Qu'est-ce qu'une diode ?

Une diode est un composant électronique à deux bornes, limite le débit courant dans un sens et lui permet de circuler librement dans le sens opposé. Il a de nombreuses utilisations dans les circuits électroniques et peut être utilisé pour construire des redresseurs, des onduleurs et des générateurs.

Dans cet article, nous prendrons regard qu'est-ce qu'une diode et comment ça marche. Nous examinerons également certaines de ses utilisations courantes dans les circuits électroniques. Alors, commençons!

Comment fonctionne une diode ?

Une diode est un appareil électronique qui il permet le courant doit circuler dans un sens. On les trouve généralement dans les circuits électriques. Ils fonctionnent sur la base du matériau semi-conducteur à partir duquel ils sont fabriqués, qui peut être de type N ou de type P. Si la diode est de type N, elle ne fera passer le courant que lorsque la tension est appliquée dans le même sens que la flèche de la diode, tandis que les diodes de type P ne feront passer le courant que lorsque la tension est appliquée dans le sens opposé de sa flèche.

Le matériau semi-conducteur permet au courant de circuler, créantzone d'appauvrissement', c'est la région où les électrons sont interdits. Une fois la tension appliquée, la zone d'appauvrissement atteint les deux extrémités de la diode et permet au courant de la traverser. Ce processus s'appelle "polarisation directe».

Si une tension est appliquée à inversement matériau semi-conducteur, polarisation inverse. Cela entraînera l'extension de la zone d'appauvrissement à partir d'une seule extrémité du terminal et empêchera le courant de circuler. En effet, si une tension était appliquée le long du même chemin que la flèche sur un semi-conducteur de type P, le semi-conducteur de type P agirait comme un type N car il permettrait aux électrons de se déplacer dans le sens opposé de sa flèche.

Flux de courant de diode

A quoi servent les diodes ?

Les diodes sont utilisées pour convertir courant continu en courant alternatif, tout en bloquant la conduction inverse des charges électriques. Ce composant principal peut également être trouvé dans les gradateurs, les moteurs électriques et les panneaux solaires.

Les diodes sont utilisées dans les ordinateurs pour Sécurité les composants électroniques de l'ordinateur contre les dommages dus aux surtensions. Ils réduisent ou bloquent la tension supérieure à celle requise par la machine. Il réduit également la consommation d'énergie de l'ordinateur, économise de l'énergie et réduit la chaleur générée à l'intérieur de l'appareil. Les diodes sont utilisées dans les appareils haut de gamme tels que les fours, les lave-vaisselle, les fours à micro-ondes et les machines à laver. Ils sont utilisés dans ces appareils pour protéger contre dommage en raison de surtensions causées par des pannes de courant.

Application de diodes

• correction
• Comme un interrupteur
• Circuit d'isolement de la source
• Comme tension de référence
• Mélangeur de fréquence
• Protection contre les courants inverses
• Protection contre l'inversion de polarité
• Protection contre les surtensions
• Détecteur ou démodulateur d'enveloppe AM (détecteur à diode)
• Comme une source de lumière
• Dans le circuit du capteur de température positif
• Dans le circuit du capteur de lumière
• Batterie solaire ou batterie photovoltaïque
• Comme une tondeuse
• Comme un serviteur

Histoire de la diode

Le mot "diode" vient de Grecque le mot "diodous" ou "diodos". Le but d'une diode est de permettre à l'électricité de circuler dans un seul sens. Une diode peut aussi être appelée valve électronique.

A été trouvé Henry Joseph ronde à travers ses expériences avec l'électricité en 1884. Ces expériences ont été réalisées à l'aide d'un tube de verre sous vide, à l'intérieur duquel se trouvaient des électrodes métalliques aux deux extrémités. La cathode a une plaque avec une charge positive et l'anode a une plaque avec une charge négative. Lorsque le courant traversait le tube, il s'allumait, indiquant que l'énergie circulait dans le circuit.

