Diodes
1) Présentation du composant
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La diode est composée de deux électrodes :
-L'anode ( représentée par la lettre 'A' )
-La cathode ( représentée par la lettre 'K' )
2) Fonctionnement :
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La diode possède deux grandeurs caractéristiques : ID (le courant qui passe dans la diode) et VAK = VA - VK qui est la tension au bornes de la diode.
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La diode possède deux états possibles :
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-Bloqué : On considèrera alors que ID = 0A (interrupteur ouvert)
-Passant : ID ≠ 0A
On va donc chercher à savoir quand la diode est bloquée ou quand elle est passante.
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La diode va devenir passante lorsque VAK va dépasser une certaine valeur. Grace à la deuxième approximation de la diode, on sait que c’est lorsque VAK >VD.
On sait aussi grâce a la deuxième approximation de la diode que VD = 0.7 . De plus si la diode est passante, VAK = VD = 0.7
On en conclu donc que :
- La diode est bloquée lorsque VAK < VD = 0.7
- La diode est passante lorsque 0.7 = VD <VAK et VAK devient égal à 0.7 pour les calculs.
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Matérialisation de la diode :
Diode bloquée :
Diode passante :
Exemple 1 : Trouver l’état de la diode en fonction de E
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On sait que la diode est bloquée tant que VAK < 0.7
On va donc chercher à exprimer VAK dans le montage
en partant de l’hypothèse de départ : la diode est bloquée.
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On aura donc la loi des mailles suivante : E - R .ID – VAK = 0
Or si la diode est bloquée, ID = 0. On aura donc E = VAK.
Donc la diode va rester bloquée tant que E < 0.7
Si on veut partir du fait que la diode est passante maintenant
afin de trouver ID, on va alors dire que VAK=0.7.
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On aura donc toujours E - R .ID – VAK = 0
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Si on simplifie, on trouve alors
Avec Vd = 0.7
On va alors pouvoir fixer une valeur de résistance afin de trouver le courant nécessaire pour éclairer la diode sans la griller.
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Exemple 2 : Trouver l’état de la diode
On part encore de l’hypothèse de départ que la diode est bloquée.
Or on sait que D reste bloquée tant que VAK < VD=0.7
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Or ici E1=VAK+E2. On a donc VAK = E1 – E2
Grâce aux valeurs numériques on trouve que VAK =5V.
Donc VAK > 0.7, donc la diode est passante.
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Maintenant qu’on sait que la diode est passante,
on peut exprimer VAK et ID.
On sait que lorsque la diode est passante, VAK=0.7.
Pour ID on va faire une loi des mailles.
On trouve donc E1 - R .ID - VD - E2 = 0 ce qui
donne
On va alors pouvoir encore une fois fixer une valeur de résistance présente dans la série E12 et trouver un courant adéquat pour la diode.
3) La diode Zener :
En polarisation directe (VAK>0) :
Comme la diode de signal : deux états possibles :
-Bloqué : ID = 0A « interrupteur ouvert
-Passant : ID ¹ 0A et VAK = VD = 0,7V
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En polarisation inverse (VAK<0) :
Deux états possibles avec les nouvelles grandeurs IZ et VZ :
-Bloqué en inverse : IZ = 0A « interrupteur ouvert
-Passant en inverse : IZ ¹ 0A
En polarisation en inverse
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Diode Zéner bloquée tant que VZ < VZ0
Interrupteur ouvert
-
Diode Zéner passante en inverse en régime de stabilisation
Exemple :
Hypothèse de départ : diode bloquée
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E - R Iz + VAK = 0 or IZ=0 donc
VAK = - E, VAK < 0
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La diode Zéner est donc polarisée en inverse
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On a donc la diode zener qui reste bloquée tant
que VZ < VZ0
Donc E - R Iz - Vz = 0 or IZ=0 donc VZ=E.
Conclusion la diode zener reste bloquée tant que E<VZ0.
Supposons maintenant que E>VZ0. La diode est donc passante en inverse.
Pour qu’elle soit en régime de stabilisation, il faut que IZ>IZmin.
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Si on reprend la loi des mailles : E - R Iz - Vz = 0 ce qui équivaut à
et comme , on obtient donc
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Application concrète :
Ve < 15V, diode Zéner bloquée V+ = Ve
Ve > 15V, diode Zéner en régime de stabilisation V+ = Vz0 = 15V
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Arbre de fonctionnement de la diode Zener
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Christine Marguet- Dominique LIGOT
