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DIODE La diode (du grec di deux, double ; odos voie, chemin) est un composant é

DIODE La diode (du grec di deux, double ; odos voie, chemin) est un composant électronique. C'est un dipôle non-linéaire et polarisé (ou non-symétrique)Le sens de branchement de la diode a donc une importance sur le fonctionnement du circuit électronique.Sans précision ce mot désigne un dipôle qui ne laisse passer le courant électrique que dans un sens. Ce dipôle est appelé diode de redressement lorsqu'il est utilisé pour réaliser les redresseurs qui permettent de transformer le courant alternatif en courant unidirectionnel. Sommaire  1 Historique  2 Symbole  3 Fabrication  4 Fonctionnement théorique o 4.1 Caractéristique o 4.2 Principe de fonctionnement o 4.3 Autres types de diode  5 Applications des diodes o 5.1 Électronique o 5.2 Électrotechnique Historique Le premier dispositif capable de laisser passer le courant électrique dans un sens, tout en le bloquant dans l'autre, fut découvert en 1874 par Karl Ferdinand Braun avec un cristal de galène. Cet appareil est aujourd'hui connu sous le nom de diode à pointe(Une diode à pointe est un type de diode composé d'un bloc de matériau semi-conducteur placé en contact avec une pointe d'un matériau métallique.Les diodes à pointe ont été utilisées comme détecteurs pour la réception des signaux radio et radar. Elles ont une tension de seuil et une capacité très faibles.), bien que le terme diode n'ait été proposé qu'en 1919 pour la diode à vide1. Jagadish Chandra Bose l'utilisa pour la détection des ondes radio, et ce système fut largement diffusé dès les débuts de la radiodiffusion, dans les années 1920, dans le poste à galène. Au début du XXe siècle, on utilisait des redresseurs à oxyde de cuivre ou au sélénium pour la conversion du courant alternatif en courant continu. Cette utilisation persista dans la plus grande partie du siècle pour la charge des batteries. En 1901, Peter Cooper Hewitt (en) inventa le redresseur à vapeur de mercure, utilisé pour les applications de puissance jusqu'aux années 1970. À la même époque, recherchant à améliorer la détection des ondes radio, John Fleming mettait au point le premier tube électronique, la diode à vide, dont la cathode, chauffée, émet des électrons que l'anode peut capter, tandis que le contraire n'est pas possible. C'est à l'époque du premier essor de l'électronique, autour des industries du téléphone et de la radio, que les ingénieurs adoptent le terme de diode pour un tube électronique à deux électrodes, tandis que la triode, inventée en 1906, en a trois. La diode à semi-conducteur au germanium ou au silicium vient remplacer les tubes à vide après la Seconde Guerre mondiale. Leur chute de tension dans le sens direct (sens passant) est moins élevée à courant égal et elles sont plus pratiques à mettre en œuvre, n'exigeant pas de courant de chauffage. Cependant, les diodes à vide persistent tant que le tube électronique reste l'élément actif des appareils : elles fournissent une tension compatible avec les autres tubes, et l'alimentation des circuits doit de toutes façons fournir un courant de chauffage des filaments. Le développement des semi-conducteurs a entraîné la création de nombreuses variétés de diodes, exploitant les caractéristiques de la jonction P-N, ou, dans le cas des diodes électroluminescentes, des propriétés annexes du matériau. Symbole Fabrication A : représente l'anode, reliée à la jonction P. K : représente la cathode, reliée à la jonction N. Les diodes sont fabriquées à partir de semi-conducteurs(Un semi- conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants.). Leur principe physique de fonctionnement est utilisé dans de nombreux composants actifs en électronique. Une diode est créée en accolant un substrat déficitaire en électrons c'est- à-dire riche en trous (semi-conducteur type P) à un substrat riche en électrons libres (semi-conducteur de type N ou métal). La plupart des diodes sont réalisées par la jonction de deux semi- conducteurs : l'un dopé « P » l'autre dopé « N ». La diode Schottky quant à elle est constituée d'une jonction semi- conducteur/métal. La connexion du côté P s'appelle l'anode ; celle du côté N ou métal porte le nom de cathode. Seule la diode Gunn échappe totalement à ce principe : n'étant constituée que d'un barreau monolithique d'arséniure de gallium, son appellation diode peut être considérée comme un abus de langage. Pour les diodes cylindriques, le côté de la cathode est généralement repéré par un anneau