Fonctions et composants électroniques élémentaires

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1 Fonctions et composants électroniques élémentaires
La diode à jonction

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

3 La diode à jonction Constitution Symbole
Une diode est un dipôle réalisée par la jonction de deux semi-conducteurs: N P un dopé P qui constitue l ’anode l'autre dopé N qui constitue la cathode. Cathode Anode 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. IF VF

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

5 Fonctionnement Caractéristique statique
IF(A) VF(V) 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. 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)

6 Schéma de mesure Résultats pratiques

7 Caractéristique statique de la diode 1N4148

8 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).

9 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*10-23J/K q : charge de l’électron : q = 1.6*10-19 C.

10 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.

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

12 La diode à jonction Modélisation
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

13 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 IF=0 IF VF

14 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.

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

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

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

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

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20 Caractéristiques constructeur Caractéristiques statiques

21 Caractéristiques constructeur Caractéristiques dynamiques

22 La diode à jonction Méthodes d ’études
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

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

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

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

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

27 Fin