Présentation Diode 1.1

7/26/2019 Prsentation Diode 1.1

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FST BM 2014 lectronique 1

H.Aissaoui Chapitre 2 Page 1 de 16

CHAPITRE II: DIODESLa construction physique de la diode :

Ltude des composants lectroniques est synonyme ltude des composants semi-conducteur.

Dfinition :Diode = DI et ODE

DI = Deux et ODE = ElectrODE

Fabrication dune jonction pn :Groupe III IV VElment B (Boron) type p C (Carbone) N (Nitrogne)Elment Al (Aluminium) Si (Silicium) P (Phosphore)Elment Ga (Gallium) Ge (Germanium) As (Arsenic)Elment In (Indium) Sn (

tain) Sb (Antimoine) type n

Les DONNEURS = Arsenic, Antimoine, Phosphore, (Groupe V).Les ACCEPTEURS = Aluminium, Boron, Gallium, (Groupe III).Avec lajout des impurets, la rsistivit du semi-conducteur extrinsque est bien dfinie.

ANTIMOINE(DONNEUR)

BORONACCEPTEUR


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Une diode est fabrique partir dune jonction p et n.Les 2 diffrents types de semi-conducteurs mis ensemble, par un procd de fabrication bien spcifique par exemple de diffusion , crent une transition travers le mono cristal.

la jonction, il y a formation dune rgion/zone ou dune couche appele :

COUCHE DAPPAUVRISSEMENT ou DE DPLTION

la diode sans polarisation (la diode non polarise ou en circuit ouvert)

Dfinition :Lorsque aucune tension nest applique la diode DIODE SANS POLARISATION OU DIODE

NON POLARISEOU DIODE EN CIRCUIT OUVERT.


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La diode avec polarisation directe (la diode enpolarisation directe ou avant) et le courant direct

Dfinition :Lorsque une tension positive v D = (v A - v C ) estapplique la diode (v A > v C ) DIODE AVEC POLARISATIONDIRECTE OU DIODE EN POLARISATIONDIRECTE OU EN AVANT.La diode avec polarisation inverse (la diode enpolarisation inverse) et le courant inverse

Dfinition :

Lorsque une tension ngative v D= (v A - v C )est applique la diode (v A < v C ) DIODE AVEC POLARISATIONINVERSE

OU DIODE EN POLARISATIONINVERSE.


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Le symbole de la diode :A C

A = Anode (type p)C = Cathode (type n)V D = V A - V C = Tension aux bornes de la diode Diode relleI D = Courant positif circulant dans la diode

LES CARACTRISTIQUES :Lquation de la diode (la convention)

Convention:i D (t) = I D + i d (t) ou i D = I D + i d

v D (t) = V D + v d (t) ou v D = V D + v dCourant total = courant DC + courant variant dans le temps

Tension totale = tension DC + tension variant dans le temps.quation :

iD

=Is(e )nV/()v( TD -1)o

n = constante empirique n = 1 pour Gen = 1.3 1.6 pour Si

VT = KT/q~ Temprature V

T~ 25 mV @ 25 oC.


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La courbe courant - tension de la diode :(exponentielle (non linaire).

La diode, un lment non linaire

La diode est un lment non linaire car lacourbe tension - courant nest pas unedroite mais a la forme exponentielle.

Nous remarquons 3 rgions sur la courbe :

-Rgion (Polarisation) Directe :

Pour une PETITE TENSION POSITIVE aux bornes de la diode, un GRAND COURANT peut

circuler dans le sens direct [Is (e )nV/()v( TD )].-Rgion (Polarisation) Inverse :

Pour une TENSION NGATIVE MODRE aux bornes de la diode, un COURANT TRS FAIBLE

circule dans le sens inverse [Is].-Rgion de cassure :

Pour une TENSION NGATIVE LEVE aux bornes de la diode, ladiode commence conduire avec un GRAND COURANT dans le sens inverse.


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1re approximation :Diode Idale

2me approximation : diode + tension V0

Lanalyse avec le modle linaire

L e modle DC grand sign al

Lorsque la tension dentre est leve, nouspouvons reprsenter ou modliser la diode parune linarisation par partie. On peut linariseravec diffrentes approximations :

1ere Approximation :Diode Idale

2eme Approximation :Diode Idale avec la tensionVo (0.7 V pour Si)

Remarque :La tension Vo (V

T) nest pas une source de tension indpendante

qui est mesure aux bornes de la diode. Cest simplement unesource nous indiquant que pour polariser directement la diode, ilfaut une tension suprieure Vo.


