Diodes Spéciales

tensions redressées filtrées.

Pour que la diode Zener fonctionne et assure son rôle de stabilisateur, il faut qu'un courant Iz

non nul circule en permanence dans ce composant, et ce quelque soient les variations de la

tention d’entrée CV et de la charge UR

IZ

IU

U

VC

Figure III.4. Stabilisation de tension avec diode Zener.

La résistance R assure le rôle de polarisation de la Zener, et elle sera calculée pour que la

condition énoncée ci-dessus soit remplie. Il faudra aussi veiller à ce que le courant ZI ne dépasse

pas le courant

ZI

max

.

• Calcul de R:

Cette résistance est calculée de telle sorte que le courant ZI , vérifie la condition suivante :

I

Z

min

≤

I

Z

≤

I

Z

max

Supposons

zr = (caractéristique verticale), la tension U doit rester constante et égale à

0

ZV .

CHELBI Hassen

41

ISET Nabeul

On a

V

C

=

I

Z

V

Z

−

R

−

I

U

La condition

I

I≤

Z

Z

max

impose dans les conditions les plus défavorables

V

(

C

=

V

C

,

I

U

max

=

0) :

V

C

V

Z

−

max

R

≤

I

Z

max

Soit :

R

V

C

≥

−

V

Z

max

I

Z

max

La

condition

I≥

I

Z

Z

min

V

(

C

=

V

C

,

I

U

min

=

I

U

max

)

:

impose

dans

les

condition

les

plus

défavorables

V

C

V

Z

−

min

R

≥

I

Z

min

+

I

U

max

Soit :

R

• Qualité de la stabilisation:

V

C

≤

min

+

I

Z

min

−

V

Z

I

U

max

On peut définir deux coefficients de stabilisation pour caractériser ce montage. En effet, la

tension de sortie va varier lorsque la tension d'entrée et / ou la charge vont varier. On distingue

deux coefficients

• Stabilisation amont: ce coefficient est représentatif de la sensibilité du montage aux

variations de la tension non régulée CV . et ceci à charge constante (IU =cte), c'est le rapport:

kv



= 



dU

dV







C I

U

=

cte

• Stabilisation aval: ce coefficient est représentatif de la variation de la tension de sortie quand le

courant dans la charge varie (Ru,, varie), et ceci à tension d'entrée constante (V c =cte), C'est le

rapport:

ki



= 



dU

dI







U VC cte

=

CHELBI Hassen

42

• Exemple

Dans le même montage de la figure III.4. remplaçant la diode Zener par son modèle

équivalent, on obtient le schéma de la figure III.5.

ISET Nabeul

IU

VC

Vz

Figure III.5.

Remarquons que de point de vue des petites variations, toute tension constante se comporte

comme un court-circuit.

Notons les variations des grandeurs électriques:

=

dU u dI

;

U

=

;

iu dV

C

=

vc

• Calcul de

vk :

On a le schéma équivalent (Fig.III.6) pour des variations nulles de la charge, donc du courant

Ui

. Le coefficient de stabilisation amont est donnée par

=

kv

u

vc













=

0

iU

=

R

Z

+

R R

Z

≈

R

Z

R

CHELBI Hassen

43

ISET Nabeul

vC

u

Figure III.6

• Calcul de ki

On a le schéma équivalent (Fig.III.7) pour des variations nulles de la tension non régulée vC

Le coefficient de stabilisation aval est donnée par :

=

k

1







u

i







U vc

=

0

=

RR

Z

+

R

Z

R

≈

R

Z

Iu

u

Figure III.7

2. Diodes électroluminescentes:

2.1. Caractéristiques:

Ces diodes spécifiques à base d'arséniure de gallium ont la propriété d'émettre de la lumière

dans une bande de fréquence déterminée par les caractéristiques du matériau employé quand elles

sont traversées par un courant direct.

CHELBI Hassen

44

ISET Nabeul

IF

VF

Figure III-8 Diode électroluminescente

Il en existe de diverses couleurs (jaune, orangé, rose, rouge, vert, infrarouges). Leur rendement

lumineux est assez faible. On les utilise avec un courant direct d'environ 10 à 20 mA.

La tension de coude de ces composants est plus élevée que pour les diodes standard, et elle

dépend de la couleur.

2.2. Utilisations:

Les utilisations des LED sont de plus en plus nombreuses, car ces composants sont plus fiables

que des lampes à incandescence, et leur rendement est un peu meilleur.

On les rencontre partout où on a besoin de témoins lumineux, et de plus en plus, associées en

matrices pour remplacer des grosses lampes (feux tricolores de circulation par exemple), ou pour

faire des panneaux d'affichage électroniques (heure, température, publicités diverses ).

Les diodes à infrarouges servent beaucoup dans les télécommandes d'appareils TV / HIFI. On

les utilise alors avec des forts courants pulsés.

