ELECTRONIQUE 3D
L'ELECTRONIQUE FACILE ET AMUSANTE

LES DIODES

- Dis Jacky, si tu me parlais de la diode !


- Bon si tu veux, mais vu que ce site est de l'électronique fastoche à mettre entre toutes les mains, je ne vais te parler que de choses importantes, de manière que tu puisses t'en servir sans les détériorer. Je commence tout de même par un petit rappel sur les atomes. Tu as vu au début du site ce que sont les atomes et en particulier les électrons. Si un doute s'installe dans ta boite à méninges, tu repars en page 1. ICI 
 
- Tu oublies que je suis premier de ma classe !

- Eh dis donc je viens de recevoir ton bulletin scolaire du 3 ème trimestre... Chapeau bas Monsieur Nicolas... Chapeau bas... Les appréciations de l'équipe pédagogique sont: - Excellent élève... Excellent trimestre... Excellente année... BRAVO 
Bon revenons à nos moutons... Dans la nature, il y a les bons conducteurs d'électricité et les mauvais conducteurs, ces derniers sont appelés isolants. Il y a aussi des conducteurs plus ou moins bons, et là se situent les semi-conducteurs. Les matériaux semi-conducteurs utilisés en électronique sont souvent le germanium et le silicium. Le germanium n'est plus guère utilisé, vu que les composants fabriqués avec ce matériau supportent mal la température (leurs caractéristiques changent une fois 80 degrés environ). Le silicium lui, tient mieux en température et garde ses caractéristiques. 
 
- Les diodes sont donc des semi-conducteurs en silicium. 
 
- Voilà... C'est cela même dans la majorité des cas. Tel qu'il est dans la nature, le silicium n'est pas utilisable en électronique, pour améliorer sa conductivité, il faut y introduire dirons-nous "des impuretés". Ces impuretés sont des atomes étrangers, et cette action s'appelle le "Dopage". Les impuretés sont souvent des atomes d'arsenic où de bore. Avec l'arsenic, on obtient du silicium de type P (positif) et avec le bore du silicium de type N (négatif).  
Supposes Nicolas, que l'on assemble par fusion deux morceaux de silicium l'un de type P et l'autre de type N que se passe-t-il à ton avis.  
 
- Humm. Heeuu...  Attends cela y est ... Tu m'as dit l'autre jour que dans la nature les atomes étaient électriquement stables, donc si l'on assemble deux semi-conducteurs de type électriquement opposés, les électrons majoritaires de l'un vont se recombiner avec les électrons minoritaires de l'autre. 
 
- Et bien voilà, tu viens de créer une diode de type P-N.  Effectivement, les électrons vont se recombiner dans la région du contact et créer ainsi une faible zone de jonction (également appelé zone de déplétion). Les électrons plus éloignés de cette zone n'ont pas assez d'énergie pour faire de même, car cette zone une fois réalisée se comporte en quelque sorte comme un isolant. 
Figure 1

Le symbole de la diode PN

Le sens du courant est le sens conventionnel 
- Et maintenant, j'en fais quoi de ta diode ? 
 
- Avant de te montrer l'utilisation de la diode, un petit rappel sur le sens du courant. Dans la réalité, les électrons vont du moins au plus, c'est le sens réel, le sens conventionnel veut qu'ils émigrent du plus au moins... Pour cette démo, je parle avec le sens réel des électrons... 
 
Regardes donc ces montages : 
Bis répétita... Pour cette démo je parle avec le sens réel des électrons.
Montage 1 : 
 
- La Cathode (N) (négatif) de la diode est câblée coté moins de la pile (sens direct). Je te disais plus haut que les électrons de la diode les plus éloignés de la jonction n'avaient pas assez d'énergie pour se combiner totalement. 
Mais si l'on apporte de l'énergie avec les électrons d'une pile, ce surplus d'énergie permet à ceux-ci de franchir la jonction, les électrons vont du moins vers le plus de la pile en traversant la diode, un courant s'établit et la lampe va s'allumer. Ce surplus d'énergie se paie, car il y a une perte de tension qui est de 0,7 volts environ pour une diode au silicium. (0,3 pour une diode au germanium). 
 
Montage 2 : 
 
La cathode (N) (négatif) de la diode est câblée coté plus de la pile. (sens inverse).  Les charges de la pile et de la diode étant opposées, elles vont donc s'attirer entre elles, les électrons de la diode vont donc se diriger vers les extrémités de celle-ci et cela aura pour effet d'épaissir la jonction. Ainsi câblée aucun courant ne circule (ou très peu) et la lampe reste éteinte.  
En résumé, une diode laisse passer le courant dans un seul sens si la tension dépasse le seuil de conduction, qui est d'environ 0,65 volt. 
 
Retour au sens conventionnel du courant... 
 