de couleur. D'autre formes de repérage existent selon la nature de l'encapsulation de ces composants. Fonctionnement théorique La diode est un dipôle à semi-conducteur (jonction P-N), qui possède deux régimes de fonctionnement : bloqué et passant.Ces régimes de fonctionnement ne sont pas contrôlable directement, mais dépendent de la tension Vak aux bornes de la diode et de l'intensité du courant Id(courant direct, peu aussi s'écrire If avec F pour Forward) la traversant. Caractéristique Caractéristique réelle Caractéristique réelle d'une diode. Lorsque la diode est bloquée, Id n'est pas complètement nul mais vaut quelques nA (courant de fuite). Vseuil est une donnée fournie par les constructeurs et vaut typiquement :  0,3 V pour les diodes au germanium ;  0,7 V pour les diodes au silicium. Pour une diode de « signal » (diode type « 1N4148 »), l'équation mathématique entre la tension « Vj » aux bornes de la diode et le courant « I » qui la traverse est la suivante : avec :  Vo= 26 mV à T = 293 K (T : température de jonction)  Io= constante spécifique au type de diode considéré (Io a la dimension d'un courant) Modélisation de la diode à l'aide de la caractéristique : À l'aide de la caractéristique on peut modéliser une diode passante par l'association d'une force électromotrice Us(la tension de seuil) qui s'oppose au passage du courant en série avec une résistance Rd(la résistance dynamique). La diode dont la caractéristique dans le sens passant est représentée ci-dessus peut être modélisée par l'association de Us= 0,72 V et Rd= 25 mΩ. La résistance dynamique de la diode est la pente de sa caractéristique. Dans certain cas il sera judicieux de négliger l'un ou l'autre de ces paramètres :  la tension de seuil si elle est faible par rapport aux autres tensions du montage ;  la résistance dynamique si la chute de tension qu'elle provoque est faible devant les tensions du montage. Lorsque la diode est dite idéale, on suppose que ces deux paramètres sont nuls. Caractéristique idéale Caractéristiques techniques Principe de fonctionnement Lors de l'aboutement des deux cristaux, les électrons surabondants de la partie N ont tendance à migrer vers la partie P pour y boucher les « trous ». Il se crée alors une zone sans porteur de charge, isolante, appelée zone de déplétion. Il existe donc, à l'équilibre thermodynamique, une différence de potentiel entre la partie N et la partie P (dite potentiel de jonction) ; celle-ci est de l'ordre de 0,7 V pour les diodes à substrat silicium, 0,3 V pour le germanium et les diodes Schottky ; elle est plus importante pour certains substrats type III-V comme GaAs ou les diodes électroluminescentes. Le champ électrique est maximal aux abords de la jonction, dans une zone appelée zone de charge d'espace, ZCE. Si maintenant l'on applique une tension positive côté N et négative côté P, la jonction « se creuse » : les électrons de la section N sont attirés vers l'extrémité du barreau, un phénomène symétrique se produit côté P avec les trous : la ZCE(zone de charge d'espace) s'étend, aucun courant ne peut circuler, la diode est dite « bloquée » ; elle se comporte alors comme un condensateur, une propriété mise à profit dans les varicaps, diodes dont la capacité varie en fonction de la tension inverse qu'on leur applique ; elles sont utilisées entre autres dans la réalisation d'oscillateurs commandés en tension (OCT, anglais VCO).  les paires électrons-trous créées dans le substrat à la suite de l'agitation thermique, accélérées par le champ électrique externe, vont pouvoir acquérir une énergie cinétique suffisante pour arracher, par choc contre le réseau cristallin, d'autres électrons, etc. (effet d'avalanche) ;  l'énergie du champ électrique devient suffisante pour permettre aux électrons de valence de passer en bande de conduction (effet Zener). Ces derniers franchissent la jonction par effet tunnel.  ces deux phénomènes, dont la prédominance résulte de la concentration en dopant, donnent lieu à l'apparition d'un courant inverse important et non limité, qui aboutit souvent à la destruction (claquage) du cristal par effet Joule. La diode présente en effet une résistance très faible dans cette plage de fonctionnement. La tension inverse à laquelle se produit le phénomène s'appelle tension d'avalanche (souvent notée VBR de l'anglais Voltage Breakdown Reversed)  Si ce courant est limité au moyen de résistances externes, la diode en avalanche se comporte alors, du fait de sa faible résistance interne, comme une référence de uploads/Histoire/ diode-expose-edem.pdf