Poly Diodes

Download Poly Diodes

Post on 04-Jul-2015

904 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>Licence de Libre Diffusion des Documents -- LLDD version 1</p> <p>Ce document peut tre librement lu, stock, reproduit, diffus, traduit et cit par tous moyens et sur tous supports aux conditions suivantes: tout lecteur ou utilisateur de ce document reconnat avoir pris connaissance de ce qu'aucune garantie n'est donne quant son contenu, tout point de vue, notamment vracit, prcision et adquation pour toute utilisation; il n'est procd aucune modification autre que cosmtique, changement de format de reprsentation, traduction, correction d'une erreur de syntaxe vidente, ou en accord avec les clauses ci-dessous; des commentaires ou additions peuvent tres insrs condition d'apparatre clairement comme tels; les traductions ou fragments doivent faire clairement rfrence une copie originale complte, si possible une copie facilement accessible. les traductions et les commentaires ou ajouts insrs doivent tre dats et leur(s) auteur(s) doi(ven)t tre identifiable(s) (ventuellement au travers d'un alias); cette licence est prserve et s'applique l'ensemble du document et des modifications et ajouts ventuels (sauf en cas de citation courte), quelqu'en soit le format de reprsentation; quel que soit le mode de stockage, reproduction ou diffusion, toute personne ayant accs une version numrise ce document doit pouvoir en faire une copie numrise dans un format directement utilisable et si possible ditable, suivant les standards publics, et publiquement documents, en usage. la transmission de ce document un tiers se fait avec transmission de cette licence, sans modification, et en particulier sans addition de clause ou contrainte nouvelle, explicite ou implicite, lie ou non cette transmission. En particulier, en cas d'inclusion dans une base de donnes ou une collection, le propritaire ou l'exploitant de la base ou de la collection s'interdit tout droit de regard li ce stockage et concernant l'utilisation qui pourrait tre faite du document aprs extraction de la base ou de la collection, seul ou en relation avec d'autres documents.</p> <p>Toute incompatibilit des clauses ci-dessus avec des dispositions ou contraintes lgales, contractuelles ou judiciaires implique une limitation correspondante du droit de lecture, utilisation ou redistribution verbatim ou modifie du document.</p> <p>http://bat8.inria.fr/~lang/licence/</p> <p>2</p> <p>Table des matiresTable des matires................................................................................................................................................. 1 Introduction........................................................................................................................................................... 3 Principe de fonctionnement.................................................................................................................................. 5 La jonction PN .................................................................................................................................................... 5 quilibre sans gnrateur ................................................................................................................................ 6 Avec un gnrateur en sens direct................................................................................................................... 7 Avec un gnrateur en sens inverse ................................................................................................................ 8 Caractristiques lectriques................................................................................................................................. 9 Caractristique lectrique................................................................................................................................ 9 Caractristique directe (Vd &gt; 0) ...................................................................................................................... 9 Autour de zro :............................................................................................................................................. 11 quation : ...................................................................................................................................................... 11 Effet de la temprature :................................................................................................................................ 12 Schma quivalent............................................................................................................................................... 13 Modlisation n1 : la diode idale ............................................................................................................... 13 Modlisation n2 : diode avec seuil .................................................................................................................. 14 Modlisation n3 : diode avec seuil et rsistance.............................................................................................. 15 Exemple dutilisation des 3 modles de la diode .............................................................................................. 16 Premier cas : E = 200 V et R = 1000 ......................................................................................................... 17 Deuxime cas : E = 2 V et R = 1000 ......................................................................................................... 18 Troisime cas : E = 2 V et R = 2 . .............................................................................................................. 20 Utilisation.......................................................................................................................................................... 22 Paramtres essentiels des diodes ....................................................................................................................... 22 Diodes de redressement..................................................................................................................................... 23 Caractristiques physiques ............................................................................................................................ 23 Redressement simple alternance ................................................................................................................... 24 Redressement double alternance ................................................................................................................... 25 Avec transfo double enroulement ou transformateur point milieu ......................................................... 25 Avec pont de Gratz...................................................................................................................................... 26 Filtrage .......................................................................................................................................................... 27 Redressement simple alternance ............................................................................................................... 27 Redressement double alternance ............................................................................................................... 29 Fonctionnement des diodes et transformateurs ............................................................................................. 