Diode à jonction

Constitution :

La diode est un composant de silicium, dont une partie est dopé positivement et l’autre

négativement

Caractéristique : I = f(U)

On trouve VD0 : tension de seuil de la diode

VRM : tension inverse maximale

VZ : tension zener

IFM : Courant direct maximal

Modèle équivalent diode réel

Modèle équivalent diode parfaite

Dans une diode parfaite on néglige la résistance interne du composant

Modèle équivalent diode idéale

Dans une diode idéale on néglige la résistance interne du composant, mais aussi la tension de

seuil

Tension de seuil pour une diode au silicium en général VD0 = 0.650V

En général pour l’étude des diodes on prend 0.6v

Pour l’étude des jonctions base, émetteur d’un transistor on prendra plutôt 0.7v

Etude des montages a diode

Avant tout : Est-ce que la diode conduit ?

Si la diode ne conduit pas on supprime la branche concerné

Si la diode conduit on fait un schéma équivalent

Choix d’une diode

- Application à laquelle la diode peut-être destinée : redressement, signal, commutation,

stabilisation de tension.

1. Diode de redressement

Caractéristique : tension inverse maximale : Vrrm

Courant direct moyen maximum : Io, Ifm

Courant de crête direct maximal : Ifsm

If@Vf, Point de la courbe = Vak

2. Quelque exemple

Calculer rd de la diode 1N4001 sachant que Vfo=0.65v

Calculer rd de la diode 1N1585 sachant que Vfo=0.65v

3. Diode de signal et de commutation

Caractéristique : Vrm est la tension maximale inverse

Io est le courant direct moyen

Trr est de recouvrement inverse (le temps que met la diode pour passé de

l’état bloqué à l’état passant

4. Diode de stabilisation, diode zener

Caractéristique : Pmax est la puissance, elle agit sur la taille du boitier

Vz est la tension zener

Izm est le courant zener en inverse maximal

On a les formules suivantes :

Quelque application : pour une diode zener de tension Vz=5.1v et Pmax=0.5 calculer Izm

pour une diode zener de tension Vz=1.3v et Pmax=1.3 calculer Izm

5. Diode électroluminescente : DEL ou LED en anglais

Caractéristique : Couleur (Infra rouge, bleue, rouge, jaune, vert)

Luminosité

En fonction de la luminosité et de la couleur, on a des tensions de seuils différentes

Luminosité normale Haute luminosité

Rouge 1.6v Rouge 2v

Jaune 1.9v

Vert 2v

I.R

(infra rouge)

1.2v

Fonction de base des diodes

Il faudra savoir les retrouver sur les schémas

I. Redressement des tensions alternatives

II. Redressement double alternance

1. Montage avec un transformateur un point milieu

Ce montage a des inconvénients, le transformateur a deux enroulements, donc assez

coûteux et très volumineux

2. Montage a pont de Graëtz (pont de diode)

III. Diode de protection (montage écrêteur)

1. Montage avec 2 diodes

2. Montage avec une diode zener

3. Montage avec deux diodes zener tête bêche

4. Montage avec diodes en parallèle

IV. Fonction logique a diode, matrice a diode et circuit programmable

1. Fonction ET à diode

E1 E2 S

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

2. Fonction OU à diode

E1 E2 S

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

3. Matrice à diode

4. Circuit programmable

A chaque intersection de la matrice on associe un fusible est une diode en série, quand on

veut programmé une matrice à diode on utilise un programmeur qui grillera les fusibles aux

intersection que l’on ne veut pas.

