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Diode à jonction
Diode à jonction – Rappels
Montages de bases– Redressement– Détection d’enveloppe– Restauration de la valeur continue
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Rappels diode à jonction
Équations et courbes ID=f(VD)Symbole électroniqueModèles
– Modèle diode idéale– Modèle diode simplifiée– Polarisation
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Symbole
Symbole de la diode
A K
A=> ANODE
K=> CATHODE
Vd
Rappels
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Courbes
ID=F(VD)Vseuil 0,6V
Vbreak 40V
VD
ID
Vseuil
Vbreak
1e KT
qVD
IsatID
Rappels
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Polarisation
Polarisation directe: si VD >Vseuil =>
Si VD< Vseuil =>ID=0
Polarisation inverse:VD<0 => ID=0Si VD > Vz alors claquage de la jonction
Vd
ID
11 ee VT
VDKT
qVD
IsatIsatID
Rappels
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Modèle Diode idéal
Si VD >= 0 passante ,résistance nulle
Si VD < 0 bloquée, résistance infinie
VDVD
ID
Rappels
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Modèle diode simplifiée
Si VD <Vseuil => ID =0Sinon ID=(VD-Vseuil)/RD
Vseuil
ID
VD
RD1
Vseuil
Rappels
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Polarisation de la diode(1)
Point de fonctionnement:– Intersection de la droite de charge et la
caractéristique de la diode simplifiée
Vseuil Vseuil
ID
VD
RD1
ID0
VD0
VD0
Rappels
ID0
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Polarisation de la diode(2)
Droite de charge:Caractéristique diode:
On a alors:ID
VD0
VseuilVD
RD1
ID0
E
RDE
RVDEID
RDVseuilVDID
RRDVseuilEIDO
RDIOVseuilVDO
Rappels
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Montages de bases
Redressement simple alternanceRedressement doubles alternances
– A deux diodes
– A quatre diodes
Détection d’enveloppeÉcrêtage et protectionGénérateur d’impulsionsRestaurateur de niveau
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Redressement simple alternance
Montage à une diode et graphe temporel
Montages de base
dttVmT
Umoyen
T
2
0
sin1 VmUmoyen
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Redressement double alternances
Montage à 2 diodes et graphe temporel
VmUmoyen 2dttVm
TUmoyen
T
2
0
sin2
Montages de base
Vseuil
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Redressement double alternances
Montage pont de Gretz:– Avantage transformateur sans point milieu– Désavantage: perte de 2xVseuil– 4 diodes au lieu de 2
2xVseuil
Montages de base
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Détection d’enveloppe
Redressement et filtrage– V2>Vs => diode passante, C se charge VsV2
– V2<Vs => diode bloquée , C se décharge
Montages de base
Vs
RC
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Détection d’enveloppe
Courant de chargeEquation de déchargePente Période T
e RCT
VmVc
RCVm
Montages de base
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Taux d’ondulation
taux d’ondulation:Approximation sur une période
Vmax
VminVmoyen
VmoyenVVtaux minmax
TRCVmVVV minmax
VmoyenVVtaux minmax
VmoyenVVtaux minmax
VfVmT
VVmRC
Montages de base
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Écrêtage et protection
Limite la tension de sortie à +/- VDEx: protection entrées AOP
Montages de base
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Écrêtage et protection
Limitation du signal de sortie– Vmax = Vcc +VD, Vmin =-VD– Ex: protection circuits contre les surtensions
Montages de base
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Exemples protections
Mesure du courant moteur– Si le shunt R2, s’ouvre : entrées AOP = +/-VD
Montages de base
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Exemples protections
Entrées portes logique : Vcc=5V,Vss=0V– U1 comparateur de deux signaux analogiques– Si V1 > V2 => +12V, Si V2>V1 =>-12V
V1V2
Montages de base
