Fonctions et composants lectroniques lmentaires La diode jonction

Fonctions et composants électroniques élémentaires La diode à jonction

La diode à jonction • • Constitution - symbole Fonctionnement Modélisation Caractéristiques constructeur- critères de choix • Méthodes d ’études montages à diodes

La diode à jonction Constitution Symbole N Cathode Une diode est un dipôle réalisée par la jonction de deux semiconducteurs: • un dopé P qui constitue l ’anode P Anode • l'autre dopé N qui constitue la cathode. IF La convention de représentation des tension et courant est la suivante: Avec IF>0 et VF>0 si ils sont dans le sens de la figure. VF

La diode à jonction Fonctionnement • Caractéristique statique: IF = F (VF) • Interprétation • Résumé

Fonctionnement Caractéristique statique La caractéristique statique d ’une diode est sa caractéristique courant -tension, c ’est à dire l ’ensemble des points (VF, IF) possibles pour ce composant. IF(A) VF(V) Pour la tracer, il faut appliquer une tension aux bornes de la diode et relever le courant qui la traverse. On répète la mesure pour différentes valeurs de VF, puis on reporte les couples de points (VF, IF) dans le plan (IF, VF)

Schéma de mesure Résultats pratiques

Caractéristique statique de la diode 1 N 4148

Fonctionnement Interprétation Cas VF>0: diode polarisée en direct A partir d ’une certaine valeur de VF un courant prend naissance dans la diode. Ce courant IF croit ensuite très rapidement pour une faible variation de VF. La diode est dite passante (elle laisse passer le courant).

Cas VF>0: diode polarisée en direct Is: courant de saturation qui dépend essentiellement du dopage des différents semi-conducteurs. k : constante de Boltzman, k=1. 38*10 -23 J/K q : charge de l’électron : q = 1. 6*10 -19 C.

Fonctionnement Interprétation Cas VF<0: diode polarisée en inverse Quelque soit la valeur de VF, le courant IF est nul. La diode s ’oppose au passage du courant dans le sens Cathode -> Anode. On dit que la diode est Bloquée.

Fonctionnement Résumé IF *Diode bloquée si VF<0=> IF=0 VF IF *Diode passante si IF>0=>0<VF<1 V VAK ou VF Diode Bloquée Diode Passante

Modélisation La diode à jonction Modéliser un composant, c'est lui associer un schéma électrique simple dans un mode de fonctionnement donné. • Diode à l’état bloquée • Diode à l’état passant • Résumé

Modélisation Diode à l ’état bloquée Rappel: Condition de blocage: VF =VAK<0 Dans ces conditions: IF = 0, La diode se comporte comme : Un interrupteur ouvert VF VF IF IF=0

Modélisation Diode à l ’état passant Rappel: Condition de conduction: IF>0 Dans ces conditions: VF > 0 Le modèle mathématique est donnée par la relation: Cette équation n ’est pas compatible avec la notion de modélisation par un schéma électrique simple.

Pour modéliser, on linéarise la caractéristique: IF VF IF VAK ou VF VS Zone 1 VF < VS et IF =0 VF IF=0 Zone 2 VF = rd IF+ VS rd IF VS

Modélisation Résumé IF IF VF VF IF VAK ou VF Diode bloquée : IF=0 ; VF<VS VF VS Diode passante : IF>0 ; VF=VS IF VF IF rd VF IF Diode bloquée : IF=0 ; VF<VS VS VF Diode passante : IF>0 ; VF=VS IF VS VF Diode bloquée : IF=0 ; VF<VS Diode passante : IF>0 ; VF=0 IF

La diode à jonction Caractéristiques constructeur • Valeurs limites de fonctionnement • Caractéristiques électriques – Caractéristiques statiques – Caractéristiques dynamiques

Caractéristiques constructeur Valeurs limites de fonctionnement VF IF IF IFM VRM VAK ou VF

Caractéristiques constructeur Caractéristiques statiques

Caractéristiques constructeur Caractéristiques dynamiques

Méthodes d ’études La diode à jonction • Poser une hypothèse sur l’état des diodes. • Redessiner le schéma étudié correspondant à l’hypothèse en faisant apparaître clairement le courant IF et la tension VF. • Calculer VF et IF

Méthode d ’étude Exemple VF E(t) est défini tel que: IF e(t) s(t) forme d ’onde : amplitude : offset: fréquence: sinusoïdale 22 V 0 V 50 hz Charge: résistance: 1 k. W

1 - Hypothèse: Diode bloquée =>VF<VS et IF=0 2 - Schéma correspondant: IF VF s(t) e(t) 3 - Calcul de VF et IF: e(t)-VF-s(t)=0 s(t)=R. IF=0 e(t)=VF Et dans ce cas: s(t) = 0. L ’hypothèse set vérifiée si e(t)<VS.

Par suite, la diode est passante pour e(t)>VS et le schéma d ’étude est alors: IF VF s(t) e(t) Qui donne: e(t)=s(t) IF=e(t)/R

e(t) Vmax t IF(t) est tracée à partir de : IF(t) = s(t)/R -Vmax passante bloquée passante VF(t) est tracée à partir de : VF(t) = e(t)-s(t) bloquée s(t) Vmax t s VF(t) t -Vmax IF(t) e Vmax/R Caractéristique de transfert t