Qui a inventé la diode

Bien que la première diode à semi-conducteur ait été inventée en 1906 par John A. Fleming, elle est attribuée à William Henry Price et Arthur Schuster pour avoir inventé indépendamment le dispositif en 1907.

William Henry Preece et Arthur Schuster

Type de diodes

• Petite diode de signalisation
• Grande diode de signalisation
• Stabilitron
• Diode électroluminescente (DEL)
• Diodes CC
• Diode Schottky
• Diode Shockley
• Diodes de récupération d'étape
• diode tunnel
• Diode varactor
• diode laser
• Diode de suppression des transitoires
• Diodes dopées à l'or
• Diodes super barrière
• Diode Peltier
• diode cristal
• Diode à avalanche
• Redresseur contrôlé au silicium
• Diodes à vide
• Diode PIN
• point de contact
• Diode Hanna

Petite diode de signalisation

Une petite diode de signal est un dispositif à semi-conducteur avec une capacité de commutation rapide et une faible chute de tension de conduction. Il offre un degré élevé de protection contre les dommages dus aux décharges électrostatiques.

Grande diode de signalisation

Une grande diode de signal est un type de diode qui transmet des signaux à un niveau de puissance plus élevé qu'une petite diode de signal. Une grande diode de signal est généralement utilisée pour convertir le courant alternatif en courant continu. Une grande diode de signal transmettra le signal sans perte de puissance et est moins chère qu'un condensateur électrolytique.

Un condensateur de découplage est souvent utilisé en combinaison avec une grande diode de signal. L'utilisation de ce dispositif affecte le temps de réponse transitoire du circuit. Le condensateur de découplage permet de limiter les fluctuations de tension causées par les changements d'impédance.

Stabilitron

Une diode Zener est un type spécial qui ne conduira l'électricité que dans la zone directement sous la chute de tension directe. Cela signifie que lorsqu'une borne d'une diode Zener est alimentée, elle permet au courant de passer de l'autre borne à la borne alimentée. Il est important que cet appareil soit utilisé correctement et mis à la terre, sinon il pourrait endommager définitivement votre circuit. Il est également important que cet appareil soit utilisé à l'extérieur, car il échouera s'il est placé dans une atmosphère humide.

Lorsqu'un courant suffisant est appliqué à la diode Zener, une chute de tension est créée. Si cette tension atteint ou dépasse la tension de claquage de la machine, elle permet au courant de circuler à partir d'une borne.

Diode électroluminescente (DEL)

Une diode électroluminescente (DEL) est constituée d'un matériau semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'une quantité suffisante de courant électrique la traverse. L'une des propriétés les plus importantes des LED est qu'elles convertissent très efficacement l'énergie électrique en énergie optique. Les LED sont également utilisées comme voyants lumineux pour indiquer des cibles sur des appareils électroniques tels que des ordinateurs, des horloges, des radios, des téléviseurs, etc.

La LED est un excellent exemple du développement de la technologie des puces et a permis des changements significatifs dans le domaine de l'éclairage. Les LED utilisent au moins deux couches semi-conductrices pour générer de la lumière, une jonction pn pour générer des porteurs (électrons et trous), qui sont ensuite envoyés sur les côtés opposés d'une couche "barrière" qui capture les trous d'un côté et les électrons de l'autre. . L'énergie des porteurs piégés se recombine dans une "résonance" connue sous le nom d'électroluminescence.

La LED est considérée comme un type d'éclairage efficace car elle émet peu de chaleur avec sa lumière. Elle a une durée de vie plus longue que les lampes à incandescence, qui peuvent durer jusqu'à 60 fois plus longtemps, ont un rendement lumineux plus élevé et émettent moins d'émissions toxiques que les lampes fluorescentes traditionnelles.

Le plus grand avantage des LED est le fait qu'elles nécessitent très peu d'énergie pour fonctionner, selon le type de LED. Il est désormais possible d'utiliser des LED avec des alimentations allant des cellules solaires aux batteries et même au courant alternatif (AC).

