Le dispositif et le principe de fonctionnement de la diode

Une diode est le dispositif semi-conducteur le plus simple que l'on puisse trouver sur la carte de circuit imprimé de tout appareil électronique aujourd'hui. En fonction de la structure interne et des caractéristiques techniques, les diodes sont classées en plusieurs types : universelles, redresseuses, à impulsions, diodes zener, diodes tunnel et varicaps. Ils sont utilisés pour le redressement, la limitation de tension, la détection, la modulation, etc. — en fonction de la destination de l'appareil dans lequel ils sont utilisés.

La base de la diode est jonction p-nformé par des matériaux semi-conducteurs avec deux types de conductivité différents. Deux fils sont connectés au cristal de diode appelé cathode (électrode négative) et anode (électrode positive). Il y a une région semi-conductrice de type p du côté anode et une région semi-conductrice de type n du côté cathode. Ce dispositif à diode lui confère une propriété unique - le courant circule dans une seule direction (vers l'avant), de l'anode à la cathode. Inversement, une diode fonctionnant normalement ne conduit pas de courant.

Dans la région de l'anode (type p), les principaux porteurs de charge sont des trous chargés positivement et dans la région de la cathode (type n), des électrons chargés négativement. Les fils de diode sont des surfaces métalliques de contact sur lesquelles les fils sont soudés.

Lorsque la diode conduit le courant dans le sens direct, cela signifie qu'elle est à l'état ouvert. Si le courant ne traverse pas la jonction p-n, la diode se ferme. Ainsi, la diode peut être dans l'un des deux états stables : ouvert ou fermé.

En connectant la diode dans le circuit source de tension continue, l'anode à la borne positive et la cathode à la borne négative, nous obtenons la polarisation directe de la jonction pn. Et si la tension de la source s'avère suffisante (0,7 volt suffit pour une diode au silicium), la diode s'ouvrira et commencera à conduire le courant. L'amplitude de ce courant dépendra de l'amplitude de la tension appliquée et de la résistance interne de la diode.

Pourquoi la diode est-elle passée à l'état conducteur ? Parce qu'avec l'allumage correct de la diode, les électrons de la région n, sous l'action de l'EMF de la source, se sont précipités vers son électrode positive, vers les trous de la région p, qui se déplacent maintenant vers l'électrode négative de la source, aux électrons.

A la frontière des régions (à la jonction p-n elle-même), il y a à ce moment une recombinaison d'électrons et de trous, leur absorption mutuelle. Et la source est obligée de fournir en permanence de nouveaux électrons et trous à la région de jonction p-n, augmentant ainsi leur concentration.

Mais que se passe-t-il si la diode est inversée, avec la cathode à la borne positive de la source et l'anode à la borne négative ? Les trous et les électrons se dispersent dans différentes directions - vers les terminaux - à partir de la jonction, et une région appauvrie en porteurs de charge - une barrière de potentiel - apparaît près de la jonction. Le courant causé par la plupart des porteurs de charge (électrons et trous) ne se produira tout simplement pas.

Mais le cristal de diode n'est pas parfait ; en plus des principaux porteurs de charge, il contient également des porteurs de charge mineurs qui créeront un courant inverse de diode très négligeable mesuré en microampères. Mais la diode dans cet état est fermée car sa jonction p-n est polarisée en inverse.

La tension à laquelle la diode passe de l'état fermé à l'état ouvert est appelée tension directe de la diode (voir — Paramètres de base des diodes), qui est essentiellement la chute de tension aux bornes de la jonction pn. La résistance de la diode au courant direct n'est pas constante, elle dépend de l'amplitude du courant traversant la diode et est de l'ordre de plusieurs ohms. La tension de polarité inverse à laquelle la diode s'éteint est appelée tension inverse de diode. La résistance inverse d'une diode dans cet état est mesurée en milliers d'ohms.

Bien entendu, une diode peut passer d'un état ouvert à un état fermé et inversement lorsque la polarité de la tension qui lui est appliquée change. Le fonctionnement du redresseur est basé sur cette propriété de la diode. Ainsi, dans un circuit alternatif sinusoïdal, la diode ne conduira le courant que pendant l'alternance positive et sera bloquée pendant l'alternance négative.

Voir aussi sur ce sujet :Quelle est la différence entre les diodes à impulsions et le redresseur