Diodes Cours - Projection - MASSON

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Pascal MASSON Les diodesLes diodes cole Polytechnique Universitaire de Nice Sophia cole Polytechnique Universitaire de Nice Sophia- -Antipolis AntipolisCycle Initial Polytechnique Cycle Initial Polytechnique1645 route des Lucioles, 06410 BIOT 1645 route des Lucioles, 06410 BIOTPascal MASSON([email protected])Pascal MASSON Les diodesSommaireI. HistoriqueII. La diode PN : caractristiqueIII. La diode PN : applicationsIV. La diode PN : modlisationVI. Effet photolectrique : absorptionV. La diode ZenerVII. Effet photolectrique : missionPascal MASSON Les diodesI.1. DfinitionI. Historique La diode est un lment qui ne laisse passer le courant que dans un sens La diode semi-conducteur prsente aussi des proprits photolectriques1903 1950 1956 1990 1901LED Solaire Photosensible Laser OLEDPascal MASSON Les diodesI.2. Histoire de la diode semi-conducteurI. Historique 1874 : effet dcouvert sur de la galne par Ferdinand BRAUN (24 ans).19561901 1901:dptdunbrevetparJagadisChandraBOSEpourlutilisationdela galneaveccontactmtalliquecomme dtecteur dondes lectromagntiques. 1940:dcouvertedeladiodePNpar Russell OHL. Remarque:letransistorbipolaireatdcouvert en 1948 par William SHOCKLEY.Pascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique 1879 : invention de la lampe par thomas EDISON. 1873:dcouvertdeleffetthermooniqueparFrederick GUTHRIE.CeteffetestredcouvertparThomasEDISON en 1880 (puis brevet en 1883).1903 19501879 1904:JohnAmbroseFLEMING brevette la diode vide.Pascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique FonctionnementvidefilamentPascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique FonctionnementvidefilamentPascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique FonctionnementvidefilamentPascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique FonctionnementvidefilamentPascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique FonctionnementvidefilamentIIPascal MASSON Les diodesI.3. Histoire de la diode tubeI. Historique FonctionnementvidefilamentI = 0I = 0Pascal MASSON Les diodesII.1. Dfinition de la jonction PNII. La diode PN : caractristique UnejonctionP-Nestcreenjuxtaposantunsemi-conducteurdop N (les lectronssontmajoritaires)avecunsemi-conducteurdop P (lestroussont majoritaires).II.2. ReprsentationcathodeanodeVDIDPNanneau derepragePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).EG(V)t011t011VD(V)t01ID(mA)EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).VD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)11EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).VD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)11inverseEG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesEGVRVDRIDII.3. Caractristique idale Onappliqueunerampede tensionaucircuitcomposdunediodeetdune rsistance (R = 1000 ).VD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)1inverse directe1EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relleVD(V) 0 1 1ID(mA)1inverse directe1II. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relle Existencedunetensiondeseuil,VS,dontlavaleurdpenddusemi-conducteur utilis et de ses dopages.VD(V) 0 1 1ID(mA)11inverse directeVSII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relle Existencedunetensiondeseuil,VS,dontlavaleurdpenddusemi-conducteur utilis et de ses dopages. Existencedunersistanceinterne ladiode,RD(ensrieavecladiode idale).VD(V) 0 1 1ID(mA)11inverse directeVSII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relle Existencedunetensiondeseuil,VS,dontlavaleurdpenddusemi-conducteur utilis et de ses dopages. Existencedunersistanceinterne ladiode,RD(ensrieavecladiode idale). Existencedunphnomnedavalancheeninversequiconduit la destruction de la diode.VD(V) 0 1 1ID(mA)11inverse directeVSII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relle Existencedunetensiondeseuil,VS,dontlavaleurdpenddusemi-conducteur utilis et de ses dopages. Existencedunersistanceinterne ladiode,RD(ensrieavecladiode idale). Existencedunphnomnedavalancheeninversequiconduit la destruction de la diode.VD(V) 0 1 1ID(mA)11inverse directeVSII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relleVD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)11EGVRVDRIDinverse directeEG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relleVD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)11EGVRVDRIDinverse directeVSVS Tension de seuil.EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relleVD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)11EGVRVDRIDinverse directeVSVS Tension de seuil.EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesII.4. Caractristique relleVD(V) 0 1 1t011VD(V)t01ID(mA)ID(mA)11EGVRVDRIDinverse directeVSVS Tension de seuil. Rsistance srie, RD.EG= VD+ VRII. La diode PN : caractristiquePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternance TransformationdunetensionalternativeenprovenancedEDF(par exemple) en tension continue.t 0VR(V)t 0EG(V)EGEDFVRtransformateurt 0VQ(V)quadriple