Caractéristiques courant-tension d une diode PN But: Relever et tracer les caractéristiques directe et inverse d une diode à jonction PN au germanium. Comparer les fonctionnements de ces diodes. Composants Matériels 1 diode 1N4007 1 alimentation continue réglable 1 diode 0A95/05 ou 1N918 1 voltmètre 1 résistance 1 KΩ 1 ampèremètre Montages : + A 1 K! R + + U U 0-30 V Uf V D (1N4007) Fig. 3 + D (1N4007) A U + U 0-30 V V Ur + R 1 K! Fig. 4
Etapes : 1- Les caractéristiques d utilisation non destructives des diodes sont : IFmax = 1 A Pmax = 1.1 W UR(inv)max = 1000 V 2- Circuit de la fig.2 réalisé. 3- Réglage de l alimentation pour avoir une chute de tension VF = 0.1 V aux bornes de la diode D. 4- L intensité du courant IF traversant la diode D est de 0 ma. 5- La valeur de la résistance directe de la diode D est de : RF = U/I = 0.1/ 0 = infinie 6- Tableau 1 : VF[V] IF[mA] RF 0 0 0 0.1 0 infini 0.2 0 infini 0.3 0 infini 0.4 0.009 44 KΩ 0.5 0.12 4.16 KΩ 0.6 1.2 500 Ω 0.7 10.8 64.8 Ω 0.75 30.2 24 Ω 7- Circuit de la fig. 4 réalisé. 8- Réglage de l alimentation pour avoir une chute de tension Vr = 2 V aux bornes de la diode D. 9- L intensité du courant Ir traversant la diode D est de 0.2 µa.
10- La valeur de la résistance directe de la diode D est de : RR = U/I = 2/0.0000002 = 10 MΩ 11- Tableau 2 Vr[V] Ir[µA] Rr 0 0 0 2 0.2 10 MΩ 5 0.5 10 MΩ 7 0.7 10 MΩ 10 1 10 MΩ 11 1.1 10 MΩ 12 1.2 10 MΩ 13 1.3 10 MΩ 14 1.4 10 MΩ 15 1.5 10 MΩ 18 1.8 10 MΩ 20 2 10 MΩ
12- Courbes faites avec les tableaux 1 et 2. En analysant cette courbe, on se rend bien compte de la tension à partir de laquelle, soit 0.7 Volt, la diode devient conductrice. (comme un interrupteur fermé) En analysant cette courbe, on se rend bien compte que quelle que soit la tension, un courant négligeable traverse la diode. La diode bloque le courant. (comme un interrupteur ouvert)
13- La tension de seuil de la diode est : Vo = env 0.7 volt. 14- Les résistances dynamiques dans les parties droites des caractéristiques sont : RF = VF / IF = 0.15/0.02 = 7.5 Ω Rr = Vr / Ir = 20/0.000002 = 10 MΩ 15- Pas à faire. 16- Branché une diode 0A95/05 dans la fig.3 3bis-Réglage de l alimentation pour avoir une chute de tension VF = 0.1 V aux bornes de la diode D. 4bis-L intensité du courant IF traversant la diode D est de 0 ma. 5bis-La valeur de la résistance directe de la diode D est de : RF = U/I = 0.1/ 0 = infinie 6bis- Tableau 3 : VF[V] IF[mA] RF[Ω] 0 0 0 0.2 0.3 666 0.3 0.6 500 0.4 1.4 285 0.5 2.8 178 0.6 4.1 146 0.7 5.1 137 0.75 5.1 147 0.8 5.8 137 0.9 7.1 126 1.5 16.4 91 1.6 18.5 86
7bis-Circuit de la fig. 4 réalisé. 8bis-Réglage de l alimentation pour avoir une chute de tension Vr = 2 V aux bornes de la diode D. 9bis-L intensité du courant Ir traversant la diode D est de 0 ma. 10bis- La valeur de la résistance directe de la diode D est de : RR = U/I = 2/0= impossible 11bis- Tableau 4 Rapport d expérience sur les diodes n 2 le 30 novembre 2006 Vr[V] Ir[µA] Rr 0 0 infini 2 0 infini 5 0 infini 7 0 infini 10 0 infini 11 0 infini 12 0 infini 13 0 infini 14 0 infini 15 0 infini 18 0 infini 20 0 infini
Rapport d expérience sur les diodes n 2 le 30 novembre 2006 12bis- Courbes faites avec les tableaux 3 et 4. En analysant cette courbe, on se rend pas bien compte de la tension à partir de laquelle, la diode devient conductrice. (comme un interrupteur fermé) car, en basse fréquence, le germanuim n est pas stable.
En analysant cette courbe, on se rend bien compte que quelle que soit la tension, un courant négligeable traverse la diode. La diode bloque le courant. (comme un interrupteur ouvert) 13bis- La tension de seuil de la diode est : Vo = env 0.3 volt. 14bis-Les résistances dynamiques dans les parties droites des caractéristiques sont : RF = VF / IF = 0.2/0.002 = 100 Ω Rr = Vr / Ir = 20/0= infinie 17- Les applications dans lesquelles on choisira des diodes au silicium seront, entre au tre, pour le redressement, et tout circuit avec de gros courants. Les diodes au ger- manium sont quand à elle principalement utilisées dans des circuits à haute fré- quence. 18- Modèles équivalents. Polarisation directe Polarisation inverse + + 7.5! 0.7 V 10 M! Vo=U 19- En conclusion je dirais que l on se rend compte par l expérience ce que l on avait vu en théorie, i.e que la diode se comporte comme un interrupteur dans un circuit selon que l on la branche en direct ou en inverse. Questions : 1- En polarisation directe, la résistance statique augmente lorsque le rapport Vf/If dimi- nue. 2- Une diode se comporte comme une résistance élevée aux tensions élevées. 3- L énoncé qui décrit le mieux la caractéristique d une diode au-delà du coude est: Le courant augmente rapidement 4- Lorsque le courant direct de la diode croît, la résistance directe Rf décroît. 5- Le courant circulant dans la diode en inverse est extrêmement faible. 6- La résistance inverse de la diode Rr est extrêmement élevée.