V. Stabilisation de tension

1. Stabilisation amont (Ue varie)

Calculer VR1 quand IZ=IZMINI

Calculer VR1 quand IZ=IZMAXI

Calculer la tension UE dans les deux cas, conclure

Loi des nœuds au point A : ID=IZ-IO

IZMAXI : 0.5

0.098 985.1ZMAXII A mA= = =

IZMINI : 0.098

0.004 430ZMINII A mA= = =

Calcule de IR1 pour IZMAXI=98mA

1

1 1 1

50 98 148

47 0.148 6.956R

R R

I mA mA mA

V R I v

= + == = × =

Calcule de IR1 pour IZMABI=4mA

1

1 1 1

50 4 54

47 0.054 2.538R

R R

I mA mA mA

V R I v

= + == = × =

D’où VE=VR1+VZ

max max

min min

1 6.956 5.1 12.056

1 2.538 5.1 7.638i i

i i

VE VR VZ v

VE VR VZ v

= + = + == + = + =

Donc pour ce montage on a VE qui varie entre 7.638v et 12.056v

2. Stabilisation aval

Calculez VR1 ; IR1 ; RC pour IZMINI ; RC pour IZMAXI

1 1 1

1

11

1

10 5.1 4.9

4.90.104

47

R R

R E Z

RR

V R I

V V V v

VI mA

R

== − = − =

= = =

0.50.098

5.1

0.0985

20 20

ZMAXIZ

ZMAX IZMINI

PI A

V

II mA

= = =

= = =

Loi des nœuds en A : IS=IR1-IZ

1

1

104 5 99

104 98 6SMAXI R ZMAXI

SMINI R ZMINI

I I I mA mA mA

I I I mA mA mA

= − = − == − = − =

D’où RC

5.151.51

0.099

5.1850

0.006

ZCMINI

SMAXI

ZCMAXI

SMINI

VR

I

VR

I

= = = Ω

= = = Ω

A note que dans ce montage il ne faut pas débranché la charge

VI. Quelque exercice

Exercice 1 :

0E D A

E D A

S D A

S D E D

S E D D

S E

U U U

U U U

U V U

U V U V

U U U U

U U

+ − =+ =+ =+ = += + −=

Dans la 2e position les diodes sont bloquées donc US=0v

Exercice 2 :

Loi des mailles : 2 00 D EU U U= − −

On suppose que le courant dans la branche de la résistance R3 = 22K, est nul car la diode ne

conduit pas

2 1012 9.2093

1 2 10 33

R KUs Vcc v v

R R K K= × = × =

+ +

Us et supérieur à UD0, alors la diode conduit

3

3 3 3 0 22 10 0.7DU R I V I= × − = × × −

On a un montage comportant 2 sources de tension, on applique le théorème de

superposition

On passive VD :

2 3

2 3

31

R 13200

13200' 12 6.83

13200 10000

eq

eq

eq

R R

R R

RU Vcc v

R R

= = Ω+

= × = × =+ +

On passive Ve

1 2

1 22

1 23

1 2

1 2

1 23

1 23

1 2

' 0.18

' 0.51

AK

AK

R R

R RU V v

R RR

R R

R R

R RU V v

R RR

R R

+= × =+

+

+= − × = −+

+

Théorème de superposition : Dans le cas d’un système à plusieurs générateur, il y a

contribution des générateurs, on en laisse plus qu’un,

on passive les autres en les remplaçants par leur

résistance interne, on calcule les tensions, on répète

l’opération autant de fois qu’il y a des générateurs. La

tension finale est la somme des tensions.

2

3

6.83 0.18 7.01

6.83 0.52 6.31

U

U

= + == − =

Exercice 3 :

Puisque la diode est a la limite de conduction, il n’y a aucun courant qui la traverse

22

2 1

2 0

9.46

9.46 0.7 8.76

73

CC

r D

rr

CC

RV V v

R R

V V V v

P VrV VCC r K

P V

= =+

= − = − =×= × ⇔ = = Ω

Si r=60KΩ

Hypothèse : la diode D ne conduit pas

2 9.46

12 600007.2

100000CC

r

V v

V rV v

P

=× ×= = =

9.46 7.2 2.26Vd Vs Vr v= − = − =

2.26est strictement supérieur à 0.7v donc la diode conduit

On a un système comportant 2 générateurs, on applique le théorème de superposition

2

2

1 2

1 2

60000 8200060000 82000' 12 8.51

' 40000 22000 60000 8200040000 22000 60000 82000'

rR

r RV s Vcc v

r R rR

r R r R

×+ += × = × =× ×++

+ ++ +

60000

'' 0.7 0.29560000 82000

V s v= × =+

60000 82000

6000060000 82000' '' 12 0.7 8.80540000 22000 60000 82000 60000 8200040000 22000 60000 82000

Vs V s V s v

×+= + = × + × =× × ++

+ +