 10,9 V ; U
R
= 17 V
Relevons les oscillogrammes des tensions u(t), u
R
(t) et u
D
(t) aux bornes de la source, de la résis-
tance et de la diode
(fig. 5) :
– de 0 à : u
R
= uet u
D
= 0
– de à T: u
R
= 0 et u
D
= u
À chaque instant,la somme des tensions u
R
et u
D
est égale à la tension de la source.
•
Le thyristor
Un thyristor Th est monté (fig. 6) en série avec une
résistance Rsur une source alternative sinusoïdale.
Un générateur d’impulsions relié à la gâchette du
thyristor permet de le commander.
Relevons les oscillogrammes des tensions u(t), u
R
(t)
et u
AC
(t) aux bornes de la source, de la résistance et
du thyristor ainsi que les impulsions de commande
(fig. 7) :
T
2
T
2
UR
A
D
IR
VUR
Fig. 4 Montage en courant alternatif.
40
20
0
–20
–40
t(s)
u(V)
T
2T
40
20
0
–20
–40
t(s)
uD(V)
T
2T
40
20
0
–20
–40
t(s)
uR(V)
T
2T
Fig. 5 u(t), u
R
(t) et u
D
(t).
UR
Th IG
IR
UAC
UR
Générateur
d'impulsions
Fig. 6 Montage en courant alternatif.

1. Modèle de la diode idéale
a) Seuil de tension d’une diode réelle
Nos relevés ont montré qu’il existait une différence
de potentiel de 0,8 V aux bornes de la diode. Cette
tension est positive et elle est notée tension de
seuil U
0
. Sur la caractéristique réelle de la diode
(fig. 8) , nous remarquons que le courant s’établit
dans le circuit dès que la tension de seuil de la
diode est atteinte, soit 0,8 V.
b) Diode idéale (fig. 9)
Le seuil de tension est négligé (U
0
=0).
- Lorsque l’anode de la diode est branchée sur la
borne positive du générateur à courant continu,
un courant Icircule dans le circuit car la diode est
passante ; on dit qu’elle est montée en direct et
peut être assimilée à un interrupteur fermé.
- En inversant les polarités du générateur, ou en
inversant le branchement de la diode, la borne
négative du générateur se trouve raccordée à
l’anode de celle-ci. Le courant ne circule plus, la
diode est montée en inverse et peut être assi-
milée à un interrupteur ouvert.
À SAVOIR
PARTIE 11 • FONCTIONS
– de 0 à t
1
:u
R
= 0 et u
AC
= u
– à t
1
:impulsion sur la gâchette
– de t
1
à T/2 : u
R
= uet u
AC
= 0
– à T/2 : u
AC
= 0 et u
R
= 0
– de T/2 à T:u
R
= 0 et u
AC
= u
À chaque instant, la somme des tensions u
R
et
u
AC
est égale à la tension de la source.
286 DIODE,THYRISTOR :LE REDRESSEMENT
u
IG
uR
uAC
t(s)
t(s)
t(s)
t(s)
T
t1T/2 t2T + t1
Fig. 7 Les oscillogrammes.
1
0,8
0,6
0,4
0,2
Diode
en
inverse
Diode
en
direct
– 40 0,2 0,4 0,6 0,8 1
U0U(V)
I(A)
Fig. 8 Caractéristique réelle d’une diode.
Diode
en inverse
I = 0
Interrupteur
ouvert
Diode
en direct
U = 0
Interrupteur
fermé
U
I
Fig. 9 Caractéristique idéale d’une diode.

DIODE,THYRISTOR :LE REDRESSEMENT 287
c) Valeurs caractéristiques d’une diode
Le choix d’une diode est fonction :
– du courant direct maximal (I
FAV
) ;
et
– de la tension inverse maximale (V
RRM
).
Ces deux valeurs, si elles sont dépassées, entraînent la destruction du composant, par échauf-
fement ou par claquage de la jonction.
Exemple : pour la diode 1N4004, I
FAV
= 1A et V
RRM
= 400 V.
2. Redressement P1 sur charge résistive
Le montage général est donné figure 10 .
La fonction redresseur de type P1 peut être réalisée :
– à l’aide d’une diode,
ou
– à l’aide d’un thyristor.
a) La diode est un redresseur à commutation naturelle
Reprenons, à partir de la figure 5 , l’oscillogramme de
la tension aux bornes de la résistance R
(fig. 11) .
Nous avons, aux bornes de la résistance R, une tension
unidirectionnelle obtenue grâce à la diode, qui assure
ainsi une fonction redresseur :
– de 0 à T/2, la diode est passante ;
– de T/2 à T, la diode est bloquée.
Relations pour la charge R :
Valeur maximale :
Valeur moyenne :
Valeur efficace :
b) Le thyristor est un redresseur à commutation commandée
Le thyristor peut prendre deux états, bloqué (interrupteur ouvert) ou passant (interrupteur
fermé).
•Amorçage du thyristor
Un thyristor est amorcé (passant) si :
– la tension à ses bornes (u
AC
) est positive ;
et
– le courant de gâchette (I
G
) positif existe.
UR = U = U √ 2
^^
UR = = h 0,45 U
^
U
pU √ 2
p
UR = = h 0,71 U
^
U
2U √ 2
2
Charge
P1
u ~
Fig. 10 La fonction P1.
40
20
0
– 20
– 40
UR
^uR(V)
T
2T
t(s)
Fig. 11 u
R
(t).

•Blocage du thyristor
Le blocage du thyristor est obtenu soit en annulant la tension u
AC
, soit en la rendant négative.
Si le courant i
R
devient inférieur au courant de maintien i
m
de la conduction, le thyristor se
bloquera.
Reprenons, à partir de la
figure 7 , les oscillogrammes des tensions u
R
(t) et u
AC
(t) (fig. 12) .
De 0 à t
1
:
u
AC
> 0 et I
G
= 0 ⇒Thyristor bloqué donc u
R
= 0 et i
R
= 0.
Àt
1
:
u
AC
> 0 + Impulsion sur la gâchette ⇒Amorçage.
De t
1
à T/2 :
u
AC
> 0 ⇒Thyristor passant donc u
R
= u
C
et i
R
= .
ÀT/2
u
AC
= 0 ⇒Blocage du thyristor.
De T/2 à T:
u
AC
< 0 ⇒Thyristor bloqué donc u
R
= 0 et i
R
= 0.
Nous avons, aux bornes de la résistance R, une tension unidirectionnelle.
À chaque période, il faut répéter l’amorçage puisque, après la conduction, le thyristor se
trouve sous tension inverse (donc bloqué) pendant une alternance.
Le courant qui traverse Rest à chaque instant proportionnel à u
R
.
À tout instant : u= u
AC
+ u
R
.
c) Conclusion :différence entre diode et thyristor
•La diode est un redresseur à commutation naturelle limitée à u
AC
> 0.
• Le thyristor est commandé(e).
La commutation est contrôlée : u
AC
> 0 ne suffit pas, il faut aussi I
g
> 0.
une diode
un redresseur
PARTIE 11 • FONCTIONS
288 DIODE,THYRISTOR :LE REDRESSEMENT
uR
R
uR
uAC
t
t
T
t1T/2 t2T + t1
Thyristor bloqué
Thyristor passant
Blocage
Thyristor bloqué
Amorçage
L’angle de retard à l’amorçage a est défini par
rapport à l’instant t1 : a = w . t1 et 0 < a < p
Fig. 12 Les oscillogrammes u
R
(t) et u
AC
(t).