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Générateur d’impulsions
Si RC <<T, le montage dérive l’entréeLa diode écrête l’impulsion négative
Montages de base
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Restaurateur de niveau
Après la première alternance négative:– C1 se charge à Vc = 2V
En régime établi Vs = Ve+Vc– Ve = -2V =>Vs= 0V, Ve=4V=>Vs=6V
Vc
Vs
Ve
Montages de base
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Diode Zener
Diode Zener– Rappels
Montages de base– Régulateur de tension– Écrêtage
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Rappels diode Zener
Équations et courbes ID=f(VD)Symbole électroniqueModèles
– Modèle diode simplifiée– Polarisation
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Symbole diode Zener
Symbole de la diode Zener
A K
VD
VZ
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Courbes Zener
ID=F(VD) identique diode jonction
Diode fortement dopée Vz faible
VD
ID
Vseuil
Vbreak=Vz
1e KT
qVD
IsatID
Rappels
RappelsRappels
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Fonctionnement Zener
La diode zener se comporte:– En sens direct comme une diode classique– En sens inverse en diode zener
Ex: Zener 2,5V
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Modèle Zener idéal
Si VZ >0 => passante, résistance nulleSi VZ0<VZ<0 => bloquée,résistance infinieSi VZ0 =VZ => passante,résistance nulle
VZ
IZ
VZ0
VZ
IZ
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Modèle Zener simplifié
On s’intéresse à la caractéristique inverse
VZ
IZ
VZ0
RZ1
VZ
VZ0
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Polarisation diode Zener(1)
Intersection avec la droite de charge
VZ
IZ
VD0
RZ1
V
RV
VZVD0 ID0
ID0
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Polarisation diode Zener(2)
En utilisant le modèle simplifié
VZ0
ID0
VD0
RZRVZVID
00
RZR
RZVRZR
RVZVD 00
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Montages de base
Écrêtage et protection (idem diode)Régulateur de tension
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Régulateur de tension (1)
Ce montage consiste à réguler VL:
– En fonction de VE• Régulation amont (ligne) =>
– En fonction de la charge IL• Régulation aval (charge) =>
VLIZ
ILIE
VEVL
ILVL
VE VL
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Régulateur de tension(2)
Deux façons de voir:– Interprétation graphique– Calculs avec modèle simplifié
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Interprétation graphique (1)
Application du théorème de Thévenin
VLIZ
ILIE
RLRRLVEETH
RLRRLR
RTH
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Interprétation graphique (2)
SI VE varie ETH varie: régulation amont– La droite de charge se déplace parallèle à elle
même
RTHETH2
2ETH 1ETH
RTHETH1
VZVZ
IZ
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Interprétation graphique (3)
RL varie : régulation aval– la droite de charge pivote autour d’un point
fixe : – Si =>
ETH E
RVE
VZVZ
IZ
RVE
RTHETHIZ
RL EVZ
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Calculs modèle simplifié (1)
Application du théorème de Millman
Régulation amont:
Régulation aval :
IL
VZ0
IZ
VZ0 VZ
RZRRZRIL
RZRRZVE
RZRRVZ
VZ 0
RZRRZ
VEVZ
RZRRZR
ILVZ
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Conditions limites
La diode ne régule plus lorsque IZ=0Cela se produit quand:
– IL est maximum : ILMax
– VE est minimum : VEMin
On en déduit En pratique on défini un IZMinR devient:
IL
VZ0
IZ
VZ0 VZ
ILMaxVZOVEMinR
IZMinILMaxIZMinRZVZOVEMin
R
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Exercice : Régulation zener
On désire obtenir une tension régulée VL 7,5VPour cela on utilise une diode zener dont les
caractéristiques sont les suivantes:– VZ= 7,5V pour IZ= 20mA et RZ=10
VE varie entre 15 et 25V IL varie entre 0 et 15mAQuestions:
– Trouver la tension interne VZ0 de la diode
– Dimensionner R en prenant Izmin = ILmax/3
– Calculer les coefficients de régulation amont et aval