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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
×+= + = × + × =× × ++
+ +