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Cours Electronique analogique

Introduction - Diode

ISMIN 1A 2020-21

J.-M. Dutertre, B. Dhalluin, C. Dupaty https://www.emse.fr/~dutertre/enseignement.html

SEMI CONDUCTEURS : DIODES-TRANSISTRORS MOS

AOPChristian Dupaty – Jean Max Dutertre pour l’ EMSE

D’après un diaporama original de Thomas Heiser Institut d'Electronique du Solide et des Systèmes

Paramètres(coefficients)

Amplificationenpuissance

AmplificationetFiltrage:Conditionnement

ElectroniqueANALOGIQUE

ElectroniqueNUMERIQUE

Architectureanalogique–numérique–analogique

ConvertisseurAnalogiqueNumérique

ConvertisseurNumériqueAnalogique

Unitédecalcul

(DSP,Microcontrôleur,FPGA)

Instrumentation

Robotique

Communications

Multimédia

Systèmesinformatiques

Cartesmémoires

•Pourquoiquellesapplications?

Histoire des semi-conducteurs

1904 invention de la Diode par John FLEMING Premier tube à vide. 1904 Triode (Lampe) par L. DE FOREST Musée . C’est un amplificateur d'intensité électrique. 1919 Basculeur (flip-flop) de W. H. ECCLES et F. W. JORDAN .Il faudra encore une quinzaine d'années avant que l'on s'aperçoive que ce circuit pouvait servir de base à l'utilisation électronique de l'algèbre de BOOLE. 1937 Additionneur binaire à relais par G. STIBITZ 1942 Diodes au germanium Le germanium est un semi-conducteur, c'est à dire que "dopé" par des impuretés, il conduit dans un sens ou dans l'autre suivant la nature de cette impureté. Par l'association d'un morceau de germanium dopé positivement (P) et un morceau dopé négativement (N), on obtient une diode qui ne conduit le courant que dans un seul sens.

Et les transistors …

Le transistor à effet de champ a été inventé en 1925-1928 par J.E. Lilienfeld (bien avant le transistor bipolaire). Un brevet a été déposé, mais aucune réalisation n'a été possible avant les années 60.

1959 : MM. Attala, D. Kahng et E. Labate fabrique le premier transistor à effet de champ (FET)

•Parallèlementlepremierprototypedutransistorbipolaireestfabriquéen1947

En1947:lepremiertransistorbipolaire

En1957:lepremierCI(Texas-Instruments)

William Shockley (assis), John Bardeen, and Walter Brattain, 1948.

William Shockley 1910-1989 prix Nobel de physique 1956

Le premier récepteur radio à transistors bipolaires

En1971:lepremierProcesseur

4004 d’INTEL : 15/11/1971 (2250 Transistors Bipolaires, 108 KHz, 4bits)

Maisçanesefaitpastoutseul...

Contenuducoursd’électroniqueanalogique1

1. LesDiodesPolarisationExemplesd’utilisations

2. LesTransistorsàeffetdechamp(MOSFET)UtilisationenamplificateurUtilisationencommutation

3. Amplificateuropérationnel Généralités Montagesélémentaires

!Electronique:composantsetsystèmesd'application,ThomasL.Floyd,Dunod,2000

!Microélectronique,JacobMillman,ArvinGrabel,EdiscienceInternational,1994

!ELECTRONIQUEFondementsetapplicationsDUNOD2006

!ELECTRONIQUEANALOGIQUEVALKOVEducalivre1994

! Comprendre l’électronique par la simulation", Serge Dusausay, Ed. Vuibert

! Principes d’électronique", A.P. Malvino, Dunod

! Microelectronics circuits", A.S. Sedra, K.C. Smith, Oxford University Press

! CMOS Analog Circuit Design", P.E. Allen, D.R. Holberg

! Design of Analog CMOS Integrated Circuits", B. Razavi, McGraw Hill

Bibliographie

Diodes Mise en œuvre Aspects technologiques

Différentesdiodes:Symboles

DiodeZener

DiodeSchottky

DiodeVaricap

Diodeélectroluminescente(LED)