systmetl, HiFi, PC, portablePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternance RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente.EG(V)t0t0VD(V)t0VR(V)VSVS Rcupration de lalternance positiveEGVRVDRLIDsystmePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternanceEG(V)t0t0VD(V)t0VR(V)VSVS RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Rcupration de lalternance positiveEGVRVDRLIDsystmePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternanceEG(V)t0t0VD(V)t0VR(V)VSVS RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Rcupration de lalternance positiveEGVRVDRLIDsystmePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternanceEG(V)t0t0VD(V)t0VR(V)VSVS RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Ladiodenelaissepasserque lalternance positive du signal EG. Rcupration de lalternance positiveEGVRVDRLIDsystmePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternanceEG(V)t0t0VD(V)t0VR(V)VSVS RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Ladiodenelaissepasserque lalternance positive du signal EG. Rcupration de lalternance positiveEGVRVDRLIDsystmePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternance RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Rcupration de lalternance positive Transformation en tension continueEGVRVDRLIDsystmeC Ajoutdunecapacit enparallleavec lentre du systme.t0VR(V)Pascal MASSON Les diodest0VR(V)III. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternance RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Rcupration de lalternance positive Transformation en tension continueEGVRVDRLIDsystmeC Ajoutdunecapacit enparallleavec lentre du systme.Pascal MASSON Les diodest0VR(V)III. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternance RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Rcupration de lalternance positive Transformation en tension continueEGVRVDRLIDsystmeC Ajoutdunecapacit enparallleavec lentre du systme.Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.1. Redressement mono alternance RLreprsentelarsistancedentre du systme que lon alimente. Rcupration de lalternance positive Transformation en tension continueEGVRVDRLIDsystmeC Ajoutdunecapacit enparallleavec lentre du systme.t0VR(V)ondulationPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternance Un rcupre lalternance ngative et donc son nergie.t 0VR(V)t 0EG(V)EGEDFVRtransformateurt 0VQ(V)quadriple systmetl, HiFi, PC, portablePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternance Un rcupre lalternance ngative et donc son nergie.t 0VR(V)t 0EG(V)EGEDFVRtransformateurt 0VQ(V)quadriple systmetl, HiFi, PC, portablePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternanceEG(V)t0 Alternance positive EGVRRLIDsystmeCVDt0VR(V)2VSPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternanceEG(V)t0 Alternance positive EGVRRLIDsystmeCVDt0VR(V)2VSPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternanceEG(V)t0 Alternance positive EGVRRLIDsystmeCVDt0VR(V)2VS Alternance ngative Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternanceEG(V)t0 Alternance positive EGVRRLIDsystmeCVDt0VR(V)2VS Alternance ngative ondulationPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.2. Redressement double alternance Exemples de pont de diodes1,5 A - 80 V 1,5 A - 1000 V1 A - 80 V5 A - 100 V35 A - 200 V50 A - 600 VAlimentation train lectriqueAlimentation dcoupagePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Lescartes puces,tiquetteslectroniques,deslecteursMP3,tlphones portables,appareilsphotosetdunemaniregnralelescircuitsintgrs montssurdessupportsportablesembarquentdesmmoiresEEPROMet Flash. Cesmmoirespermettentdestockerdesdonnes(code,photos,motsde passe) de faon permanente. Laprogrammationncessitedes tensionstypiquementdel'ordrede1520 V alors que la tension d'alimentation d'uncircuitintgr n'estquedel'ordre de 3 5 V. Il faut donc intgr des survolteurs qui danscecasserontdespompesde charges.FlashEEPROMpompePascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Le doubleur de tensionVRC2EGD1D2VAVDDC1 On suppose : VS= 0 et C1= C2 Etat initial : C1et C2dchargest0VR(V)EG(V)t0VDDt0VA(V)2 VDD2 VDDVDDVDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Le doubleur de tensionVRC2EGD1D2VAVDDC1 On suppose : VS= 0 et C1= C2 Etat initial : C1et C2dchargest0VR(V)EG(V)t0VDDt0VA(V)2 VDD2 VDDVDDVDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Le doubleur de tensionVRC2EGD1D2VAVDDC1 On suppose : VS= 0 et C1= C2 Etat initial : C1et C2dchargest0VR(V)EG(V)t0VDDt0VA(V)2 VDD2 VDD1,5 VDD1,5 VDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Le doubleur de tensionVRC2EGD1D2VAVDDC1 On suppose : VS= 0 et C1= C2 Etat initial : C1et C2dchargest0VR(V)EG(V)t0VDDt0VA(V)2 VDD2 VDDVDD1,5 VDD1,5 VDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Le doubleur de tensionVRC2EGD1D2VAVDDC1 On suppose : VS= 0 et C1= C2 Etat initial : C1et C2dchargest0VR(V)EG(V)t0VDDt0VA(V)2 VDD2 VDDVDD1,75 VDD1,75 VDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.3. Pompe de charges Le doubleur de tensionVRC2EGD1D2VAVDDC1 On suppose : VS= 0 et C1= C2 Etat initial : C1et C2dcharges La tension VRtend vers VDDt0VR(V)EG(V)t0VDDt0VA(V)2 VDD2 VDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Une porteuse (sinusode une certaine frquence) et module en amplitude par le signal information (morse, musique) Modulation damplitudeinformation(V)t0Porteuse(V)t0mission(V)t0FAporteuseFP0Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Une porteuse (sinusode une certaine frquence) et module en amplitude par le signal information (morse, musique) Modulation damplitudeinformation(V)t0Porteuse(V)t0mission(V)t0FAporteusesignalFP0Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Une porteuse (sinusode une certaine frquence) et module en amplitude par le signal information (morse, musique) Modulation damplitudeinformation(V)t0Porteuse(V)t0mission(V)t0FAporteusesignalFP0Pascal MASSON Les diodesporteusesignalFPporteusesignalFP2III. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Une porteuse (sinusode une certaine frquence) et module en amplitude par le signal information (morse, musique) Modulation damplitudeinformation(V)t0Porteuse(V)t0mission(V)t0FA0Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Une porteuse (sinusode une certaine frquence) et module en amplitude par le signal information (morse, musique) Modulation damplitude (AM)information(V)t0Porteuse(V)t0mission(V)t0 Dmodulation damplituderception(V)t0Filtrage(V)t0Dtection(V)t0Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0terreporteuse FPcouteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation.antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2couteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences.antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2couteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences.antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0C Lporteuse FPcouteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse.antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2C Lcouteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse.antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2C Lcouteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse. couteur de haute impdance (> 1 k).antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2C Lcouteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse. couteur de haute impdance (> 1 k).antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2C Lcouteur Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse. couteur de haute impdance (> 1 k). DiodedetypeGalne(diodeSchottky)faible seuil.antennePascal MASSON Les diodesterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeFPFP2FA0tVe0porteuse FP2C L Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse. couteur de haute impdance (> 1 k). DiodedetypeGalne(diodeSchottky)faible seuil. Lcouteur est aussi un filtre passe-bas.couteurCEantennePascal MASSON Les diodesantenneterreIII. La diode PN : applicationIII.4. Rcepteur radio Le poste GalneVeC L Rcepteurradioquinencessitepas dalimentation. Lantenne reoit toutes les frquences. Circuit bouchon : slection de la porteuse. couteur de haute impdance (> 1 k). DiodedetypeGalne(diodeSchottky)faible seuil. Lcouteur est aussi un filtre passe-bas.couteurCEPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B S0 0Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B S0 0 0Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B SVDD0 0 00Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B SVDD0 0 00 VDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B SVDD0 0 00 VDDVDD0VDDVDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B SVDD0 0 00 VDDVDD0 VDDVDDVDDVDDEn fait :VDD VSPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.5. La logique diode Exemple : la porte OU Les circuits logiques constituent plus de 90 % des circuits intgrs que nous utilisons au quotidien. Bienquilssoientraliss partirdetransistorsMOS(Mtal OxydeSemi-conducteur),onpeututiliserdesdiodespourobtenirlesfonctionsde base.RD1D2SABA B S10 0 00 11 0 11 1 1S = A + BPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.6. Double alimentation Lorsquelalimentationestprsente,laLEDest alimente par le pont de diodes.EG13 VIDCEDFtransformateur12 VRPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.6. Double alimentation Lorsquelalimentationestprsente,laLEDest alimente par le pont de diodes. Si il y a une panne de secteur, cest laccumulateur (pile) qui prend le relais.EG13 VIDCEDFtransformateur12 VRPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Pour protger un systme contre les inversions de polarit, il suffit de placer une diode entre lalimentation et le systme. Silalimentationestbienraccorde,lesystmefonctionne.Attention la chute de tension due au seuil de la diode. Protection contre une inversion de polaritPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Pour protger un systme contre les inversions de polarit, il suffit de placer une diode entre lalimentation et le systme. Silalimentationestbienraccorde,lesystmefonctionne.Attention la chute de tension du au seuil de la diode. Si lalimentation est mal raccorde, la diode bloque le courant et le systme nest pas dtruit. Protection contre une inversion de polaritPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrs Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS.Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrs Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS. Insertiondunediode(degrandedimension)surles plots dentre/sortie des CI.Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrsPadWaferPad MassePN N Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS. Insertiondunediode(degrandedimension)surles plots dentre/sortie des CI.Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrs Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS. Insertiondunediode(degrandedimension)surles plots dentre/sortie des CI. Dcharge lectrostatique durant un trs bref instant.PadWaferPad MassePN NPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrs Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS. Insertiondunediode(degrandedimension)surles plots dentre/sortie des CI. Dcharge lectrostatique durant un trs bref instant.PadWaferPad MassePN NPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrs Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS. Insertiondunediode(degrandedimension)surles plots dentre/sortie des CI. Dcharge lectrostatique durant un trs bref instant.PadWaferPad MassePN NPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de protection Protection de circuits intgrs Il faut prendre certaines prcautions pour manipuler des circuits intgrs (CI). Llectricit statique dtruit des transistors MOS. Insertiondunediode(degrandedimension)surles plots dentre/sortie des CI. Dcharge lectrostatique durant un trs bref instant.PadWaferPad MassePN NPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine.Pascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais.LCommande dun relaisVDDArelaisTMOSPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert.0 VPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert. A = VDD, le TMOS est un circuit ferm : VDDPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert. A=VDD,leTMOSestuncircuitferm :uncourantcirculedanslabobine do basculement du relais. La diode est bloque.VDDIPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert. A=VDD,leTMOSestuncircuitferm :uncourantcirculedanslabobine do basculement du relais. La diode est bloque. A = 0 V, I0 VPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert. A=VDD,leTMOSestuncircuitferm :uncourantcirculedanslabobine do basculement du relais. La diode est bloque. A = 0 V, la diode devient passante pour vacuer lnergie de la bobine.I0 VIPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert. A=VDD,leTMOSestuncircuitferm :uncourantcirculedanslabobine do basculement du relais. La diode est bloque. A = 0 V, la diode devient passante pour vacuer lnergie de la bobine.0 VPascal MASSON Les diodesIII. La diode PN : applicationIII.7. Diode de roue libre LCommande dun relaisVDDArelaisTMOS La diode de roue libre sert vacuer lnergie emmagasine par une bobine. On prend ici pour exemple la commande dun relais. A = 0 V, le TMOS est un circuit ouvert. A=VDD,leTMOSestuncircuitferm :uncourantcirculedanslabobine do basculement du relais. La diode est bloque. A = 0 V, la diode devient passante pour vacuer lnergie de la bobine.0 VAlimentation dcoupagediodebobinePascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisation Lexpression du courant ne fait intervenir que deux paramtres :VD0IDinverse directeVS( ) => =S D DS D S DDDV Vsi 0 IV VsiV VR1I VS(V) :tension de seuil de la diode RD() : rsistance srie de la diode Expression du courantIV.1. Approche rsistive Dtermination de la rsistance srieDDDDDIVdIdVR= =VD0IDVSIDVDPascal MASSON Les diodesIV.2. Approche classiqueIV. La diode PN : modlisationVD0IDinverse directeVS Expression du courant=DI Ilestfrquentdemodliserlecourant dune diode par cette quation :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D IS(A) :dpend des paramtres technologiques de la diode q (C) : valeur absolue de la charge de llectron (1,610 19C) k (J.K1) : constante de Bolztmann (1,3811023J.K1) T (K) : temprature (0C = 273,15 K) Simplifications Si VD>> q/kT : Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisation Ilestfrquentdemodliserlecourant dune diode par cette quation :VD0IDinverse directeVS((

((

= 1kTqVexp . I IDS D IS(A) :dpend des paramtres technologiques de la diode q (C) : valeur absolue de la charge de llectron (1,610 19C) k (J.K1) : constante de Bolztmann (1,3811023J.K1) T (K) : temprature (0C = 273,15 K) Expression du courant Simplifications Si VD>> q/kT : ((

=kTqVexp . I IDS D Si VD< 0 :=DIIV.2. Approche classiquePascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisation Ilestfrquentdemodliserlecourant dune diode par cette quation :VD0IDinverse directeVS((

((

= 1kTqVexp . I IDS D IS(A) :dpend des paramtres technologiques de la diode q (C) : valeur absolue de la charge de llectron (1,610 19C) k (J.K1) : constante de Bolztmann (1,3811023J.K1) T (K) : temprature (0C = 273,15 K) Expression du courant Simplifications Si VD>> q/kT : Si VD< 0 : S DI I =IV.2. Approche classique((

