APPOCHE THEOQE LES COMPOSANTS ELECTONQES B6 LES OES ENE SOMMAE B6.1 Première approche B6.2 e la diode conventionnelle à la diode ener B6.3 Caractéristique tension courant d'une diode ener B6.4 Valeurs pratiques des tensions ener B6.5 Principales caractéristiques des diodes ener B6.6 Principales utilisations B6.7 Bibliographie B6.1 Première approche Selon la Méthode d'analyse, M. J.Neuenschwander * SYMBOLE Anode Cathode MAGE B6.1 FONCTON * SPECFCATONS * TYPES * TECHNOLOGE TLSATONS METHOE E CONTÔLE * La fonction principale d'une diode ener est de maintenir une tension constante à ses bornes. Ce sont des diodes stabilisatrices de tension. Puissance nominale P NOM. [W], Tension inverse (ou ener) nominale [V] et Courant ener maximal MAX. [A]. Toutes les diodes ener sont réalisées à l'aide de silicium. Les ener les plus courantes ont une P NOM. = 450mW La grosse majorité des diodes ener sont utilisées dans des circuits de commande faible consommation. Egalement comme circuit de limitation ou écrêtage. Ohmiquement, on mesure uniquement l'état de la jonction PN (ouvert ou courtcircuit). Pour mesurer les valeurs de sa caractéristique tension courant, il faut veiller à limiter le courant maximal admissible. l n'est peutêtre pas inutile de préciser ici qu'un bon praticien a besoin de connaître "par coeur" les indications suivies de l'astérisque * pour une pratique efficace du dépannage des circuits électroniques. EPSC.ch / Site Technique Electronique / Fichiers B*.pdf Version août 2000 ate conversion : 15/11/01 PAGE 1/ 5
APPOCHE THEOQE LES COMPOSANTS ELECTONQES B6 LES OES ENE B6.2 e la diode conventionnelle à la diode ener Plus fortement dopée que les diodes conventionnelles, un champ électrique relativement faible devient déjà suffisamment intense pour que les liaisons de covalence s'affaiblissent et se rompent. Les porteurs de charges (des éléments de dopage) ainsi libérés sont assez nombreux pour que le courant augmente brutalement et que la tension aux bornes de la diode ne varie pratiquement plus. C est ce qui est appelé l effet ener. champ électrique E V m champ électrique E V m MAGE B6.2 MAGE B6.3 Pour d autres diodes ener, il est possible que sous l'action du champ électrique interne, les porteurs de charges minoritaires (du silicium) de la zone isolante acquièrent une énergie suffisante pour qu'il puisse y avoir ionisation par choc, et, par effet d'avalanche, le courant croît extrêmement vite. La tension aux bornes de la diode ne varie pratiquement plus. C est ce qui est appelé effet d avalanche. MAGE B6.4 B6.3 Caractéristique tension courant d'une diode ener La caractéristique tension courant d une diode ener montre ces phénomènes. = f ( ) ans le sens direct : La diode ener se comporte comme une diode conventionnelle. 0,6V et le courant maximum direct dépend du circuit externe à la diode. ans le sens inverse : NOM. NOM. La diode présente une résistance très petite dès que la tension de claquage, ou tension ener, est atteinte. MAX. La diode est dans ce cas en conduction inverse, et il est impératif de limiter le courant dans celleci, avec une résistance en série, par exemple. ans ce cas, NOM (si MN < < MAX ) Nous pouvons également établir la valeur de la résistance interne que la diode présente au circuit. Nous parlons de résistance interne dynamique, qui se calcule selon la formule : YN = Si la tension inverse redescend en dessous de la valeur ener, la diode se bloque à nouveau. EPSC.ch / Site Technique Electronique / Fichiers B*.pdf Version août 2000 ate conversion : 15/11/01 PAGE 2/ 5
APPOCHE THEOQE LES COMPOSANTS ELECTONQES B6 LES OES ENE B6.4 Valeurs pratiques des tensions ener En pratique seul l'effet d'avalanche est possible pour les diodes dont la tension ener dépasse 10V. Ce qui à deux conséquences, la caractéristique de la diode est moins franche (la pente est plus grande) d'une part et le coefficient de température est positif d'autre part. Les diodes dont la tension ener est inférieure à 5V ont une jonction très mince et seul l'effet ener peut avoir lieu, ce qui entraîne que la caractéristique de la diode est plus raide et, de plus, ces diodes ont un coefficient de température négatif. avalanche α zener α α o MAGE