Anode«A» Cathode«K»

Eninversepourlarégulation

Pourlescommutationsrapide

A Kanode "k"athode

Diode/jonctionPN

161616

Diodesdesignal(ex1N914)

•Faibleintensité(jusqu’à100mA)•Faibletensioninverse(jusqu’à100V)•Souventtrèsrapides(trr<10ns) doncadaptéeàlacommutation•Boîtierverre(ouCMS)•L’anneaurepèrelacathode•Marquageleplussouventenclair

Diodesderedressement(ex1N400x)

•Forteintensité(1A)•Fortetensioninverse(jusqu’à1000V)•Lenteencommutation(trr>100ns) réservéeauxbassesfréquences•Boîtierplastique•L’anneaurepèrelacathode•Marquageleplussouventenclair

DiodesLEDs• Choisiespourleurcouleur,luminositéettaille

• LatensionVfdépenddelacouleur(énergie)

• L’intensitéestpulséepouraccroîtrel’efficacitélumineuse

• Bicoloresàdeuxoumulticoloreparcombinaisonsdecourants

• Isoléesouassemblées

Diodesdepuissance

UtiliséesgénéralementpourleredressementdepuissanceDanslesonduleursparexempleIF>100A

Autres diodes

• SCHOTTKY pour la commutation rapide en puissance et la faible chute Vf

• TRANSIL pour absorber les courants dues aux surtensions (protection aux décharges)

• PHOTODIODE polarisée en inverse c’est un convertisseur lumière/courant

2.LesDiodes

2.1Définition

" Caractéristiquecourant-tensiond’unediodeidéale:

Vd souspolarisation“directe”(“Vd≥ 0”),ladiode=court-circuit(i.e.conducteurparfait)

souspolarisation“inverse”(Vd<0)ladiode=circuitouvert

!Cetypedecomposantestutilepourréaliserdesfonctionsélectroniquestellesqueleredressementd’unetension,lamiseenformedessignaux(écrêtage,…).

!Ladiode(mêmeidéale)estuncomposantnon-linéaire

!ONNESAITPASFABRIQUERUNEDIODEIDEALE!!!!

2.2Caractéristiquesd’unedioderéelleàbasedeSilicium

hyp:régimestatique(tensionetcourantindépendantsdutemps)

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

Id[mA]

■PourVd<0,ladiodesecomportecommeunbonisolant:Is~1pA–1µA,oladiodeestdite“bloquée”odanscedomainesoncomportementestapproximativementlinéaireolecourant“inverse”,Is,augmenteaveclatempérature

comportementlinéaire

■PourVd>>~0.6v,lecourantaugmenterapidementavecunevariationàpeuprèslinéaireo ladiodeestdite“passante”o maisIdn’estpasproportionnelàVd(ilexisteune“tensionseuil”~Vo)

⎥⎥

⎢⎢

⎡−≅

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

sd eII

■Zone«ducoude»:Vd∈[0,~Vo]:augmentationexponentielleducourant

avec1≤m≤ 2(facteur“d’idéalité”)

VT=k•T/eàT=300K(26,85°C),VT=26mVe=1.610-19Coulomb,Tlatempératureen°Kelvink=1,3810-23J/K=ctedeBoltzmann

Is=courantinverse

■InfluencedeT:

Vd(àIdconstant)diminuede~2mV/°CiedéplacementdelacaractéristiqueId–Vdverslagauche

diodebloquée: Id=ISdoubletousles10°C

diodepassante:

(diodeenSi)

Vd-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

o lecomportementestfortementnon-linéaireo variationaveclatempératureo Rq:pourVd>>Vtleterme(-1)estnégligeable

■Zonedeclaquageinverse

Ordredegrandeur:

Vmax=quelquesdizainesdeVoltsàqqs1000V

# peutconduireàladestructionpourunediodenonconçuepourfonctionnerdanscettezone.

#Vmax=«P.I.V.»(PeakInverseVoltage)ou«P.R.V.»(PeakReverseVoltage)

claquagepareffetZenerouAvalanche

Limitesdefonctionnement:

IlfautqueVdId=Pmax

■Limitationenpuissance

VdId=Pmax

2.3Diodedansuncircuitetdroitedecharge

2.3.1Pointdefonctionnement

Val RL VR

Id,Vd,?