=kTqVexp . I IDS DPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNcharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0)NEUTRE NEUTREPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNcharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0)Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNcharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0)Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNcharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0)Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNcharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0)Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNcharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0)Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PN ZCE : la Zone de Charge dEspace correspond la zone dans laquelle il ny a pas de porteurs libres (lectrons et trous)ZCE zone neutre zone neutrePascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PN Lechamplectriqueinternedeladiodecorrespond latensionVbdontla valeur est trs proche de VS.VbPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Formation de la diode PNVDIDVbVbPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueP N Fonctionnement idal de la diode PNcathodeanode Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D2 1 < 0 (polarisation directe) Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D2 1 < 0IDVD0 VS VD> 0 : diminution de lnIDVD0IDVS Fonctionnement idal de la diode PN : VD> 0 (polarisation directe) Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D2 1 < 0IDVD0 VS VD> 0 : diminution de lnIDVD0IDVS Fonctionnement idal de la diode PN : VD> 0 (polarisation directe) Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D2 1 < 0IDVD0 VS VD> 0 : diminution de lnIDVD0IDVS Fonctionnement idal de la diode PN : VD> 0 (polarisation directe) Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D2 1 < 0 VD0 VS VD> 0 : diminution de lnIDdiffusionVD0IDVS Fonctionnement idal de la diode PN : VD> 0 (polarisation directe) Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D2 1 <

0Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.3. Modle physiqueVD< 0 Fonctionnement idal de la diode PN : VD< 0 (polarisation inverse) Courant :((

((

= 1kTqVexp . I IDS D VD< 0 : augmentation de P NIDVD0 VSlnIDdiffusionVD0IDVS2 1 < 0Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.4. Comportement capacitif Une variation VDimplique une variation Q : courant transitoire La diode a aussi un comportement capacitif :P Ncharge fixe ngative charge fixe positivetrou (charge > 0) lectron (charge < 0) Q + QVD> 0DVQC=Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.4. Comportement capacitif Une variation VDimplique une variation Q : courant transitoire La diode a aussi un comportement capacitif :DVQC=idaleVDRSIDCVDVSC0IGRIAv Ceteffetcapacitifestavantageusementutiliseaveclesdiodesvaricapdans les circuits daccord des rcepteurs radios et des tlviseurs.Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutationP NID Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutationP NID Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0 Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutationP NID Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0 Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutationP NID Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Phase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N) Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutationP NID Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Phase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N) Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutationP NID Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Phase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N)Phase 2 : largissement de la zone dserte Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutation Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0P NIDPhase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N)Phase 2 : largissement de la zone dserte Mouvement des lectrons et des trousPascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutation Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 Mouvement des lectrons et des troust0VDt0IDt1t1Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutation Mouvement des lectrons et des troust0VDt0IDt1t1 Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutation Mouvement des lectrons et des troust0VDt0IDt1t1 Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Phase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N)Phase 1Pascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutation Mouvement des lectrons et des troust0VDt0IDt1t1 Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Phase 1 Phase 2Phase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N)Phase 2 : largissement de la zone dsertePascal MASSON Les diodesIV. La diode PN : modlisationIV.5. La