Il existe de nombreux types de LED et elles sont disponibles dans une variété de couleurs, notamment le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, le blanc, etc. Aujourd'hui, les LED sont disponibles avec un flux lumineux de 10 à 100 lumens par watt (lm/W), ce qui est presque le même que les sources lumineuses conventionnelles.

Diodes CC

Une diode à courant constant, ou CCD, est un type de diode de régulation de tension pour les alimentations. La fonction principale du CCD est de réduire les pertes de puissance de sortie et d'améliorer la stabilisation de la tension en réduisant ses fluctuations lorsque la charge change. Le CCD peut également être utilisé pour ajuster les niveaux de puissance d'entrée CC et pour contrôler les niveaux CC sur les rails de sortie.

Diode Schottky

Les diodes Schottky sont également appelées diodes à porteurs chauds.

La diode Schottky a été inventée par le Dr Walter Schottky en 1926. L'invention de la diode Schottky nous a permis d'utiliser des LED (diodes électroluminescentes) comme sources de signaux fiables.

La diode a un effet très bénéfique lorsqu'elle est utilisée dans des circuits à haute fréquence. La diode Schottky se compose principalement de trois composants; Jonction P, N et métal-semi-conducteur. La conception de ce dispositif est telle qu'une transition nette se forme à l'intérieur du semi-conducteur solide. Cela permet aux porteurs de passer du semi-conducteur au métal. À son tour, cela aide à réduire la tension directe, ce qui réduit les pertes de puissance et augmente la vitesse de commutation des appareils qui utilisent des diodes Schottky par une très grande marge.

Diode Shockley

La diode Shockley est un dispositif à semi-conducteur avec une disposition asymétrique d'électrodes. La diode conduira le courant dans un sens et beaucoup moins si la polarité est inversée. Si une tension externe est maintenue aux bornes de la diode Shockley, elle sera progressivement polarisée vers l'avant à mesure que la tension appliquée augmente, jusqu'à un point appelé "tension de coupure" auquel il n'y a pas de courant appréciable car tous les électrons se recombinent avec les trous. . Au-delà de la tension de coupure sur la représentation graphique de la caractéristique courant-tension, il existe une région de résistance négative. Le Shockley agira comme un amplificateur avec des valeurs de résistance négatives dans cette plage.

Le travail de Shockley peut être mieux compris en le décomposant en trois parties appelées régions, le courant dans le sens inverse de bas en haut est respectivement de 0, 1 et 2.

Dans la région 1, lorsqu'une tension positive est appliquée pour la polarisation directe, les électrons diffusent dans le semi-conducteur de type n à partir du matériau de type p, où une "zone d'appauvrissement" est formée en raison du remplacement des porteurs majoritaires. La zone d'appauvrissement est la région où les porteurs de charge sont éliminés lorsqu'une tension est appliquée. La zone d'appauvrissement autour de la jonction pn empêche le courant de circuler à l'avant du dispositif unidirectionnel.

Lorsque les électrons pénètrent dans le côté n depuis le côté de type p, une "zone d'appauvrissement" se forme dans la transition de bas en haut jusqu'à ce que le chemin du courant du trou soit bloqué. Les trous se déplaçant de haut en bas se recombinent avec les électrons se déplaçant de bas en haut. C'est-à-dire qu'entre les zones d'appauvrissement de la bande de conduction et de la bande de valence, une «zone de recombinaison» apparaît, ce qui empêche la poursuite du flux des porteurs principaux à travers la diode Shockley.

Le flux de courant est maintenant contrôlé par un seul porteur, qui est le porteur minoritaire, c'est-à-dire des électrons dans ce cas pour un semi-conducteur de type n et des trous pour un matériau de type p. Ainsi, on peut dire qu'ici le flux de courant est contrôlé par les porteurs majoritaires (trous et électrons), et le flux de courant est indépendant de la tension appliquée, tant qu'il y a suffisamment de porteurs libres à conduire.