■ Commentdéterminerlatensionauxbornesd’unediodeinséréedansuncircuitetlecourantquilatraverse?

o IdetVdrespectentlesLoisdeKirchhoff(conservationd’énergie,loidesnœuds,loidesmailles)

o IdetVdsontsurlacaractéristiqueI(V)ducomposant

o Aupointdefonctionnementdeladiode,(Id,Vd)remplissentcesdeuxconditions

Val/RL

«Droitedecharge»

CaractéristiqueI(V)

2.3.2Droitedecharge

■LoideKirchoff:Ldal

d RVVI −

=→! =Droitedechargedeladiodedanslecircuit

o ConnaissantId(Vd)onpeutdéterminergraphiquementlepointdefonctionnement !procédurevalablequelquesoitlacaractéristiqueI(V)ducomposant!

o Onpeutaussi“calculer”lepointdefonctionnementendécrivantladiodeparunmodèlesimplifié.

Q=Pointdefonctionnement(Quiescent;pointdepolarisation)

2.4ModélesStatiquesàsegmentslinéaires

2.4.1.“Première”approximation:ladiode«idéale»

o Onnégligel’écartentrelescaractéristiquesréelleetidéaleo Cemodèleestsurtoututiliséenélectroniquenumérique

pente=1/Ri

●pasdetensionseuil●conducteurparfaitsouspolarisationdirecte●Vd<0:circuitouvert

diode“bloquée”0<⇔ dV

aldd VVI == ,0

■Schémaséquivalents:

0, == dial

d VRVI

diode“passante”0≥⇔ dI

↔ hyp:Id,Vdconstants

2.4.2Secondeapproximation

●tensionseuilVononnulle●caractéristiquedirecteverticale(pasde“résistancesérie”)●Vd<0:circuitouvert Vo

schémaséquivalents:

diode“passante”

0≥⇔ dI

Val<Vo Vd

oald VV

I =−

diode“bloquée”

od VV <⇔

aldd VVI == ,0

■Schémaséquivalents

Val>Vo

!PourunediodeenSi:Vo≈ 0,6-0,7V

2.4.33ièmeApproximation

●tensionseuilVononnulle●résistancedirecteRfnonnulle●Vd<0:résistanceRrfinie

Modélisation

pente=1/Rf

pente=1/Rr~0

Caractéristiqueréelle

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

■Schémaséquivalents

Val>Vo:

Val Rr

diodebloquéeVal<Vo:

od VV <⇔

Ridiodepassante

schémaséquivalents:

odd VVI ≥≥⇔ et 0

dfod IRVV +=→

☛Pourunediodeensilicium, Vo=0,6-0.7V,Rf~q.q.10Ω, Rr>>MΩ,

Remarques:

f IVR ≠

■Lechoixdumodèledépenddelaprécisionrequise.

■ Leseffetssecondaires (influencede la température,non-linéaritéde lacaractéristique inverse, etc.) sont pris en compte par des modèles plusévolués(modèlesutilisésdanslessimulateursdecircuitdetypeSPICE).

.model D1N757 D(Is=2.453f Rs=2.9 Ikf=0 N=1 Xti=3 Eg=1.11 Cjo=78p M=.4399 + Vj=.75 Fc=.5 Isr=1.762n Nr=2 Bv=9.1 Ibv=.48516 Nbv=.7022 + Ibvl=1m Nbvl=.13785 Tbv1=604.396u) * Motorola pid=1N757 case=DO-35 * 89-9-18 gjg * Vz = 9.1 @ 20mA, Zz = 21 @ 1mA, Zz = 7.25 @ 5mA, Zz = 2.7 @ 20mA

Exemple de modèle SPICE : diode 1N757

DIODE PARFAITERIVF

■Modèlecourammentutilisé

Exemple:Calculdupointdefonctionnementducircuitsuivant,enutilisantla3ièmeapproximationpourladiode.

