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DIODES
 DIODE A JONCTION PN
 DIODE ZENER
 DIODES ELECTROLUMINESCENTES LED
 PHOTODIODE
 AUTRES DIODES
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DIODE A JONCTION PN
 Création d’une jonction PN
 Polarisation d’une jonction PN
 Caractéristique statique d’une diode
 Point de fonctionnement d’une diode
 Limitation d’emploi d’une diode
 Applications de la diode
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CREATION D’UNE JONCTION PN
ID
ZCE
Trous majoritaires
Electrons majoritaires
Im
A l’équilibre:
l ID l = l Im l

I = l ID l - l I m l = 0
I = l ID l - l Idrift l = 0
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POLARISATION D’UNE JONCTION PN
Sens passant
Sens bloquant
l ID l > l I m l
l Im l > l ID l
I = l ID l - l Im l
I = l Im l - l ID l
Courant important
Courant faible
 diode à jonction PN ou diode semiconductrice
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POLARISATION D’UNE JONCTION PN
 diode à jonction PN ou diode semiconductrice
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CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)
Relation représentant les deux états de la diode SC

 Vd
VT
I d  I S 
e 1



anode
+ Vd -
cathode
Is est le courant inverse de saturation .
VT est la tension thermodynamique qui vaut VT = kT/e (k est la
constante de Boltzmann, T la température absolue en K et e la
charge électrique élémentaire. A 25°C, VT = 25mV;
n est le coefficient d’émission. Il dépend du matériau, voisin de 1
dans les diodes au Ge, et compris entre 1 et 2 dans les diodes au Si.6
CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)
Relation représentant les deux états de la diode SC
Polarisation directe

 Vd
VT
I d  I S 
e 1



sens passant: Vd > 0 ; Vd >> VT

 VVd
Id  IS  e T






sens bloquant: Vd < 0 ; Vd << VT
I d = - IS
Polarisation inverse
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CARACTERISTIQUE STATIQUE I(V)
Caractéristiques réelle et idéale d’une diode SC
Polarisation directe
i
i
+
i
i
+
Is
v
ideal
v
Caractéristique réelle d’une diode SC
v
Caractéristique idéale d’une diode SC
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POINT DE FONCTIONNEMENT
 Polarisation d’une diode SC  déterminer Id et Vd ?
 Droite de charge  Id f(Vd)
Le pt.  des 2 courbes est appelé le pt. de fonctionnement Q
Rs
I
diode
Vs
(0, Vs/Rs) saturation
Q (pt. de fonctionnement)
blocage
(?,?)
(Vs,0)
V
I
+
V
-
+
-
éq. droite de charge
Vs = RsI + V
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LIMITATION D’EMPLOI D’UNE DIODE
Pour un fonctionnement normal d’une diode SC
I
A ne pas dépasser:
Courant maximal: I < IM
IM
Tension inverse maximale:
ZF
VIM
VI < VIM
VM
ZF
V
Puissance maximale: (effet Joule)
 Hyperbole de dissipation maximale
II
Température de la jonction:
Si  tj = 200 °C
Ge  tj = 100 °C
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APPLICATIONS DE LA DIODE
Fonctionnement en redresseur
Tension
Alternative
Tension
Alternative
Adaptée
Tension
Variable
A signe
Constant
Tension
Continue
Non
Régulée

Récepteur
Dispositif
de
régulation
Dispositif
de
filtrage

Dispositif
de
redressement
V(t)=Asinωt
Transformateur
Comment obtenir une tension continue à partir
d’une tension alternative?
Tension
Continue
Régulée
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APPLICATIONS DE LA DIODE
Fonctionnement en redresseur
12
APPLICATIONS DE LA DIODE
Fonctionnement en redresseur
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DIODES ELECTROLUMINESCENTES
LED = Light Emitting Diodes
Polarisation directe
+
p
n
_
recombinaison électron-trou dans la jonction avec émission de lumière
hn = DE
La lumière émise dépend du gap
GaX
Eg (eV)
GaP
2,25
vert
GaAs
1,43
rouge
GaSb
0,68
I.R.
GaAsxP1-x
gap variable
DIODES ELECTROLUMINESCENTES
GaP
Eg = 2,3 eV
vert (gap indirect)
GaN
GaAs
Eg = 1,4 eV
rouge (gap direct)
GaAs1-xPx
1,4 ≤ Eg ≤ 2,3 eV
DIODES ELECTROLUMINESCENTES
Diode bleue 1992 (Nichia Chemical - Japon)
GaN - InGaN
LED bleue : GaN
445 - 485 nm
Nakamura
DIODES ELECTROLUMINESCENTES
réflecteur
DIODES ELECTROLUMINESCENTES
DIODES ELECTROLUMINESCENTES
Décoration de Noël 2004
vitrine de ‘Sachs’
5th Avenue - N.Y.
50 flocons de neige géants
72.000 LEDs
7m
Diode Laser
dopage ‘n’ >> dopage ‘p’
Inversion de population dans la zone dépeuplée
au-delà d’une tension seuil
Pierre Aigrain - 1958
p
e-
+
p+
n
e-
Diodes laser = hétérojonctions
p
n
GaAs
1,4 eV
Eg = 1,9 eV
émission dans la couche de GaAs
AlxGa1-xAs
Guide d ’onde n1 ≠ n2
p+
n
laser
p
+
AlxGa1-xAs
Diode Laser
face
réfléchissante
face
semi-réfléchissante
émission
laser
Jonction
Diode laser
pointeur laser
Imprimante laser
compact disque