B6.5 Entre 5V et 10V, les deux effets se combinent. La caractéristique est la plus raide ainsi que le coefficient de température qui peut être proche de zéro. Les diodes ener sont particulièrement indiquées pour les circuits dont la tension doit être très stable en température (V réf., par exemple). B6.5 Principales caractéristiques des diodes ener Nous pouvons repérer le fonctionnement de la diode ener, avec ses limites, sur la courbe caractéristique = f ( ) de la diode ener. MAGE B6.6 Nous avons vu que la valeur ener nominale est NOM donnée pour un courant ener nominal NOM.. MN. La diode ener présente une valeur de résistance interne dynamique très faible dans la zone de fonctionnement. En d'autres termes, pour une petite variation de la tension (=,) la diode modifie fortement le courant (=.) = 0,1Ω à 1Ω MAX. Enfin, en connaissant la puissance maximale que peut dissiper la diode, nous pouvons calculer le courant ener maximal qui peut traverser la diode. e la puissance maximale P MAX. nous tirons le courant ener maximum MAX.. P MAX. MAX. = NOM. EPSC.ch / Site Technique Electronique / Fichiers B*.pdf Version août 2000 ate conversion : 15/11/01 PAGE 3/ 5
APPOCHE THEOQE LES COMPOSANTS ELECTONQES B6 LES OES ENE e plus, il est possible de déterminer, comme pour les diodes conventionnelles, une valeur de résistance interne de la diode, soit de manière statique _STAT., soit de manière dynamique, en fonction des besoins. _YN. Ce dernier point nous amène à considérer la diode ener selon la même technique d'approximation utilisée pour les diodes conventionnelles: iode ener idéale: euxième approximation: = MAGE B6.7 Lors du dépannage, il peut être suffisant de considérer la diode ener dans un circuit comme une diode ener idéale. Par contre, dans la conception et le calcul de circuits électroniques, il est souvent nécessaire de prendre en compte la valeur de la résistance interne. B6.6 Principales utilisations MAGE B6.8 Les diodes ener sont utilisées pour leur propriété de maintenir une tension constante à leurs bornes : Les circuits de stabilisation de tension ou "régulateur ener" ou les circuits générateurs de tension de référence. Le schéma est toujours semblable et consiste à relier une résistance en série avec la ener et de se connecter aux bornes de celleci pour obtenir une tension fixe. S ch fixe E ch MAGE B6.9 Pour le fonctionnement du montage, il est impératif que la diode zener fonctionne dans la zone de claquage, appelée également zone d'utilisation ener. l faudra pour cela contrôler si la tension d'entrée est suffisante et surveiller que le courant dans la zener ne descende pas en dessous d'un minimum, ce qui entraînerait le blocage de la diode. MN. zone d'utilisation petit grand MAGE B6.10 MAX. EPSC.ch / Site Technique Electronique / Fichiers B*.pdf Version août 2000 ate conversion : 15/11/01 PAGE 4/ 5
APPOCHE THEOQE LES COMPOSANTS ELECTONQES B6 LES OES ENE B6.7 Bibliographie Niveau étudiant: Ces pages sont inspirées du livre cicontre. Bonne lecture! ALBET PAL MALVNO Principes d'électroniques Paris McGrawHill 1988 (3e éd.) SBN: 2704211760 C. CMELLE &.BOGEON Guide du technicien en électronique Paris Hachette 1995 SBN: 2011668689 Collection ETAPES:.MEAT,.MOEA, L.ALLAY, J.P.BOS, J.LAFAGE,.LE GOFF Electronique analogique Paris Nathan 1992 SBN: 2.09.176893.6 Electronique numérique Paris Nathan 1993 SBN: 2.09.176117.6 Electronique de puissance Paris Nathan 1992 SBN: 2.09.176079 C.SEMONAE, A.TOSSANT égulation tome 1&2 Paris Nathan 1994 SBN T1: 2.09.1768953 SBN T2: 2091767042 Niveau ingénieur: Collection TATE 'ELECTCTE: (Presses Polytechniques et niversitaires omandes) FEEC E COLON & MACEL JFE ntroduction à l'électrotechnique LausannePP 1995 (7e éd.) SBN: 288074041X HANSE BÜHLE Electronique de réglage et de commande LausannePP 1990 (3e éd.) SBN: 2880740568 Electronique de puissance LausannePP 1978 (1ère éd.) SBN: 2604000172 églage de systèmes d'électronique de puissance Volumes 1, 2 et 3 LausannePP 1997 SBN: 2880743419 Vol.1 SBN: 2880743427 Vol.2 SBN: 2880743974 Vol.3 Convertisseurs statiques LausannePP 1991 SBN: 2880742307 EPSC.ch / Site Technique Electronique / Fichiers B*.pdf Version août 2000 ate conversion : 15/11/01 PAGE 5/ 5