Un exemple typique de l'utilisation de la diode est la protection d'un appareil alimenté par pile. Une inversion de polarité peut se produire lors d'un changement de pile (mauvaise manipulation), comme l'appareil risque d'être détruit par cette inversion, il est judicieux de mettre une diode de protection entre la pile et l'appareil. 
 
Sur le montage 3, la diode protège une diode LED. 
- Nicolas, j'ai choisi ce montage pour que tu calcules la valeur de la résistance, sachant que la tension de service de la LED est de 2 Volts et consomme 20 milliampères, avec une alimentation de 9 volts. 

 
Alors ça c'est de l'électronique fastoche... R=U/I. La tension U au bornes de la résistance est de 9-(2+0,6) = 6,4 volts donc R = 6,4/0,020 = 320 ohms... Ou simplement R = 9-(2+0,6)/0,020 = 320 ohms 

- Très bien... C'est juste pour voir si tu as bien compris qu'il y a une chute de tension aux bornes de la diode (0,6 volts dans le calcul) et qu'il faut en tenir compte...  

- La chute de tension est de 0,6 volt pour les diodes au silicium et 0,3 pour les diodes au germanium.

- Très bien... 
 
Utilisation de la diode: 
 
Entre autre: 
 
1- Redressement d'un signal alternatif: (Pont à diodes). 
La tension alternative d'un transformateur doit être redressée pour obtenir une tension continue. (voir sur le web). 
2- Diode de protection.
En A: Diode en série... Si la pile est montée à l'envers, la diode ne conduit plus... 
En B: Diode en parallèle. Si la pile est montée à l'envers la diode devient passante créant un court-circuit faisant fondre le fusible. 
En C: Diode de protection d'un transistor. La bobine du relais crée un courant induit susceptible d'endommager le transistor. 
- Cette diode est aussi à mettre dans les montages HI-FI ou il y a un relais, et ceci même si le relais n'est pas commandé par un transistor. En effet sans cette diode, la commutation du relais se fait entendre dans les enceintes. 
 
3- La diode peut être utilisée en capteur de température, en effet sous un courant constant la tension de seuil varie en fonction de la température. 
4- Dans les appareils radio. (diode de détection). 
5- Stabilisateur de tension. (diode Zener). 
Types de diodes: Entre autre: 
 
Diodes de redressement genre 1N 4001- 1N 4002 - 1N 4007.. Etc... Diodes de détection (poste radio). Genre OA 85 - OA 95 - AA119... Etc... 
Diodes de commutation genre 1N 914 - 1N 4148 - BAX 13 (rapide)... Etc 
Diodes de puissance (doive être montées sur radiateur). 
Diodes en pont (redressement tension alternative). 
Diodes Zéner (stabilisation de tension) 
Diodes Varicap (BA102, BA104, BB112) etc. (diodes à capacité variable)... 
 
 
Paramètres importants de la diode: (à ne pas dépasser) 
Ces paramètres sont à respecter sous peine de trépas de la diode. 
 
1- Courant direct de la diode. 
2- La tension inverse maximale admissible. 
3- Courant de surcharge en mode impulsionnel. 
4- La puissance dissipée. 
 
Test de la diode : 
 
- La plupart des multimètres de nos jours ont la fonction "Test diode". Dans le sens passant le multimètre indique la tension de seuil dans l'autre, il doit indiquer "OL". C'est-à-dire qu'aucun courant ne doit passer si tel n'est pas le cas la diode est réputée Morte. 
- Si la fonction "test diode" n'est pas présente sur le multimètre prendre la fonction Ohmmètre. Dans un sens le courant passe, mais pas dans l'autre. Sinon, la diode est réputée morte...
Comportement de la diode en courant continu:

1- La diode seule: Pour qu'un courant puisse s'établir il est nécessaire que la tension de la source U soit supérieure d'au moins 0,6 V (seuil de conduction de la diode). La tension aux bornes de R est égale à UR = U -0.6 V et l'intensité est égale à I = UR/R. La diode D dissipera une puissance P = 0,6xI. Si l'intensité dépasse la valeur limite de la diode celle-ci chauffe jusqu'au claquage de celle-ci.

2- Diodes en série: Pour qu'un courant puisse s'établir il est nécessaire que la tension de la source U soit supérieure 3x 0,6 V soit 1,8 V. En effet les tensions de seuil s'ajoute dans ce type de montage. Dans ce cas, la tension aux bornes de R est égale à UR= U-1,8 V. Pour l'intensité I = UR/R. La puissance totale dissipée dans les 3 diodes est égale à 1,8xI.

3- Diodes montées en parallèle: Ce montage ne présente aucun intérêt, en effet le seuil de conduction des diodes varie d'une diode à l'autre (tolérance des composants). Le courant I circulera en premier dans la diode présentant la tension de seuil le moins élevé, cela entraînera un courant quasi nul dans les autres diodes.

4- Utilisation en courant alternatif: Voir les redresseurs et doubleurs de tension ICI et les liens en bas de page.
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