Val=5V RL=1kΩ

mARRVV

oald 33,4=

et Vd =Vo + Rf Id = 0,66VInformationssurladiode:Vo=0.6V(↔ Si)Rf=15Ω Rr=1MΩ

5V 1kΩ

hypothèseinitiale:diodepassante [↔Vd>Vo,(Id>0)]

Enutilisantla2ièmeapproximation:(Rf=0,Rr=∞)

$La2ièmeapprox.estsouventsuffisantepouruneétudequalitativedufonctionnementd’uncircuit.

2.4.4Calculdupointdefonctionnementvial’utilisationdesschémaséquivalents:

… ⟶ 𝐼𝑑 = 4,4 𝑚𝐴 𝑒𝑡 𝑉𝑑 = 0,6 𝑉

EXERCICES:1)

CalculdeIdetVd

pour:a)Val=-5Vb)Val=5V

Caractéristiquesdesdiodes:Rf=30Ω,Vo=0,6V,Is=0etRRinfinie

Conseil:simplifierlecircuitd’abordavantdevouslancerdansdescalculs

Val = -5 V diode bloquée Id = 0, Vd = -5 V Val = +5 V diode passante Vd = 0,6 V + Rf.Id Id = (Val-V0)/(50+30) = 55 mA Vd = 0,99 V

DiodesauSi(Rf=30Ω,Vo=0,6V,Is=0etRRinfinie)3)

R=100Ω

R=50Ω

DéfinirIf(approximation3)

DéfinirIRenappliquantl’approximation2(Rf=0)

EXERCICES

If = (2-2*V0)/(R+2Rf) = 5 mA

IR = (1-Vf)/(R) = 0.4/50 = 8 mA

•avecventréesignalsinusoïdalbassefréquence10Hzd’amplitudeVeMAX = 10V tel que lemodèle statique restevalable (périodedu signal < tempsde réponsede ladiode↔ pasd’effet“capacitif”)Vcc=10V

Etudedusignaldesortieenfonctiondel’amplitudedusignald’entrée:

Vcc+ 0,6v

LacourbeR1(2)représentelatensionauxbornesdeladiode.LorsqueladiodeconduitlatensionàsesbornesestVF,quasimentconstante

D11N914

R1(1) R1(1) R1(2)

C1(1) D1(A)

D11N914

Production d’une impulsion négative

Vemax=5V,VCC=5V,VF=0,7Vf(Ve)=500HzIndiquersurlegraphedeVelesvaleursdeT(lapériode)TracerencorrespondanceVsencorrespondancedeVe(tenircompteduseuildeladiodeetdesvaleursdeR1etC1)

Compléterlegrapheci-dessous,sansladiodepuisavecladiode.

Onconsidèreraquelecondensateursecharge/déchargeen5.RC

Sans diodeAvec diode

+5V 10V

5+0,6=5,6V

2.5Comportementdynamiqued’unediode

2.5.1Préambule:Analysestatique/dynamiqued’uncircuit

L’Analysedynamique

…neconcernequelescomposantesvariablesdestensionsetcourants (ou“signaux”électriques,ouencorecomposantesalternatives(AC))

L’analysedynamiquepermetdedéfinirlafonctiondetransfertinformationnelle

☛n’ad’intérêtques’ilyadessourcesvariables!

L’Analysestatique

…selimiteaucalculdesvaleursmoyennesdesgrandeursélectriques (oucomposantescontinues(DC),ouencorecomposantesstatiques)

L’analysestatiquepermetdetrouverlepointdepolarisationo Analysecomplèteducircuitsiseulesdessourcesstatiquessontprésentes

Notation: lettresmajusculespourlescomposantescontinues

lettresminusculespourlescomposantesvariables

Illustration:Etudelatensionauxbornesd’uncomposantinsérédansuncircuit.