Dans la région 2, les électrons émis depuis la zone d'appauvrissement se recombinent avec les trous de l'autre côté et créent de nouveaux porteurs majoritaires (électrons dans un matériau de type p pour un semi-conducteur de type n). Lorsque ces trous entrent dans la zone d'appauvrissement, ils complètent le chemin du courant à travers la diode Shockley.

Dans la région 3, lorsqu'une tension externe est appliquée pour la polarisation inverse, une région de charge d'espace ou une zone d'appauvrissement apparaît dans la jonction, constituée à la fois de porteurs majoritaires et minoritaires. Les paires électron-trou sont séparées en raison de l'application d'une tension entre elles, ce qui entraîne un courant de dérive à travers le Shockley. Cela fait passer une petite quantité de courant à travers la diode Shockley.

Diodes de récupération d'étape

Une diode de récupération d'étape (SRD) est un dispositif à semi-conducteur qui peut fournir un état de conduction fixe et inconditionnellement stable entre son anode et sa cathode. La transition de l'état désactivé à l'état activé peut être provoquée par des impulsions de tension négatives. Lorsqu'il est allumé, le SRD se comporte comme une diode parfaite. Lorsqu'il est éteint, le SRD est principalement non conducteur avec un certain courant de fuite, mais généralement pas suffisant pour provoquer une perte de puissance significative dans la plupart des applications.

La figure ci-dessous montre les formes d'onde de récupération par étapes pour les deux types de SRD. La courbe supérieure montre le type de récupération rapide, qui émet une grande quantité de lumière lorsqu'il passe à l'état éteint. En revanche, la courbe inférieure montre une diode à récupération ultra-rapide optimisée pour un fonctionnement à grande vitesse et ne présentant qu'un rayonnement visible négligeable pendant la transition marche-arrêt.

Pour allumer le SRD, la tension d'anode doit dépasser la tension de seuil de la machine (VT). Le SRD s'éteint lorsque le potentiel d'anode est inférieur ou égal au potentiel de cathode.

diode tunnel

Une diode tunnel est une forme d'ingénierie quantique qui prend deux morceaux d'un semi-conducteur et joint un morceau avec l'autre côté tourné vers l'extérieur. La diode tunnel est unique en ce que les électrons traversent le semi-conducteur au lieu de l'entourer. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles ce type de technique est si unique, car aucune autre forme de transport d'électrons jusqu'à présent n'a été capable d'accomplir un tel exploit. L'une des raisons pour lesquelles les diodes tunnel sont si populaires est qu'elles occupent moins d'espace que d'autres formes d'ingénierie quantique et peuvent également être utilisées dans de nombreuses applications dans de nombreux domaines.

Diode varactor

Une diode varactor est un semi-conducteur utilisé dans une capacité variable régulée en tension. La diode varactor a deux connexions, une du côté anode de la jonction PN et l'autre du côté cathode de la jonction PN. Lorsque vous appliquez une tension à un varactor, cela permet la formation d'un champ électrique qui modifie la largeur de sa couche d'appauvrissement. Cela changera effectivement sa capacité.

diode laser

Une diode laser est un semi-conducteur qui émet une lumière cohérente, également appelée lumière laser. La diode laser émet des faisceaux lumineux parallèles dirigés avec une faible divergence. Cela contraste avec d'autres sources lumineuses, telles que les LED conventionnelles, dont la lumière émise diverge considérablement.

Les diodes laser sont utilisées pour le stockage optique, les imprimantes laser, les lecteurs de codes-barres et les communications par fibre optique.

Diode de suppression des transitoires

Une diode de suppression de tension transitoire (TVS) est une diode conçue pour protéger contre les surtensions et autres types de transitoires. Il est également capable de séparer la tension et le courant pour empêcher les transitoires à haute tension d'entrer dans l'électronique de la puce. La diode TVS ne conduira pas pendant le fonctionnement normal, mais ne conduira que pendant le transitoire. Pendant le transitoire électrique, la diode TVS peut fonctionner avec des pics dv/dt rapides et des pics dv/dt importants. Le dispositif se trouve généralement dans les circuits d'entrée des circuits à microprocesseur, où il traite les signaux de commutation à grande vitesse.

