Diode à jonction

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/ diode à jonction (Français) / Diode with junction (Anglais) / تقاطع الصمام الثنائي (Arabe)

Définition

Définition écrite

La diode à jonction Définition 1 Une diode à jonction est un composant électronique constitué de deux électrodes : l’Anode (A) et la Cathode (K) Définition 2 C'est un dipôle dont le rôle est de ne laisser passer le courant électrique que dans un seul sens. Sont usage sont nombreux et divers. Explication simplifiée sur sa constitution: Elle comporte une zone P et une zone N ( on passe progressivement de la zone P à la zone N, c'est cela que l'on appelle une Jonction ). Zone P: a des atomes neutres, des ions négatifs ( impuretés ), des trous positifs, pratiquement pas d'électrons. La zone P est électriquement neutre. Zone N: est constituée d'atomes neutres, ions positifs, électrons libres et de rares trous. ( trous: est un emplacement laisser libre par un électron ). Passage du courant a travers une jonction Il faut pour cela polariser, ( c'est à dire appliquer un générateur aux bornes du dipôle ) dans le sens direct. On dit qu'on polarise une diode lorsqu'on relie son extrémité P au pôle plus ou (+) d'un générateur et son extrémité N au pôle négatif ou (-) du même générateur Définition 3 L’application la plus immédiate des propriétés de la jonction PN est la diode à semi-conducteur, Par analogie, la diode est conductrice dans le sens anode-cathode, la région P est appelée anode et la région N, cathode,

Définition graphique

Fichier:Images (11).png texte descriptif pour utiliser une miniature de 200 pixels de large dans une boîte à gauche avec « texte descriptif » comme description ; Titre de Votre Image 2 Titre de Votre Image 3

Concepts ou notions associés

/ Département : Génie Electrique / ELECTRONIQUE GÉNÉRALE / Redressement / Filtrage / Stabilisation

Introduction

Pour comprendre le fonctionnement des composants électroniques, il faut tout d’abord étudier les

semi-conducteurs matériaux qui ne sont ni conducteurs, ni isolants.

==Les semi-conducteurs==

• Ils se placent entre les conducteurs et les isolants.
• Ils possèdent une résistivité intermédiaire entre celle des conducteurs et celle des isolants :

Ils se comportent comme des isolants aux basses températures lorsque l’agitation thermique est faible et comme des conducteurs aux températures élevées.

• La résistivité d’un semi-conducteur diminue quand la température augmente.

Les semi-conducteurs purs ou intrinsèques

Lorsque le corps est parfaitement pur, il est qualifié d’intrinsèque. Exemples : Silicium (Si), Germanium (Ge), Sélénium (Se)

Le Silicium est un atome tétravalent : Il possède 4 électrons de valence qui vont se mettre en

commun avec d’autres atomes de Silicium pour avoir la forme cristalline . A la température 0 K toutes les liaisons covalentes sont maintenues. C’est un bon isolant : pas d’électrons libres.

Lorsque la température du cristal augmente, certains électrons de valence quittent leurs places,

certaines liaisons covalentes sont interrompues. On dit qu’il y a rupture de la liaison covalente et par conséquent : - libération de certains électrons qui vont se déplacer librement  conduction du courant électrique. - il reste une liaison rompue (un ion Si +)  naissance d’une paire de charge : électron libre (charge négative) et trou (charge positive)................................................................................

Les semi-conducteurs dopés ou extrinsèques

Dopage des semi-conducteurs

Le dopage est l’introduction dans un semi-conducteur intrinsèque de très faible quantité d’un corps

étranger appelé dopeur.

Pour les semi-conducteurs usuels (Si , Ge), les dopeurs utilisés sont :

- soit des éléments pentavalents : ayant 5 électrons périphériques. Exemples : l’Arsenic (As), l’Antimoine (Sb), le Phosphore (P),… - soit des éléments trivalents : ayant 3 électrons périphériques. Exemples : le Bore (B), le Gallium (Ga), l’Indium (In),…

Ces dopeurs sont introduits très faible dose (de l’ordre de 1 atome du dopeur pour 106
atomes du semiconducteur).
Après le dopage, le semi-conducteur n’est plus intrinsèque mais extrinsèque.

Semi-conducteur extrinsèque type N

Le dopeur utilisé appartient à la famille des pentavalents (As, Sb, P,…).
L’atome dopeur s’intègre dans le cristal de semi-conducteur, cependant, pour assurer les liaisons entre

atomes voisins, 4 électrons sont nécessaires : le cinquième est donc en excès et n’à pas de place pour lui. On dit que le dopeur est un donneur (N) d’électrons (porteurs de charge Négative). Il faut noter que cet électron lorsqu’il quitte son atome, il laisse à sa place un ion positif fixe

Exemples, applications, utilisations

• == Limite d’utilisation d’une diode à jonction ==

Echauffement des diodes

Dans le sens direct, la puissance : Pd = Ud Id, se transforme entièrement en chaleur dans tout le cristal. Il ne faut pas dépasser une valeur limite de la température,

Exemple : un cristal de germanium supporte une température maximale de 75°C, alors que celle du silicium est de 150°C,

Courant direct maximal

La d.d.p Ud étant très faible, c’est e courant Id qui peut prendre des valeurs considérables (). Le constructeur donne le direct maximum que peut supporter la diode,

Tension inverse maximale

En sens inverse, la puissance dissipée généralement est très faible (Pu<<Pd), mais il ne faut pas atteindre la tension de claquage de la jonction, le constructeur précise également la valeur a ne pas dépasser,

Remarque :

Une diode est caractérisée par son courant nominal et sa tension inverse maximale.

Erreurs ou confusions éventuelles

• Confusion entre caracteristique du diode et diode zener et diode led
• Confusion entre polarisation inverse et polarisation direct
• Erreur fréquente: calcule de tension

Questions possibles

• Dans un circuit électrique, un nœud est :

    - Un point quelconque d'un circuit
    - Une connexion entre 2 et seulement 2 dipôles
    - Une connexion entre au moins 3 dipôl ?

• Dans un circuit électrique, une branche est une portion de circuit :

     -fermée sur elle-même
     -comprise entre 2 nœuds consécutifs
     -comprise entre 2 nœuds quelconques ?                                                 

• On dit que 2 dipôles sont en série si :

    -Ils sont soumis à la même tension
    -Ils sont dans 2 branches différentes
    -Ils sont parcourus par le même courant
    -Ils appartiennent à une même branche ?

Liaisons enseignements et programmes

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Aides, Astuces,...

• analyse des circuits électrique
• réaliser des travaux pratiques
• utiliser des logiciels de simulations

Difficultés liées à son enseignement'

• Manque matériel pour faire des travaux pratiques :redressement simple alternance et redressement double alternance
• le programme d'étude n'est pas conforme aux besoins du terrain industrielle,pas de formation pour les nouvelles technologies et les nouveaux logiciels pour enseigner l'electronique
• Compréhension et assimilation des propriétés d'un objet technique : la diode

Bibliographie

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