R2 vR2(t)=VR2+vr2(t)VE

Hypothèses: ve=signalsinusoïdal,àvaleurmoyennenulle VE=sourcestatique(DC)Notations:vR2(t)=valeurinstantanéedelatensionauxbornesdeR2tq VR2composantecontinue(DC) vr2composantevariable(AC)

Principedesuperposition:

!Commetouslescomposantssontlinéaires,leprincipedesuperpositions’applique

$lasourcestatiqueVEestàl’originedeVR2,etveestàl’originedevR2

Calculcomplet

(t)𝑣𝑅2(𝑡) =

𝑅2𝑅1 + 𝑅2

. [𝑉𝐸 + 𝑣𝑒(𝑡)] =𝑅2

𝑅1 + 𝑅2. 𝑉𝐸 +

𝑅2𝑅1 + 𝑅2

. 𝑣𝑒

VR2 vr2(t)

R2 VR2

Analysestatique(DC):

“schémastatique”ducircuit

☛Unesourcedetensionstatiquecorrespondàun“court-circuitdynamique”

☛Enstatique,unesourcedetensionvariableàvaleurmoyennenullecorrespondàuncourt-circuit

𝑉𝑅2 =𝑅2

𝑅1 + 𝑅2. 𝑉𝐸

Analysedynamique(AC):

ΔVE=0ve

“schémadynamique”

vr2 𝑣𝑟2(𝑡) =𝑅2

𝑅1 + 𝑅2. 𝑣𝑒(𝑡)

Autresexemples:

R3 vR3(t)=VR3+vr3(t)

☛Unesourcedecourantstatiqueestéquivalentenrégimedynamiqueàuncircuitouvert.[puisquei(t)=0!]

Schémadynamique

R3 vr3

Schémastatique

𝑉𝑅3 =𝑅1.𝑅3

𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3. 𝐼0

𝑣𝑟3 =𝑅3.𝑣𝑒(𝑡)

𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

vR2(t)vgω

Schémastatique: àfréquencenulleC=circuitouvert

!C=composantlinéairecaractériséparuneimpédancequidépenddelafréquencedusignal

Val R1

𝑉𝑅2 =𝑅2

𝑅1 + 𝑅2. 𝑉𝑎𝑙

Schémadynamique:

vr2vgω

schémaéquivalentdynamique

ZRRRRv+

=→12

12////

ωjCRZ gg

1 avec +=

pourωsuffisammentélevée:

ωjCZc

gg RZ ≈ et

☛A“trèshautes”fréquences(àprécisersuivantlecas),lecondensateurpeutêtreremplacéparuncourt-circuit.

𝑣𝑟2 =𝑅1 ∥ 𝑅2

(𝑅1 ∥ 𝑅2) + 𝑅𝑔. 𝑣𝑔

100uVE

AMP=1VFREQ=1000Hz

R1(2)Ve

POLARISATION et signal

☛Leprincipedesuperpositionn’estplusvalableenprésencedecomposantsnon-linéaires!

Extrapolationspossibles:

•lepointdefonctionnementrestedansundesdomainesdelinéaritéducomposantnon-linéaire

•l’amplitudedusignalestsuffisammentfaiblepourquelecomportementducomposantresteapproximativementlinéaire.

➔ “modèlelinéairepetitssignaux”deladiode

■VariationdefaibleamplitudeautourdupointdefonctionnementstatiqueQ:➨lacaractéristiqueId(Vd)peutêtreapproximéeparlatangenteenQ

dVdIi ⋅≅

o schémaéquivalentdynamiquecorrespondantaupointQ:

≡1−

=“résistancedynamique”deladiode

2.5.2Modèlepetitssignaux(bassesfréquences)

!CeschémanepeutêtreutiliséQUEpouruneanalysedynamiqueducircuit!