diode en commutation Mouvement des lectrons et des troust0VDt0IDt1t1 Initialement la diode est polarise en direct : VD> 0, ID> 0 On polarise brusquement la diode en inverse : VD< 0, ID< 0Phase 1 Phase 2Phase 1 : vacuation des lectrons (zone P) et des trous (zone N)Phase 2 : largissement de la zone dserteSi la frquence de commutation de VDest trop leve alorsla diode est toujours passante !!!!!Pascal MASSON Les diodesV.1. Dfinition de la zenerV. La diode zener Unediodezener estunejonctionP-Ndontlafabricationpermetson utilisation en rgime davalanche ou tunnel :V.2. Reprsentation(s)cathodeanodeVDPN Leffet Zener a t dcouvert par Clarence ZENER (1905-1993)Trs forte variation de courant pour une trs faible variation de tensionVD0IDVSdiode PNIDPascal MASSON Les diodesV.1. Dfinition de la zenerV. La diode zener Unediodezener estunejonctionP-Ndontlafabricationpermetson utilisation en rgime davalanche ou tunnel : Leffet Zener a t dcouvert par Clarence ZENER (1905-1993)Trs forte variation de courant pour une trs faible variation de tensionVD0IDVSdiode zenercathodeanodeVDPNIDV.2. Reprsentation(s)VZPascal MASSON Les diodesVDVZV.1. Dfinition de la zenerV. La diode zener Unediodezener estunejonctionP-Ndontlafabricationpermetson utilisation en rgime davalanche ou tunnel : Leffet Zener a t dcouvert par Clarence ZENER (1905-1993)Trs forte variation de courant pour une trs faible variation de tension0IDVSdiode zenercathodeanodePNIDIDVDV.2. Reprsentation(s)Pascal MASSON Les diodesV.1. Dfinition de la zenerV. La diode zener Unediodezener estunejonctionP-Ndontlafabricationpermetson utilisation en rgime davalanche ou tunnel : Leffet Zener a t dcouvert par Clarence ZENER (1905-1993)Trs forte variation de courant pour une trs faible variation de tension0IDVSdiode zenercathodeanodePNIDIDVDIDV.2. Reprsentation(s)VDVZPascal MASSON Les diodesV.1. Dfinition de la zenerV. La diode zener Unediodezener estunejonctionP-Ndontlafabricationpermetson utilisation en rgime davalanche ou tunnel : Leffet Zener a t dcouvert par Clarence ZENER (1905-1993)Trs forte variation de courant pour une trs faible variation de tensiondiode zenercathodeanodePNIDIDVDIDV.2. Reprsentation(s)anneau derepragePascal MASSON Les diodesV.3. Effet zenerV. La diode zener LorsquelechampslectriqueesttrsfortetquelalargueurdelaZCEest trs faible : P N DeslectronsdelazonePenfrontiredelaZCEpeuventtre arrachs au rseau cristallin On obtient des tensions de rupture qui vont de 2 200 VIDPascal MASSON Les diodeszenerzeneravalancheavalancheV.4. Caractristique en courantV. La diode zener La caractristique ID(VD) rsulte de leffet davalanche et/ou de leffet zener VZ< 5 V : effet zenerVD0IDP NVDIDW5 V 10 VPascal MASSON Les diodeszenerzeneravalancheavalancheV.4. Caractristique en courantV. La diode zener La caractristique ID(VD) rsulte de leffet davalanche et/ou de leffet zener VZ< 5 V : effet zener 5 V < VZ< 10 V : effet zener + effet davalancheVD0IDP NVDIDW5 V 10 VPascal MASSON Les diodeszenerzeneravalancheavalancheV.4. Caractristique en courantV. La diode zener La caractristique ID(VD) rsulte de leffet davalanche et/ou de leffet zenerVD0IDP NVDIDW5 V 10 V VZ< 5 V : effet zener 5 V < VZ< 10 V : effet zener + effet davalanche VZ> 10 V : effet davalanchePascal MASSON Les diodesV.5. ApplicationV. La diode zener Stabilisateur de tension Le but ici est desupprimer londulation rsiduelle aprs le filtrage capacitif.EGVRRLsystmeCVR(V)ondulation0 t(s)Pascal MASSON Les diodesV.5. ApplicationV. La diode zener Stabilisateur de tensionEGVRRLsystmeCRVLID Le but ici est desupprimer londulation rsiduelle aprs le filtrage capacitif. La tension de rupture (VZ) est la tension que lon souhaite avoir sur la charge.VR(V)ondulation0 t(s)Pascal MASSON Les diodesV.5. ApplicationV. La diode zener Stabilisateur de tensionVRRLsystmeRVLID Le but ici est desupprimer londulation rsiduelle aprs le filtrage capacitif. La tension de rupture (VZ) est la tension que lon souhaite avoir sur la charge.t(s)VR, VL(V)0ID(A)0VD(V) VZVZVRPascal MASSON Les diodesV.5. ApplicationV. La diode zener Stabilisateur de tensionVRRLsystmeRVLID Le but ici est desupprimer londulation rsiduelle aprs le filtrage capacitif. La tension de rupture (VZ) est la tension que lon souhaite avoir sur la charge.t(s)VR, VL(V)0ID(A)0VD(V) VZVZVRVLPascal MASSON Les diodesV.5. ApplicationV. La diode zener Stabilisateur de tensionVRRLsystmeRVLID Le but ici est desupprimer londulation rsiduelle aprs le filtrage capacitif. La tension de rupture (VZ) est la tension que lon souhaite avoir sur la charge.t(s)VR, VL(V)0ID(A)0VD(V) VZVZVRVLPascal MASSON Les diodesV.5. ApplicationV. La diode zener Stabilisateur de tensionVRRLsystmeRVLID Le but ici est desupprimer londulation rsiduelle aprs le filtrage capacitif. La tension de rupture (VZ) est la tension que lon souhaite avoir sur la charge. R est une rsistance de protection.t(s)VR, VL(V)0ID(A)0VD(V) VZVZVRVLPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorptionVD0 VSIDP NVDIDW Desphotonsayantunenergiesuffisante(h)peuventgnrerdespaires lectron-trou. Modification