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Courbe courant tension :

3me approximation : diode + tension VT+ rD3me approximation :

Diode Idale avec la tension Vo et la

rsistance rDO rDest linverse de la pente

Modle CourbeLar gion de Zener et la r gion de cassur e de la diode (l a diode Zener):

Pour une TENSION NGATIVE LEVE aux bornes dela diode, la diode commence conduire avec un GRANDCOURANT dans le sens inverse. Cette est appele rgionde cassure.Description:Les diodes, conues spcialement, peuvent oprerdans la rgion de cassure et tre utilises commergulateur de tension agissant comme une source detension fixe ou une tension de rfrence.


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Ces diodes sappellent diode de Zener. Elles sont dopes fortement et leur zone de dpltionainsi que la tension de cassure est basse. Courant I Z dans le sens inverse de la flche, V Zestla tension de Zener et I Zest le courant de Zener

M odle linai re (1re approxi mati on) cas idal

Circuit -Ouvert (OFF) LorsqueV Z > V vide > 0

Zone de Zener (ON)lorsque V vide > V Z

Une 2me approximation est dintroduire une rsistance en srie avec la source V Z et

rZ= IV

au point Q et V Z= V ZO+ rZ I Z

O V ZOest lintersection de la droite avec laxe de tensionRemarques :

Les paramtres importants dune diode de Zener spcifis par le manufacturier sont :

-La tension de Zener V Z; -La rsistance dynamique de Zener r Zou rd ;-Le courant maximum de rgulation I ZM ; -La puissance maximum P ZM;


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L e redresseur mono alternance :

Pour le redresseur mono alternancepositive, le circuit est donn par lafigure suivante avec deux situations :

Le courant positif indiqu dans la figurea le sens oppos de la flche de la

diode. Donc la diode ne conduit pas eton la remplace par un Circuit Ouvert.

L e redresseur bi ou double alternance

Cette configuration a besoin duntransformateur prise mdiane

(normalement ce point est mis lamasse).Le circuit est donn par :

Pour une entre sinusodale donne par :


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Entre 0 et T/2 (la 1re demie priode) Entre T/2 et T (la 2me demie priode)

Le rsultat final sera :

L e redresseur bi ou double alternance en pont avec 4 diodes

Cette configuration na pas besoin duntransformateur prise mdiane.

Le circuit est donn par :


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Pour une entre sinusodale donne par:

Entre 0 et T/2 (la 1re demie priodeou alternance)

Entre T/2 et T (la 2me demie priodeou alternance)

Le rsultat final sera :


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L e redresseur bi ou doubl e alternance avec 2 diodes et condensateur

Le circuit est donn par :

Ce circuit est identique :


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Exemple de redresseurs double alternance mono polarit et double polarit:

Mono Polarit

Double Polarit


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L es stabil isateur s ou r gulateur s de tension (avec les diodes de Zener

1re tape : Vrifier si la diode opre

dans le mode dopration de Zener.Ceci est ncessaire pour vrifier siV Z > V vide > 0 (OFF) ou Vvide >V Z(ON).

Pour ce faire on enlve en premierlieu la diode de Zener et on regardela tension vide ces 2 points pourvrifier la condition mentionne ci-dessus.Vrification si la diode est ON ou

OFF (avec V vide et V Z tensionspositives)La diode Zener est ON si Vvide >V ZLa diode de Zener est OFF si V Z>V vide > 0


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Circuit sans diode de Zener

Donc la tension de sortie est gale :

Diviseur de tension Vvide = V L = )RR

R(V

L

Li

.

2me tape :Si (V vide >V Z ), alors la diode Zener est ON et on aura (1

re approximation):

V L = V Z

I Z = I R - I L = )

R

V()

R

V(

L

LR = )

R

V()

R

VV(

L

LZi

.

P Z = V Z . I Z et P Z doit tre < P MZ = (V Z . I Z max)

V vide = V L = )RR

R(V

L

Li

. I Z = 0; P Z = 0

Remarques:V Z et I Z max sont spcifis par le manufacturier.

I Z min = 10 % I Z max (pour assurer que la diode Zener est en conduction.

Nous remarquons que pendant la vrification de la 1re tape les 2 variables indpendantes (V i et RL ) peuvent dterminer ou dicter le

mode dopration de la diode de Zener. La rsistance R limite le courant I R limite le courant I Z qui circule dans la diode de Zener (I L estconstant pour RL fixe).

R doit assurer que la diode de Zener fonctionne proprement lorsque V i et RL varient (I Z min I Z I Z max).

Essayons de trouver les valeurs limites de ces 2 grandeurs V i et RL(V i max, V i min et RL max, RL min).

a) Etude Avec Vi fixe et R donne (calcul de RL max et RL min):

b) Etude Avec RL fixe et R donne (calcul de V i max et V i min):


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