Les Diodes :
Les Diodes :
Notions de base sur les semi-conducteurs
Les semi-conducteurs sont des matériaux dont la conductivité, comme le montre le tableau suivant, est intermédiaire entre celle des conducteurs et celle des isolants.
Le silicium reste néanmoins le semi-conducteur le plus utilisé en électronique.
- Les semi-conducteurs intrinsèques: Un semi-conducteur est constitué par un réseau cristallin de matériau très pur.
- Les semi-conducteurs extrinsèques : Un semi-conducteur extrinsèque est un semi-conducteur intrinsèque dopé par des impuretés spécifiques lui conférant des propriétés électriques adaptées aux applications électroniques (diodes, transistors, etc...)
Le processus d’ajout d’impureté s’appelle dopage dont l’objectif est l’augmentation du nombre d’électrons libres et du nombre de trous.
On distingue alors deux types de dopages :
- le dopage de type P
- le dopage de type N
Semi-conducteur de type N: Un semi-conducteur type N est un semi-conducteur intrinsèque (ex : silicium Si) dans lequel on a introduit des impuretés de type donneurs (ex : arsenic As).
La jonction PN polarisée:
On appelle jonction P-N la surface de contact entre deux semi-conducteurs dopés différemment, l'un ayant subi un dopage (positif) de type P, l'autre ayant subi un dopage (négatif) de type N.
La diode à jonction:
Définition et symboles:
La diode (D) est un composant passif formé à partir d’une jonction PN. La diode est constituée de deux parties d’un même semi-conducteur, l’une dopée N et l’autre dopée P. Elle possède deux électrodes appelées respectivement : Anode (côté P) et Cathode (côté N).
Fonctionnement:
La diode à jonction possède 2 régimes de fonctionnement : bloqué et passant.
Diode bloquée:
C’est l’état de la diode quand (VD=VAK)<Vseuil, ce qui empêche le passage du courant dans
la diode : ID =0
Diode passante:
C’est l’état de la diode quand ID>0, ce qui entraine VAK =VD= Vseuil
Raisonnement pour savoir l’état d’une diode dans un circuit:
Dans un montage électronique, afin de savoir si une diode est passante, il suffit de calculer
l’intensité du courant ID en considérant VD = Vseuil (Comme si la diode était passante) :
- Si on trouve que ID est positif alors l’hypothèse est vérifiée et VD=Vseuil. La diode est passante,
- Si on trouve que ID est négatif, la diode est bloquée ; ID =0 et VD peut être calculée avec la loi de la maille comprenant la tension VD. (VD est obligatoirement < Vseuil) Vseuil est une donnée fournie par le constructeur et vaut typiquement :
- 0,3 V pour les diodes au germanium
- 0,7 V pour les diodes au Silicium
Caractéristique électrique d’une diode ID = f (VD):
La caractéristique électrique ID = f(VD) d’une diode réelle (ID =If et VD =VAK) est donnée par la figure suivante:
Si la tension inverse (tension -VD) aux bornes de la diode devient trop importante, il y a un
risque de destruction de la diode par claquage de la jonction.
Caractéristique techniques d’une diode
Les principales caractéristiques techniques d’une diode sont résumées dans le tableau
suivant :
Principales utilisation des diodes:
La diode Zener:
Une diode Zener est un assemblage de deux semi-conducteurs dont les propriétés électriques ont été découvertes par le physicien américain Clarence Zener. Contrairement à une diode conventionnelle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens, le sens direct, les diodes Zener sont conçues de façon à laisser également passer le courant inverse, mais ceci uniquement si la tension à ses bornes est plus élevée que le seuil de l'effet d'avalanche. Ce seuil en tension inverse (tension Zener) est de valeur déterminée pouvant aller de 1,2 V à plusieurs centaines de volts.
Symbole et fonctionnement:
Si VKA < Vz, alors Iz =0 (diode bloquée)
Si non VKA=VZ, quelque soit le courant IZ.
Dans le sens direct (VD et ID positifs), cette diode présente les mêmes caractéristiques qu’une diode à jonction.
Elle n’a d’intérêt qu’en utilisation dans le sens inverse (Vz et Iz négatifs). Dans ce sens, cette diode ne présente pas de zone de claquage :
Caractéristique électrique:
La caractéristique électrique d’une diode zener est donnée par la figure suivante :
- VZ est appelé tension Zener. Les constructeurs précisent cette valeur (un large choix est proposé de 2V à 300V).
- Exemple : Diode Zener 500 mW en boitier de verre –BZX55C (Plage de tension Zener 2,4 à 91 volts)
