La diode, un composant non-linéaire

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1 La diode, un composan non-linéaire En première approximaion : un clape ani-reour Universié Anode Cahode Anode P N Cahode Méal Symbole Semiconduceur dopé P Srucure Semiconduceur dopé N Anode Cahode 1ère approximaion Cours d'élecronique 15

2 Universié Eas possibles d'une diode Passane : Bloquée : ud ~ 0 e id > 0 ud < 0 e id ~ 0 i D > 0 u D > 0 u D < 0 i D = 0 Cours d'élecronique 16

3 Universié Caracérisique d'une diode idéale C'es une courbe ypiquemen non-linéaire... i D (ma) Cee approximaion n'es valable que si, à l'éa passan, ud es peie devan les aures ensions du circui. Passane Bloquée u D (V) Noez ouefois que si nous limions le domaine considéré à ud < 0 ou à id > 0, cee courbe eslocalemen linéaire. Cours d'élecronique 17

4 Universié Sans diode... u2 = R i1 Noez la conversion couran-ension! i 1 i 2 = 0 R Cours d'élecronique 18

5 Avec diode : Redressemen simple alernance 1 Universié Redressemen posiif : u1 > 0 ==> i1 > 0 e u2 = R i1 i 1 i 2 = 0 R u1 < 0 ==> i1 = 0 e u2 = R i1 = 0 Cours d'élecronique 19

6 Universié Redressemen simple alernance 2 Redressemen négaif u1 > 0 ==> i1 = 0 e u2 = R i1 = 0 i 1 i 2 = 0 R u1 < 0 ==> i1 < 0 e u2 = R i1 Cours d'élecronique 20

7 Déeceur de crèe, ou redresseur filré Universié Nous souhaions obenir une ension coninue négaive à parir d'une alimenaion alernaive : i 1 i 2 = 0 R C Quand la diode es bloquée, la décharge de C dans R doi êre la plus faible possible avan le reour du signal. Pour parvenir à ce résula, vous choisirez RC >> T, la période de u1(). Cours d'élecronique 21

8 Universié Redressemen double alernance Ce monage "en pon à diodes" perme un meilleur ransfer de puissance vers le signal redressé. i 1 R Cours d'élecronique 22

9 Conformaion de signal 1 : sans diode Universié Filre R-C sandard, soumis à un carré de période T ~ RC R i 1 i 2 = 0 C Cours d'élecronique 23

10 Conformaion de signal 2 : avec diode Universié Si, par exemple, nous souhaions une décharge plus rapide, il suffi de prendre R1C << RC ~ T R 1 << R R i 1 i 2 = 0 C Cours d'élecronique 24

11 Diode réelle Une caracérisique exponenielle (donc non-linéaire) i D i D (ma) Diode passane : ud/ut id = IS (e -1) Universié ut = 25.8 mv à 300 K u D Passane ut = kb T qe -23 kb = J/K -19 qe = C U A Bloquée u D (V) Avalanche -I f U D0 UD0 ~ 600 mv (Si à 300 K) UD0 ~ 200 mv (Ge à 300 K) Cours d'élecronique 25

12 Linéarisaion (polarisaion) d'un composan non-linéaire Imposer un poin de repos sur la courbe, où celle-ci es quasimen une droie. u D i D i D (ma) Passane Universié Au voisinage du poin de repos (coninu), le composan a un comporemen linéaire. U D0 u D R D i D I D Poin de repos Il peu êre remplacé par son modèle de Thévenin, don la résisance inerne es la résisance dynamique au poin de repos (quie poin). Bloquée U D u D (V) dud did = RD = UT ID Pour simplifier, nous pouvons supposer RD = 0 e/ou UD = UD0 Cours d'élecronique 26

13 Zone de charge d'espace dans une diode bloquée Universié Dans les semiconduceurs, les poreurs de charge son aussi bien des élecrons (e-) que des rous (e+). Zone de dépléion Au voisinage d'une joncion, les élecrons envahissen les rous e oue une zone se rerouve dépourvue de poreurs libres. Elle forme une peie capacié. Anode P N Cahode Dans cee zone règne un for champ élecrique qui chasse les poreurs. Ce champ es encore augmené par une polarisaion inverse. Méal Semiconduceur dopé P Avec rous Semiconduceur dopé N Avec élecrons L'exenion de la zone de charges (fixes) d'espace de par e d'aure de l'inerface dépend de la différence des dopages. Cours d'élecronique 27

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