Diodes dopées à l'or

Les diodes dorées peuvent être trouvées dans les condensateurs, les redresseurs et d'autres appareils. Ces diodes sont principalement utilisées dans l'industrie électronique car elles ne nécessitent pas beaucoup de tension pour conduire l'électricité. Les diodes dopées à l'or peuvent être réalisées à partir de matériaux semi-conducteurs de type p ou de type n. La diode dopée à l'or conduit l'électricité plus efficacement à des températures élevées, en particulier dans les diodes de type n.

L'or n'est pas un matériau idéal pour doper les semi-conducteurs car les atomes d'or sont trop gros pour s'adapter facilement à l'intérieur des cristaux semi-conducteurs. Cela signifie que l'or ne se diffuse généralement pas très bien dans un semi-conducteur. Une façon d'augmenter la taille des atomes d'or afin qu'ils puissent diffuser est d'ajouter de l'argent ou de l'indium. La méthode la plus couramment utilisée pour doper les semi-conducteurs avec de l'or est l'utilisation de borohydrure de sodium, qui aide à créer un alliage d'or et d'argent dans le cristal semi-conducteur.

Les diodes dopées à l'or sont couramment utilisées dans les applications de puissance à haute fréquence. Ces diodes aident à réduire la tension et le courant en récupérant l'énergie de la force contre-électromotrice de la résistance interne de la diode. Les diodes dopées à l'or sont utilisées dans des machines telles que les réseaux de résistances, les lasers et les diodes tunnel.

Diodes super barrière

Les diodes super barrière sont un type de diode qui peut être utilisé dans des applications haute tension. Ces diodes ont une faible tension directe à haute fréquence.

Les diodes à super barrière sont un type de diode très polyvalent car elles peuvent fonctionner sur une large gamme de fréquences et de tensions. Ils sont principalement utilisés dans les circuits de commutation de puissance pour les systèmes de distribution d'énergie, les redresseurs, les onduleurs d'entraînement de moteur et les alimentations.

La diode superbarrière est principalement composée de dioxyde de silicium additionné de cuivre. La diode superbarrière a plusieurs options de conception, y compris une diode superbarrière planaire au germanium, une diode superbarrière à jonction et une diode superbarrière isolante.

Diode Peltier

La diode Peltier est un semi-conducteur. Il peut être utilisé pour générer un courant électrique en réponse à l'énergie thermique. Cet appareil est encore nouveau et pas encore entièrement compris, mais il semble qu'il pourrait être utile pour convertir la chaleur en électricité. Cela peut être utilisé pour les chauffe-eau ou même dans les voitures. Cela permettrait d'utiliser la chaleur générée par le moteur à combustion interne, qui est généralement de l'énergie gaspillée. Cela permettrait également au moteur de fonctionner plus efficacement, car il n'aurait pas besoin de produire autant d'énergie (donc en utilisant moins de carburant), mais à la place, une diode Peltier convertirait la chaleur perdue en énergie.

diode cristal

Les diodes à cristal sont couramment utilisées pour le filtrage à bande étroite, les oscillateurs ou les amplificateurs commandés en tension. La diode à cristal est considérée comme une application spéciale de l'effet piézoélectrique. Ce processus permet de générer des signaux de tension et de courant en utilisant leurs propriétés inhérentes. Les diodes à cristal sont également couramment combinées avec d'autres circuits qui fournissent une amplification ou d'autres fonctions spécialisées.

Diode à avalanche

Une diode à avalanche est un semi-conducteur qui génère une avalanche à partir d'un seul électron de la bande de conduction à la bande de valence. Il est utilisé comme redresseur dans les circuits d'alimentation CC haute tension, comme détecteur de rayonnement infrarouge et comme machine photovoltaïque pour le rayonnement ultraviolet. L'effet d'avalanche augmente la chute de tension directe à travers la diode de sorte qu'elle peut être rendue beaucoup plus petite que la tension de claquage.