31 Alimentations doubles symtriques .............................................................................................................. 31 Doubleur de tension .......................................................................................................................................... 32 Diodes Zener........................................................................................................................................................ 33 Caractristique .............................................................................................................................................. 33 Schma quivalent : ...................................................................................................................................... 34 Modle hydraulique de la diode Zener.......................................................................................................... 35 Rgulation de tension........................................................................................................................................ 36 Diodes avalanche contrle............................................................................................................................ 39 Caractristiques physiques ............................................................................................................................ 39 Protection contre les surtensions ................................................................................................................... 39 Mise en srie de diodes ................................................................................................................................. 39 Diodes de redressement rapides ........................................................................................................................ 40 Notions de charge recouvre ......................................................................................................................... 40 Utilisation...................................................................................................................................................... 40 Diodes de signal ................................................................................................................................................ 41 Caractristiques physiques ............................................................................................................................ 41 Dtecteur de crte.......................................................................................................................................... 41 Dtection AM.................................................................................................................................................... 42 crtage des surtensions ................................................................................................................................... 43 Diodes lectroluminescentes ............................................................................................................................. 43 1</p> <p>Caractristique .............................................................................................................................................. 43 Utilisation...................................................................................................................................................... 43 Autres diodes................................................................................................................................................. 44 Les symboles des diffrentes diodes................................................................................................................... 45 Exercices .............................................................................................................................................................. 46 Solutions............................................................................................................................................................... 57</p> <p>2</p> <p>IntroductionLa diode est le composant lectronique de base : on ne peut pas combiner du silicium dop plus simplement. Son fonctionnement macroscopique est celui d'un interrupteur command par une tension (Vd) qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens.</p> <p>Figure 1 Analogie hydraulique de la diode Cette proprit lui ouvre un champ d'applications assez vaste en lectronique dont les plus courantes sont : Le redressement du courant alternatif issu du secteur ; la rgulation de tension laide de diodes Zener, qui ont un comportement de source de tension quasi idale. La fonction diode a exist bien avant l'arrive du silicium : on utilisait alors des diodes vide (les lampes ou tubes, voir Figure 2) dont le fonctionnement tait bas sur l'effet thermolectronique. Le silicium a apport une amlioration de la fiabilit du composant, une rduction de son encombrement, une plus grande simplicit d'utilisation et une rduction de prix.</p> <p>Figure 2 Diode tube </p> <p>3</p> <p>La jonction PN est un lment fondamental de llectronique. En modifiant certains paramtres (concentration en impuret, gomtrie de la jonction, etc.) on obtient des composants diversifis utilisables dans de nombreux domaines dont le classement succinct est le suivant : Diodes de redressement et de llectronique de puissance o Diodes de redressement classique, o Diodes avalanche contrle, o Diodes rapides de commutation et de rcupration, o Diodes haute tension, etc. Diodes de signal dans le domaine gnral o Diodes rapides1 o Diodes faible courant de fuite, etc. Diodes utilises en avalanche inverse o Diodes stabilisatrices de tension (diodes Zener ), o Diodes de rfrence, o Diodes de protection, etc. Diodes de llectronique rapide o Diodes tunnel et backward, o Diodes Schottky, o Dioses varicap, o Diodes PIN, o Diodes gunn, o Dioses Impatt, etc. Diodes de loptolectronique o Diodes lectroluminescentes LED, o Diodes laser, o Photodiodes, o Photopiles, o Cellules photovoltaques, etc. Autres dispositifs o Thermistance, o Varistances, o Cellules photorsistantes, o Cellules de Hall, etc.</p> <p>Dans les pages qui suivent, nous nous intresserons seulement aux diodes de redressement et aux diodes Zener.</p> <p>1</p> <p>Les diodes rapides de signal peuvent travailler des frquences leves aussi bien en rgime de petits signaux quen rgime de commutation. 4</p> <p>Principe de fonctionnementLa jonction PN</p> <p>Figure 3 Jonction PN Un matriau semi conducteur est compos datomes qui possdent 4 lectrons sur la couche extrieure (atome quadrivalent). Le matriau semi conducteur le plus employ lheure actuelle est le silicium. Considrons un petit morceau de silicium. Si on en dope une partie avec des atomes 5 lectrons priphriques, le semi conducteur devient de type N, c'est--dire que les des porteurs majoritairement prsents dans la maille cristalline sont des lectrons. Si lon dope l'autre partie avec des atomes 3 lectrons priphriques, le silicium devient de type P, c'est--dire que les charges mobiles majoritaires sont des trous (positifs) dans cette rgion du silicium. On a cre une jonction PN, qui est la limite de sparation entre les deux parties. Nous avons fabriqu une diode jonction.</p> <p>5</p> <p>quilibre sans gnrateur</p> <p>Figure 4 quilibre au niveau de la jonction PN sans champ lectrique extrieur. Au voisinage de la jonction, les trous de la zone P vont neutraliser les lectrons libres de la zone N (il y a diffusion des charges). Ce phnomne va s'arrter quand le champ lectrique...</p>