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 altern