Hypothèse: variationsuffisammentlente(bassefréquence)pourquela caractéristique“statique”restevalable.

dVdIpente:

■Notation:rf==résistancedynamiquepourVd

rr==résistancedynamiquepourVdQ<0

!àtempératureambiante:( )

( )125=Ω≈ m

•PourVd>>Vo,rf≈Rf

•PourVd<0,rr≈Rr

•PourVd∈[0,~Vo],d

VmeImV

IeIdVd

dVdIr T

=⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎟⎟

⎜⎜

⎛−≅=

−−− 111

!prochedeVolacaractéristiqueI(V)s’écartedelaloiexponentielle

➢rfnedevientjamaisinférieureàRf(voircourbeexpérimentale)

Exemple:

vD(t)Ve ve

1kΩ C

10µF D

Rb2kΩ

Analysestatique: VVmAI DD 62,0,2,22000

6,05≈=

−≈

DiodeSi:Rf=10Ω ,Vo=0,6VTempérature:300K(26°C)

( )tve ⋅⋅⋅= π210sin1,0 3

Analysedynamique: ,122,226

Ω=≈fr ac RZ <<Ω=16

Schémadynamique:

~12Ωvd€

→vd ≈1,2⋅ 10−3 sin 103 ⋅ 2π⋅ t( )

$Amplitudedesondulationsrésiduelles:1,2mV

F(ve)=1kHz0,1Vω.1C

D11N914

R1(1) R1(1)

2.5.3Réponsefréquentielledesdiodes

■Limitationàhautefréquence:

Pourdesraisonsphysiques,lecourantIdnepeutsuivrelesvariationsinstantanéesdeVdaudelàd’unecertainefréquence.

■Letempsderéponsedeladiodedépend:

➨dusensdevariation(passant→ bloqué,bloqué→ passant)(⬄ signauxdegrandeamplitude)

➨dupointdefonctionnementstatique(pourdespetitesvariations)

➨apparitiond’undéphasageentreIdetVd

➨lemodèledynamiquebassefréquencen’estplusvalable

•VariationdeVddefaibleamplitude,souspolarisationdirecte(VdQ>0)

!unepetitevariationdeVdinduitunegrandevariationId,c’est-à-diredeschargesquitraversentladiode

!Ahautefréquence,deschargesrestent“stockées”dansladiode(ellen’arriventpasàsuivrelesvariationsdeVd)

!~Comportementd’uncondensateur,dontlavaleuraugmenteavecId (cfphysiquedesdispositifssemiconducteurs)

☛Ordredegrandeur:Cd~40nFà1mA,300K.

Modèlepetitssignauxhautefréquence(Vd>0):

=“capacitédediffusion”

!àbassefréquence:rc+rsc=rf

!laséparationendeuxrésistancestientmieuxcomptedesphénomènesphysiquesenjeu.

suitedel’exempleprécédent…:

vD(t)ve

1kΩ C

10µF D

Rb2kΩ

Id=2,2mA➔ Cdiff~100nF

Aquellefréquencelacapacitédynamiquecommence-t-elleàinfluencerlatensionvd?

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

thvvlog

kHzCrfdiffth

13021 ≈= π

SchémadynamiqueentenantcomptedeCdiff:

rth~11Ω

Cdiff =«filtre»passe-bas

(hypsimplificatrice:rc~0)

•Diodeen«commutation»:Tempsderecouvrementdirectetinverse

oletempsderéponsedépendducourantavantcommutation.oordredegrandeur:ps→ns

Letempsderéponsefinideladiodes’observeaussien«modeimpulsionnel»,lorsqueladiodebasculed’unétatpassantversunétatbloquéetvice-versa.

tempsderéponse-VR

Id(VQ-Vo)/R

LesimulateurSPICEtientcomptedutempsderecouvrementdesdiodes(1N914vs1N4004)

DIODE4

R1(1) R1(2)R1(1)

