• Utilisation des diodes

    Bonjour!

    Dans ce post, j'explique l'utilisation que l'on fait des diodes dans un circuit.

     

    Mais premièrement qu'est-ce qu'une diode?

    Une diode est le plus simple des semi-conducteurs.

    Généralement, une diode c'est deux morceaux de silicium dopés accolés ensemble.

    Un morceau est dopé positivement alors que l'autre morceau est dopé négativement.

     

    La conductibilité électrique du silicium dépend des impuretés dans ses cristaux.

    Pour augmenter la conductibilité du silicium, il faut donc augmenter ses impuretés. Pour cela, on le mélange à un autre composé

    chimique. C'est ce qu'on appelle doper le silicium. Pour plus d'info sur le dopage, mettre les mots silicium et dopage dans Google.

    Selon le produit chimique utilisé, on dopera le silicium négativement, dans ce cas on parle d'un composé ou substrat de type N,

    ou on le dopera positivement, alors on parlera d'un composé ou substrat de type P.

     

    Une diode, c'est donc simplement  un composé de type N accolé à un composé de type P.

    Une diode conduit le courant dans un seul sens. 

    La particularité de la diode est de conduire le courant que dans un seul sens.

    La diode a une polarité. Sa borne positive s'appelle l'anode (A) et sa borne négative s'appelle la cathode (K).

    À la jonction des deux composés N et P, il se forme une barrière d'énergie.

    Pour que les électrons puissent franchir cette barrière d'énergie, il faut une tension minimum de 0.7 volt aux bornes de la diode. 

     

    Noter que pour des produits électroniques alimentés par une pile de 1.5 volts,

    on utilisera plutôt des diodes au germanium qui ont un voltage de jonction de seulement 0.3 volt.

     

    Lorsqu'on achète des diodes, les points importants sont :

    • la tension inverse de crête  (reverse breakdown voltage) est le voltage maximum supporté quand la diode ne conduit pas
    • le courant direct (forward current) est le courant maximum qui peut passer dans la diode
    • la puissance de dissipation (power dissipation) est l'énergie que la diode peut dissiper en watt
    • la tension Zener (pour les diodes Zener uniquement) est le voltage qui sera aux bornes de la diode Zener.

     

    Voici maintenant quelques différents types de diode

     

    Les bricoleurs en électronique utiliserons principalement les diodes électroluminescentes,

    les diodes de signal,  les diodes redresseuses, les diodes Zener et les photodiodes.

     

    La diode électroluminescente

    La diode électroluminescente ou simplement DEL est aussi très connue sous son nom anglais LED pour Light Emitted Diode.

    Les DELs viennent en différentes couleurs, jaune, rouge, verte, bleue et aussi en lumière blanche. Il y a aussi la DEL infrarouge.

     

    Comme toute diode, une DEL a une polarité qu'il faut respecter.

    La cathode (patte la plus courte et/ou la patte près du méplat) est la borne négative.

     

    Ci-dessous, l'image montre comment placer une del sur la broche 3 d'un Timer 555.

    Cabler une DEL en sortie (broche 3) d'un Timer 555. 

     

    La diode de signal

    La diode de signal sert à contrôler les petits signaux.

    La diode de signal 1N4148 est très populaire dans le bricolage électronique d'amateur.

    La diode 1N4148 supporte une tension inverse de 100 volts et son courant direct maximum est de 450 milliampères.

     

    Voici ci-dessous un exemple d'utilisation des diodes de signal. Deux diodes 1N4148 permettent d'ajuster le ratio d'un 555.

    Moduler le ratio T1 / T2 d'un timer 555 

    Moduler le ratio T1/T2, c'est faire de la modulation par largeur d'impulsion (en anglais Pulse Wide Modulation (PWM)).

    Le potentiomètre RV1 de 100K modifie uniquement le ratio T1/T2. Il ne modifie pas la fréquence d'oscillation du 555.

    J'ai mis en gros trait rouge le chemin de charge du condensateur à gauche et son chemin de décharge à droite.

     

    Quand la tige de RV1 est complètement tournée dans le sens anti-horaire, le courant doit traverser R1 + RV1, soit 101K pour charger

    le condensateur mais il n'aura qu'à traverser la résistance R2 d'une valeur de 1K pour décharger le condensateur C1.

    Si au contraire, la tige de RV1 est tournée à fond dans le sens horaire, le condensateur C1 se chargera au travers de R1, une

    résistance de 1K. Mais il se déchargera au travers de RV1 + R2, soit une valeur de résistance totale de 101K.

    Temps de charge et de décharge de C1 

    Moduler le ratio permet de faire varier l'intensité d'une lampe ou de faire varier la vitesse d'un moteur

    qu'on placerait sur la sortie du 555, c'est-à-dire sur la broche 3. Pour une lampe ou un moteur il faudrait

    sans doute utiliser un transistor comme le 2N3055 car la broche 3 ne peut fournir que 200 mA maximum.