Redresseur contrôlé au silicium

Le redresseur contrôlé au silicium (SCR) est un thyristor à trois bornes. Il a été conçu pour agir comme un interrupteur dans les fours à micro-ondes pour contrôler la puissance. Il peut être déclenché par le courant ou la tension, ou les deux, selon le réglage de la sortie de la porte. Lorsque la broche de grille est négative, elle permet au courant de circuler à travers le SCR, et lorsqu'elle est positive, elle empêche le courant de circuler à travers le SCR. L'emplacement de la broche de grille détermine si le courant passe ou est bloqué lorsqu'il est en place.

Diodes à vide

Les diodes à vide sont un autre type de diode, mais contrairement aux autres types, elles sont utilisées dans les tubes à vide pour réguler le courant. Les diodes à vide permettent au courant de circuler à une tension constante, mais ont également une grille de contrôle qui modifie cette tension. En fonction de la tension dans la grille de contrôle, la diode à vide autorise ou arrête le courant. Les diodes à vide sont utilisées comme amplificateurs et oscillateurs dans les récepteurs et émetteurs radio. Ils servent également de redresseurs qui convertissent le courant alternatif en courant continu pour une utilisation par des appareils électriques.

Diode PIN

Les diodes PIN sont un type de diode à jonction pn. En général, les PIN sont un semi-conducteur qui présente une faible résistance lorsqu'une tension lui est appliquée. Cette faible résistance augmentera à mesure que la tension appliquée augmente. Les codes PIN ont une tension de seuil avant de devenir conducteurs. Ainsi, si aucune tension négative n'est appliquée, la diode ne passera pas de courant tant qu'elle n'aura pas atteint cette valeur. La quantité de courant traversant le métal dépendra de la différence de potentiel ou de la tension entre les deux bornes, et il n'y aura pas de fuite d'une borne à l'autre.

Diode de contact ponctuel

Une diode ponctuelle est un dispositif unidirectionnel capable d'améliorer un signal RF. Point-Contact est également appelé transistor sans jonction. Il se compose de deux fils attachés à un matériau semi-conducteur. Lorsque ces fils se touchent, un "point de pincement" est créé où les électrons peuvent se croiser. Ce type de diode est notamment utilisé avec les radios AM et autres appareils pour leur permettre de détecter les signaux RF.

Diode Hanna

La diode Gunn est une diode composée de deux jonctions pn anti-parallèles avec une hauteur de barrière asymétrique. Il en résulte une forte suppression du flux d'électrons dans le sens direct, tandis que le courant circule toujours dans le sens inverse.

Ces dispositifs sont couramment utilisés comme générateurs de micro-ondes. Ils ont été inventés vers 1959 par J. B. Gann et A. S. Newell au Royal Post Office au Royaume-Uni, d'où leur nom : « Gann » est une abréviation de leurs noms, et « diode » parce qu'ils travaillaient sur des appareils à gaz (Newell travaillait auparavant à l'Institut Edison des communications). Bell Laboratories, où il a travaillé sur des dispositifs à semi-conducteurs).

La première application à grande échelle des diodes Gunn a été la première génération d'équipements radio UHF militaires britanniques, qui ont été utilisés vers 1965. Les radios AM militaires ont également largement utilisé les diodes Gunn.

La caractéristique de la diode Gunn est que le courant n'est que de 10 à 20% de celui d'une diode au silicium conventionnelle. De plus, la chute de tension aux bornes de la diode est environ 25 fois inférieure à une diode classique, typiquement 0 mV à température ambiante pendant XNUMX.

Didacticiel vidéo

Qu'est-ce qu'une diode - Tutoriel électronique pour débutants

Conclusion

Nous espérons que vous avez appris ce qu'est une diode. Si vous souhaitez en savoir plus sur le fonctionnement de ce composant étonnant, consultez nos articles sur la page des diodes. Nous espérons que vous appliquerez également tout ce que vous avez appris cette fois-ci.