de la caractristique courant-tensionPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorptionVD0 VSIDVDP NVDIDW Desphotonsayantunenergiesuffisante(h)peuventgnrerdespaires lectron-trou. Modification de la caractristique courant-tensionPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorptionVD0 VSIDVDP NVDIDW Desphotonsayantunenergiesuffisante(h)peuventgnrerdespaires lectron-trou. Si gnration dans la ZCE : augmentation du courant inverse. La diode se comporte comme un gnrateur : VDpositif et IDngatif. Modification de la caractristique courant-tensionPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorptionVD0IDVDP NVDIDW Desphotonsayantunenergiesuffisante(h)peuventgnrerdespaires lectron-trou. Si gnration dans la ZCE : augmentation du courant inverse. La diode se comporte comme un gnrateur : VDpositif et IDngatif. Existence dun couple (VD, ID) qui donne une puissance maximale. Modification de la caractristique courant-tensionPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorption Desphotonsayantunenergiesuffisante(h)peuventgnrerdespaires lectron-trou. Si gnration dans la ZCE : augmentation du courant inverse. La diode se comporte comme un gnrateur : VDpositif et IDngatif. Existence dun couple (VD, ID) qui donne une puissance maximale.VD0IDVD0P Modification de la caractristique courant-tensionPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorption Lnergieminimaledesphotonspourcrerdespaireslectron-troudpend du type de semi-conducteur. Absorption dans le siliciumEG(eV)Infra-RougeRougeVisibleVioletUltra-Violet0 1 2 3 41 3 1,5 10 0,5 0,65 0,35l(m)InSb Ge Si GaAsCdSe AlAsGaPCdSSiC ZnSCdxHg1-xTeGaNPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorption Lnergieminimaledesphotonspourcrerdespaireslectron-troudpend du type de semi-conducteur. Absorption dans le siliciumRponse relative0,01,00,80,2 0,8 1,2 0,4 0,6 1,0Longueur donde (m)0,60,40,2siliciumPascal MASSON Les diodesVI.1. Phnomne physiqueVI. Effet photolectrique : absorption Lesphotonsontunecertainedistancedepntrationdanslesemi-conducteur. Absorption dans le siliciumx0Semi-conducteurNombre de photonPascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : cellules photovoltaques (panneau solaire) VI. Effet photolectrique : absorption Elles permettent damener de llectricit dans des endroits reculs PrsentationPascal MASSON Les diodesVI. Effet photolectrique : absorption Elles permettent damener de llectricit dans des endroits reculs Elles commencent tre rentable pour de la production de masse PrsentationVI.2. Applications : cellules photovoltaques (panneau solaire) Pascal MASSON Les diodesVI. Effet photolectrique : absorption Fabrication du silicium poly-cristallin (source : www.photowatt.com)VI.2. Applications : cellules photovoltaques (panneau solaire) Pascal MASSON Les diodesVI. Effet photolectrique : absorption Fabrication du silicium mono-cristallinVI.2. Applications : cellules photovoltaques (panneau solaire) Pascal MASSON Les diodesVI. Effet photolectrique : absorption Rendement des cellules (source : Systmes Solaires, juillet 2006) TypeCellule(en labo)Module(en labo)Module(commerciale)RendementNiveau dedveloppementSi monocristallin 24,70 % 22,70 % 12-20 % Production industrielleSi polycristallin 20,30 % 16,20 % 11-15 % Production industrielleSi amorphe 13,40 % 10,40 % 5-9 % Production industrielleSi cristallin encouche mince7 % 9,40 % Production industrielleCIS 19,30 % 13,50 % 9-11 % Production industrielleCdTe Prt pour la production 16,70 % 6-9 %Cellule organique 5,70 % RechercheCellule organique 11 % 8,40 % RechercheCellule multi-jonctions 39 % 25-30 % Recherche (spatiales)1eregnration2megnration3megnrationVI.2. Applications : cellules photovoltaques (panneau solaire) Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEGgnrationthermiquecourant inverse de la diode 0= 0Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGEG 0= 0Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. EG 0= 0Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse.EG 0= 0Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse.EG 0= 0Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse. Lecourantinverseaugmenteavec lclairement.EG 0= 0 1> 0 0= 0h Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse. Lecourantinverseaugmenteavec lclairement.EG 0= 0 1> 0 0= 0 1> 0h Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse. Lecourantinverseaugmenteavec lclairement.EG 0= 0 1> 0 0= 0 1> 0 2> 1 2> 1h Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPOscilloscopeEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse. Lecourantinverseaugmenteavec lclairement. Chute de VP: image lumineuseEG 0= 0 1> 0 0= 0 1> 0 2> 1 2> 1Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Principe de fonctionnementEGVPIPt 0VPVPIPEG On polarise la diode en inverse EGet on dconnecte le gnrateur. Lacapacitparasite deladiodese dcharge avec le courant inverse. Lecourantinverseaugmenteavec lclairement. Chute de VP: image lumineuseEG 0= 0 1> 0 0= 0 1> 0 2> 1 2> 1Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Dtection de la