3. Autres types :

Il existe encore beaucoup d'autres variétés de diodes. Citons entres autres :

•

les diodes Schottky, à jonction métal / semi-conducteur; elle est très rapide. Elle est très

utilisée dans les circuits logiques rapides (TU Schottky).

CHELBI Hassen

45

ISET Nabeul

•

les diodes Vari cap : on utilise la variation de la capacité de jonction avec la polarisation

inverse dans des oscillateurs ou des circuits d'accord. On fait alors facilement varier la

tension d'oscillation ou d'accord en modifiant la tension de polarisation. On obtient un

condensateur dont la capacité est fonction de la tension inverse appliquée selon une loi du

type :

C

=

C

0.

+

C

+

1

2

1

invV

•

les diodes électroluminescentes : les électrons libres traversant la jonction se

recombinent avec des trous.

Lors de cette recombinaison, ils perdent de l'énergie. Dans les autres diodes cette

énergie est dissipée en chaleur, mais dans les diodes les électrons libres traversant la

jonction se recombinent avec des trous. Les électroluminescentes (DEL, LED) elle est tra

nsformé en radiation lumineuse.

LED Rouge

LED Verte

LED Jaune

VF ≥ 1,6 V

VF ≥ 2 V

VF ≥ 2,2V

pour IF = 20mA

pour IF = 20mA

pour IF = 20mA

4. Application :

Exercice 1 :

La diode Zener présente un comportement similaire à la diode normale en sens direct. Par

contre en sens inverse le courant ne passe pratiquement pas jusqu'à une tension dite "Zener", puis

à partir de cette valeur de tension, le composant présente une résistance dynamique pratiquement

nulle. Figure III-9.

Figure III-9

CHELBI Hassen

46

ISET Nabeul

• Représentez ce comportement sur un graphique courant-tension. En utilisant le modèle

simplifié des diodes et des diodes Zener (chute de tension constante de Uj = 0.7 V dans le

sens direct et, pour les diodes Zener, chute de tension constante Uz dans le sens inverse),

étudiez le comportement des circuits suivants en traçant un diagramme de la tension de

sortie en fonction du temps.

Donnée : v1 : signal triangulaire symétrique ±5 V

Corrigé :

Modes de fonctionnement de la diode Zener :

2.1. On déduit le diagramme v2(t) suivant :

CHELBI Hassen

47

ISET Nabeul

2.2. On déduit le diagramme v2(t) suivant :

• Application numérique : V1crête/2 = 5 V < Uz => la diode Zener n’est jamais en mode de

conduction inverse. Allure de V2 en fonction du temps :

• 2.3 Cas semblable à 2.2, sauf que la diode D élimine les alternances négatives de la source

V1.

v1(t) < 0.7 V => D est bloquée => ID = 0 => V2 = 0

0.7 V £ v1(t) => D conduit

=> V2 = (V1-0.7)

= 0.99 (V1 - 0.7) tant que V2 < Uz

CHELBI Hassen

48

ISET Nabeul

V2 = Uz = 6 V dès que la diode Zener conduit en mode inverse

• 2.4 Si au départ vC(0) = 0 et V1 = 0 :

0 £ t £ T/2 : v1(t) ³ 0 => D est bloquée => I = 0, C ne se charge pas

=> vC(t) = 0 => v2(t) = v1(t) - vC(t) = v1(t)

T/2 £ t £ 3T/4 : dès que v1(t) £ -0.7 V D conduit

=> v2(t) = -0.7 V et vC(t) = v1(t) + 0.7 V.

D ne conduit que dans un sens donc tant que

=

< 0 et donc jusqu’à la crête

négative du triangle. A cet instant VCmin = V1min - 0.7 V = -4.3 V

t > 3T/4 : D se bloque dès que la pente de v1(t) s’inverse => i(t) = iC(t) = 0

=> vC(t) = cst = VCmin => v2(t) = v1(t) - VCmin = v1(t) + 4.3 V

CHELBI Hassen

49

ISET Nabeul

ECUE n° 1 : Electronique Générale

Chapitre 4

Transistor Bipolaire

Nombre d’heures/chapitre : 5h

Cours intégré

Système d’évaluation : Continu

OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT :

• Connaître les composants élémentaires de l’électronique et leurs applications dans les

fonctions de base

• Prendre en compte les limitations et des caractéristiques d'un composant réel,

• Savoir exploiter un document constructeur.

CONTENU THEORIQUE :

Dans ce chapitre en examine les notions de base de l’effet transistor tout en gardant la

description de différent mode de commande d’un transistor en fonction du courant de base ce qui

nous permet de tracé et interpréter les caractéristiques de transistor que se soit c’elle de l’entrée

ou bien c’elle de la sortie.

CHELBI Hassen

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