diode à jonction diode à jonction –rappels montages de bases –redressement –détection...

Diode à jonction

Diode à jonction – Rappels

Montages de bases– Redressement– Détection d’enveloppe– Restauration de la valeur continue

Rappels diode à jonction

Équations et courbes ID=f(VD)Symbole électroniqueModèles

– Modèle diode idéale– Modèle diode simplifiée– Polarisation

Symbole

Symbole de la diode

A K

A=> ANODE

K=> CATHODE

Vd

Rappels

Courbes

ID=F(VD)Vseuil 0,6V

Vbreak 40V

VD

ID

Vseuil

Vbreak

1e KT

qVD

IsatID

Rappels

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

Modèle Diode idéal

Si VD >= 0 passante ,résistance nulle

Si VD < 0 bloquée, résistance infinie

VDVD

ID

Rappels

Modèle diode simplifiée

Si VD <Vseuil => ID =0Sinon ID=(VD-Vseuil)/RD

Vseuil

ID

VD

RD1

Vseuil

Rappels

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

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

Montages de bases

Redressement simple alternanceRedressement doubles alternances

– A deux diodes

– A quatre diodes

Détection d’enveloppeÉcrêtage et protectionGénérateur d’impulsionsRestaurateur de niveau

Redressement simple alternance

Montage à une diode et graphe temporel

Montages de base

dttVmT

Umoyen

T

2

0

sin1 VmUmoyen

Redressement double alternances

Montage à 2 diodes et graphe temporel

VmUmoyen 2dttVm

TUmoyen

T

2

0

sin2

Montages de base

Vseuil

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

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

Détection d’enveloppe

Courant de chargeEquation de déchargePente Période T

e RCT

VmVc

RCVm

Montages de base

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

Écrêtage et protection

Limite la tension de sortie à +/- VDEx: protection entrées AOP

Montages de base

Écrêtage et protection

Limitation du signal de sortie– Vmax = Vcc +VD, Vmin =-VD– Ex: protection circuits contre les surtensions

Montages de base

Exemples protections

Mesure du courant moteur– Si le shunt R2, s’ouvre : entrées AOP = +/-VD

Montages de base

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

Générateur d’impulsions

Si RC <<T, le montage dérive l’entréeLa diode écrête l’impulsion négative

Montages de base

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

Diode Zener

Diode Zener– Rappels

Montages de base– Régulateur de tension– Écrêtage

Rappels diode Zener

Équations et courbes ID=f(VD)Symbole électroniqueModèles

– Modèle diode simplifiée– Polarisation

Symbole diode Zener

Symbole de la diode Zener

A K

VD

VZ

Courbes Zener

ID=F(VD) identique diode jonction

Diode fortement dopée Vz faible

VD

ID

Vseuil

Vbreak=Vz

1e KT

qVD

IsatID

Rappels

RappelsRappels

Fonctionnement Zener

La diode zener se comporte:– En sens direct comme une diode classique– En sens inverse en diode zener

Ex: Zener 2,5V

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

Modèle Zener simplifié

On s’intéresse à la caractéristique inverse

VZ

IZ

VZ0

RZ1

VZ

VZ0

Polarisation diode Zener(1)

Intersection avec la droite de charge

VZ

IZ

VD0

RZ1

V

RV

VZVD0 ID0

ID0

Polarisation diode Zener(2)

En utilisant le modèle simplifié

VZ0

ID0

VD0

RZRVZVID

00

RZR

RZVRZR

RVZVD 00

Montages de base

Écrêtage et protection (idem diode)Régulateur de tension

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

Régulateur de tension(2)

Deux façons de voir:– Interprétation graphique– Calculs avec modèle simplifié

Interprétation graphique (1)

Application du théorème de Thévenin

VLIZ

ILIE

RLRRLVEETH

RLRRLR

RTH

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

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

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

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

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