couleurEGVPIP Chaque diode est couverte dun filtre bleu, rouge ou verth Pascal MASSON Les diodesVI2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Dtection de la couleurEGVPIP Chaque diode est couverte dun filtre bleu, rouge ou verth Pascal MASSON Les diodesVI.2. Applications : pixelVI. Effet photolectrique : absorption Exemples de matrice Exemples dutilisationPascal MASSON Les diodesVII.1. Phnomne physiqueVII. Effet photolectrique : mission La diode est polarise en direct : les porteurs majoritaires traversent la ZCE, et deviennent minoritaires.VD0 VSIDP NIDVDPascal MASSON Les diodesVII.1. Phnomne physiqueVII. Effet photolectrique : mission La diode est polarise en direct : les porteurs majoritaires traversent la ZCE, et deviennent minoritaires. Un trou peut se recombiner avec un lectronVD0 VSIDP NIDVDPascal MASSON Les diodesVII.1. Phnomne physiqueVII. Effet photolectrique : mission La diode est polarise en direct : les porteurs majoritaires traversent la ZCE, et deviennent minoritaires Un trou peut se recombiner avec un lectron : mission dun photon.VD0 VSIDP NIDh VDPascal MASSON Les diodesVII.1. Phnomne physiqueVII. Effet photolectrique : mission La diode est polarise en direct : les porteurs majoritaires traversent la ZCE, et deviennent minoritaires Un trou peut se recombiner avec un lectron : mission dun photon. Lnergie du photon dpend du semi-conducteur. Tous les semi-conducteurs nmettent pas de photons. Ajout datomes parasites : recombinaison intermdiaireVD0 VSIDP NIDh Pascal MASSON Les diodesPascal MASSON Les diodesVII.2. Application : diode lectroluminescente (LED)VII. Effet photolectrique : mission Les types de LED et utilisations11,06 m2, 442368 LEDPascal MASSON Les diodesVII.2. Application : diode lectroluminescente (LED)VII. Effet photolectrique : mission Lopto-coupleur Ilsert transmettreuneinformationentre deuxcircuitslectroniquesisols lectriquement.quadriple opto-coupleur quadripleEGRSREmasse 1 masse 2VDDtEG0VSVEtVE0VDDPascal MASSON Les diodesVII.2. Application : diode lectroluminescente (LED)VII. Effet photolectrique : mission Lopto-coupleur Ilsert transmettreuneinformationentre deuxcircuitslectroniquesisols lectriquement.quadriple opto-coupleur quadripleEGRSREmasse 1 masse 2VDDtEG0VSVEtVE0VDDPascal MASSON Les diodesVII.2. Application : diode lectroluminescente (LED)VII. Effet photolectrique : mission Lopto-coupleur Ilsert transmettreuneinformationentre deuxcircuitslectroniquesisols lectriquement.quadriple opto-coupleur quadripleEGRSREmasse 1 masse 2VDDtEG0VSVEtVE0VDDh Pascal MASSON Les diodesVII.2. Application : diode lectroluminescente (LED)VII. Effet photolectrique : mission Lopto-coupleur Ilsert transmettreuneinformationentre deuxcircuitslectroniquesisols lectriquement.quadriple opto-coupleur quadripleEGRSREmasse 1 masse 2VDDtEG0VSVEtVE0VDDPascal MASSON Les diodesVII.2. Application : diode lectroluminescente (LED)VII. Effet photolectrique : mission Lopto-coupleur Ilsert transmettreuneinformationentre deuxcircuitslectroniquesisols lectriquement.quadriple opto-coupleur quadripleEGRSREmasse 1 masse 2VDDVSVEAlimentation dcoupagePascal MASSON Les diodesVII.3. Quelques chiffres sur les LEDVII. Effet photolectrique : missionLEDclassiqueLED hauteluminositLED depuissancePuissanceconsomme3 20 mW 30 200 mW 1 5 WPuissancelumineuse< 0,1 lm 0,1 1 lm 15 75 lmApplicationsTmoinslumineuxEclairagedappointsLampe de pocheEclairagemonochromeIncandescence5 20 Lm/WHalogneLampeFluo-compactesLEDBlanches10 26 Lm/W 50 70 Lm/W 15 100 Lm/W1 000 h 4 000 h 2 000 h 100 000 hEfficacitlumineuseDure de viePascal MASSON Les diodesVII. Effet photolectrique : missionVII.3. Quelques chiffres sur les LEDCouleurLongueur donde(m)Tension de seuil(V)Semi-conducteur > 760 VS< 1,63 arseniure de gallium-aluminium (AlGaAs) InfraRougeRouge 610 < < 760arseniure de gallium-aluminium (AlGaAs)phospho-arseniure de gallium (GaAsP)1,63 < VS< 2,03Orange 590 < < 610 1,63 < VS< 2,03 phospho-arseniure de gallium (GaAsP)Jaune 570 < < 590 2,10 < VS< 2,18 phospho-arseniure de gallium (GaAsP)Vert 500 < < 570 2,18 < VS< 2,48nitrure de gallium (GaN)phosphure de gallium (GaP)Bleu 450 < < 500 2,48 < VS< 2,76sleniure de zinc (ZnSe)nitrure de gallium/indium (InGaN)carbure de silicium (SiC)Pascal MASSON Les diodesVII.5. Diode laserVII. Effet photolectrique : missionP NIDVD Ladiodelaserestunehtrojonction:empilementdesemi-conducteurs diffrents. Les lectrons sont confins dans un puits quantique : mme nergie. Lmission de photons provient de la recombinaison lectron-trou.h confinement Phnomne physiquePascal MASSON Les diodesVII.5. Diode laserVII. Effet photolectrique : missionP NIDVD Ladiodelaserestunehtrojonction:empilementdesemi-conducteurs diffrents. Les lectrons sont confins dans un puits quantique : mme nergie. Lmission de photons provient de la recombinaison lectron-trou. La longueur donde des photons dpend du semi-conducteur.h confinement Phnomne physiquePascal MASSON Les diodesVIII. Effet photolectrique : missionPascal MASSON Les diodesVIII.5. Diode laserVII. Effet photolectrique : mission Exemples dutilisation