    Le transistor 2N3055 peut prendre jusqu'à 15 ampères, 60 volts et peut dissiper 115 watts de puissance.

     

    La diode redresseuse

    La diode redresseuse s'appelle ainsi car elle sert principalement à redresser la tension.

    Que signifie redresser la tension? Bien une radio, un lecteur de CD, de DVD ou de Blue-Ray, une télévision

    ne fonctionne pas sur un voltage de 110 volts ou 220 volts avec du courant alternatif.

    Ils fonctionnent tous en réalité sur du voltage de 6 à 12 volts en courant continu.

     

    Mais voilà! On branche la radio ou la télévision dans la prise murale et la prise murale fournit une tension alternative.

    Il faut donc transformer la tension alternative en tension continu et c'est là que la diode redresseuse se met au travail.

     

    Premièrement, on abaisse la tension de 110 ou 220 volts à une tension de 6 à 12 volts en utilisant un transformateur.

    Après le transformateur, un pont de diodes redresseuses, redresse la partie négative de la tension alternative.

    Utilisation des diodes pour redresser la tension alternative 

    Mais ce n'est pas encore du courant continu. C'est plutôt du courant pulsé.

    Redressement de la tension alternative avec des diodes 

    On fera se rejoindre le sommet de chaque pulse en utilisant le condensateur C1. Le condensateur choisi aura un temps de décharge

    plus long que le durée de temps entre deux sommets de pulse. Ensuite, un circuit intégré régulateur de tension atténuera l'ondulation

    de la tension continue à sa sortie. Pour diminuer davantage la composante ondulatoire qui reste sur le voltage à la sortie du

    régulateur de tension, un autre condensateur C2 est ajouté au circuit.

     

    Au final, on aura un voltage de 6 ou 12 volts en courant continu avec une petite ondulation de plus ou moins quelques millivolts.

     

    La diode Zener

    La diode Zener est une diode conçu pour être brancher à l'envers dans un circuit.

    Sa borne négative, la cathode, sera connecté au côté positif de l'alimentation électrique.

    La diode Zener est utilisée pour réguler la tension. Il faut toujours utiliser une résistance en série avec la diode Zener

    pour limiter le courant qui la traverse. Le courant traversant la diode Zener peut varier à l'intérieur d'une certaine limite.

    Ceci permet en plaçant une charge en parallèle avec une diode Zener, de faire varier la résistance de la charge mais en

    gardant toujours la même tension à ses bornes. C'est la diode Zener qui absorbera la variation de courant.

    Pour plus d'information sur le fonctionnement d'une diode Zener, visiter Wikipédia.

     

    Ci-dessous, un circuit régulateur de tension shunt à diode Zener.

    Circuit régulateur shunt à diode Zener 

     

    Ci-dessous, un circuit régulateur de tension série à diode Zener. 

    Circuit régulateur de tension série à diode Zener

     

    Les autres types de diode

    La diode Schottky est une diode qui a un voltage de conduction plus faible qu'une diode ordinaire.

    Le voltage d'une diode ordinaire est de 0.7 volt alors que celui de la diode Schottky est de l'ordre de 0.15 à 0.45 volt.

    Une diode Schottky a une une jonction métal - semi-conducteur lui permettant de commuter très rapidement.

    Pour plus d'information sur ce type de diode, voir ici.

     

    La diode transil est utilisé pour supprimer les pointes de tension en permettant le passage d'un fort courant électrique.

     

    La diode de coupure est utilisé pour couper le sommet des crêtes de tension positives ou négatives à une valeur choisie.

     

    La diode de serrage porte un nom pas vraiment représentatif de sa fonction. Le nom "diode de décalage" expliquerait

    mieux l'usage de cette diode. La diode de serrage sert à décaler positivement ou négativement une tension.

    Pour faire cela, une source de tension est placée en série avec la diode. Pour mieux comprendre les circuits de coupure

    et de serrage avec des diodes, jeter un coup d'oeil sur ce fichier PDF en anglais qui explique comment ces circuits fonctionnent.

    Noter qu'en anglais un circuit de coupure est un clipping circuit et qu'un circuit de serrage est un clamping circuit.

     

    La diode laser est utilisé dans les lecteurs de CD, de DVD et de blue-ray.

    Elles sont aussi utilisées dans les pointeurs laser et les télécommunications par fibre optique.

     

    La photodiode est une diode qui lorsqu'on l'expose à la lumière produit un courant électrique.

    Une photodiode permet donc de détecter la lumière. 

     

    Noter que pour détecter la lumière, il y a aussi le phototransistor, le LASCR (Light activated SCR) et la photorésistance.

     

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  • Commentaires

    1
    Jeudi 26 Janvier 2017 à 09:15
    Je suis très satisfait et convaincu de votre explication
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