D11N4004

R1(1) R1(2)R1(1)

D11N914

2.6Quelquesdiodesspéciales

Ordredegrandeur:VZ~1-100V,Imin~0,01-0,1mA,Pmax↔ régimedefonctionnement

!Diodeconçuepourfonctionnerdanslazonedeclaquageinverse,caractériséeparunetensionseuilnégativeou«tensionZener»(VZ)

2.6.1DiodeZener

Imax:courantmax.supportéparladiode (puissancemax:Pmax~VZImax)

VZ:tensionZener(pardéfinition:VZ>0)

Imin:courantminimal(envaleurabsolue)audelàduquelcommenceledomainelinéaire“Zener”

"Caractéristiques

pente1/Rz

■schémaséquivalentshyp:Q∈ domaineZener

o Modèlestatique:

o Modèledynamique,bassesfréquences,faiblessignaux:

dVdIr ≅

⎥⎥

⎢⎢

pour|Id|>Imin

2.6.2Diodeélectroluminescente(ouLED)

■Principe:Lacirculationducourantprovoquelaluminescence

o Fonctionnementsouspolarisationdirecte(V>Vo)

o L’intensitélumineuse∝ courantélectriqueId

☛NemarchepasavecleSi

▪ Vo≠ 0,7V!

▪ Vodépenddelacouleur

Couleur Longueur d’onde (nm) Tension de seuil (V)

IR Λ > 760 Vs < 1,63

Rouge 610 < λ < 760 1,63 < Vs < 2,03

Orange 590 < λ < 610 2,03 < Vs < 2,10

Jaune 570 < λ < 590 2,10 < Vs < 2,18

Vert 500 < λ < 570 2,18 < Vs < 2,48

Bleu 450 < λ < 500 2,48 < Vs < 2,76

Violet 400 < λ < 450 2,76 < Vs < 3,1Ultraviolet λ < 400 Vs > 3,1Blanc xxx Vs = 3,5 V

3.5PHOTODIODE

Polariséeeninverseelleproduituncourantproportionnelàl’énergielumineusereçue(généralementdansl’infrarouge)

CapteurCCD

3.ApplicationsdesDiodes

3.1Limiteurdecrête(clipping)

■Fonction:Protégerlescircuitssensibles(circuitsintégrés,amplificateuràgrandgain…)contreunetensiond’entréetropélevéeoud’unepolaritédonnée.

droitedecharge

Limited’utilisation:Puissancemaximaletoléréeparladiode.

Clippingparallèle

circuitàprotéger

(diode//charge)

Clippingsérie:

Ve(t)circuitàprotéger

■Protectionpardiode:

o Vmax<0~-0.7V

o VA≤ ~20,7V

o laconductiondeladiodeengendreuncouranttransitoireetdiminuelatensioninductive.

■ouverturedel’interrupteur:

o VA→ +∞

o risquededéchargeélectriqueàtraversl’interrupteurouvert

☛L’interrupteurpourraitêtreuntransistor...

−∞→=dtdILV

Protectioncontreunesurtensioninductive(ex:ouverture/fermetured’unrelais)

Lors de la rupture de courant (relâche du bouton) la diode commence à conduite lorsque Vs atteint VCC+0,7 V. L’énergie accumulée dans L1 est dissipée dans la résistance interne de la diode durant environ 250 µS, il y a ensuite un phénomène oscillatoire due à la capacité de la diode (circuit LC //), ce phénomène apparait lorsque le point de fonctionnement de la diode s’approche du coude (fonctionnement non linéaire).

A suivre …. Le transistor à effet de champ Pour préparer la prochaine séquence :

Bien connaitre la loi d’Ohm, les théorèmes de superposition et de Millman

Intégrer les concepts de grandeurs alternatives et continues, le principe de polarisation et de variation d’une grandeur électrique autour d’un point de repos.

Revoir les exercices, être capable d’expliquer les formes et grandeurs des signaux sur les graphes temporels.

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