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Chapitre 2 : LA DIODE
La diode est une jonction PN. Le rôle de ce composant est de faire passer le courant uniquement
dans un sens. La diode présente la caractéristique courant/tension suivante :
Son symbole est représenté par :

Anode Cathode
A K

Cette caractéristique nous donne les informations suivantes :

 Pour que la diode soit passante, il faut que la tension à ses bornes soit positive
(polarisation directe) et qu’elle dépasse la tension de seuil de la diode (cette tension de
seuil est due à la zone de déplétion)
 La forme de la caractéristique lorsque la diode est passante est exponentielle :
𝑉𝐴𝐾
𝐼𝐴𝐾 = 𝐼𝑆 (𝑒 𝑉𝑇 − 1)

 Lorsque la diode est bloquée, elle laisse passer un courant de fuite de quelques nano
ampères.


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 U
 Au-delà d’une certaine tension inverse, la diode peut être endommagée. On appelle cette
tension la tension de claquage.

Lorsque la diode est dans un circuit, il est intéressant de connaitre son point de fonctionnement,
c’est-à-dire le courant et la tension à ses bornes. Il existe 2 méthodes, l’une analytique, l’autre
géométrique :

Lorsque la diode est passante, on peut la modéliser par une simple résistance :
𝑉𝐴 𝐾
En régime statique, on calcule la résistance statique: 𝑅𝑠 = 𝐼𝐴 𝐾 0
0

En régime dynamique, on calcule la résistance dynamique

Δ𝑉𝐴𝐾0 𝑉𝑇
(𝑟𝑑 )𝑀0 = =
Δ𝐼𝐴𝐾0 𝐼𝐴𝐾0
MODELISATION DE LA DIODE

La diode, lorsqu’elle est passante, peut être modélisée par :

 Une source de tension imparfaite : 𝑉𝐴𝐾 = 𝑅𝐷𝐼𝐴𝐾 +𝑉0

 Une source de tension idéale :

 Un interrupteur :

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Association des plusieurs diodes

Dans une association à cathode commune, la diode susceptible de conduire est la diode qui a le
potentiel à l’anode le plus élevé.

Dans une association à anode commune, la diode susceptible de conduire est la diode qui a le
potentiel à la cathode le moins élevé.

LA DIODE ZENER

La diode Zener peut devenir passante en polarisation inverse à partir d’une certaine tension 𝑉𝑧
à ses bornes :

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La Diode Electro-Luminescente : DEL (ou LED en anglais)

Les électrons libres traversant la jonction se recombinent avec des trous. Lors de cette
recombinaison, ils perdent de l'énergie. Dans les autres diodes cette énergie est dissipée en
chaleur, mais dans les diodes électroluminescentes elle est transformée en radiation lumineuse.
Suivant les éléments de dopage (gallium, arsenic, phosphore, ...), les diodes émettent du rouge,
du vert, du jaune, de l’orange, du bleu ou de l'infrarouge (invisible).
Symbole :

I
A K

VAK

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Caractéristiques :
 la tension de seuil dépend de la couleur : verte = rouge = jaune = 1.6 V ; Infrarouge = 1.15 V
 la luminosité est proportionnelle au courant
 la tension inverse de claquage est faible
Utilisation
Les utilisations des Led sont de plus en plus nombreuses, par exemple : les feux
tricolores de circulation, les panneaux d'affichage électroniques (heure, température,
publicités diverses ). Les diodes à infrarouges servent beaucoup dans les télécommandes
d'appareils TV / HIFI.
NB :
Il exixte d’autres types de diode tels que :
 la diode varicap
 la diode tunnel
 la diode schottky
Transformateur
Le transformateur permet de transférer de l’énergie (sous forme alternative) d’une source à une
charge, tout en modifiant la valeur de la tension. La tension peut être soit élevée ou abaissée
selon l’utilisation voulue. Le changement d’un niveau de tension à un autre se fait par l’effet
d’un champ magnétique.
Il y a deux types principaux de transformateurs, le type cuirassé et le type à colonnes. Dans le
type cuirassé, on utilise un circuit magnétique à trois branches, et les enroulements sont autour
de la branche centrale. Dans le type à colonnes, un circuit magnétique à deux colonnes est
utilisé.
Principe de fonctionnement
Le transformateur est constitué de deux enroulements (ou plus) couplés sur un noyau
magnétique, comme à la figure suivante. Le côté de la source est appelé le primaire, et a N1
enroulements de fils (tours). Le côté de la charge est appelé le secondaire et a N2 enroulements.
Le flux ϕ est le flux mutuel. Le “•” indique la polarité des tensions. Par convention, un courant
qui entre dans un “•” indique un flux positif.

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Il faut remarquer qu’il n’existe aucune connexion électrique entre le primaire et le secondaire.
Tout le couplage entre les deux enroulements est magnétique. Lorsqu’on applique une tension
alternative à la source, ceci crée un flux alternatif dans le noyau magnétique. Selon la loi de
Faraday, ce flux crée des forces électromotrices dans les bobines. La force électromotrice
induite est proportionnelle au nombre de tours dans la bobine et au taux de variation du flux.
Selon le rapport du nombre de tours entre le primaire et le secondaire, le secondaire alimente la
charge avec une tension différente de celle de la source.
Applications
Le circuit de redressement mono-alternance à la forme suivante :

Ce circuit reçoit en entrée une tension alternative, qui peut être positive ou négative. En sortie
de ce circuit :
 Si la tension en entrée 𝑒′ est positive, alors la tension en sortie 𝑉𝑟 est égale à 𝑒′ ;
 Si la tension en entrée 𝑒′ est négative, alors la tension en sortie 𝑉𝑟 est nulle.

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On a en sortie la valeur moyenne et la valeur efficace suivantes :

1 𝜋 𝐸′
< 𝑉𝑅 >= 2𝜋 ∫0 𝐸 ′ sin(𝜃) 𝑑𝜃 = 𝜋

1 𝜋 ′2 2
𝐸′
𝑉𝑒𝑓𝑓 = √ ∫ 𝐸 𝑠𝑖𝑛 (𝜃) 𝑑𝜃 =
2𝜋 0 2
On peut aussi prendre en compte la chute de tension en sortie due à la tension de seuil de la
diode.
CIRCUIT DE REDRESSEMENT DOUBLE-ALTERNANCE
Le circuit de redressement double-alternance à la forme suivante :

Ce circuit reçoit en entrée une tension qui peut être positive ou négative. En sortie de ce circuit:
 Si la tension en entrée 𝑒 est positive, alors la tension en sortie 𝑉𝑟 est égale à 𝑒 ;
 Si la tension en entrée 𝑒 est négative, alors la tension en sortie 𝑉𝑟 est égale à −𝑒.

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On a en sortie le signal et la valeur moyenne suivants :

𝑉𝑟 = 𝐸|sin(𝜔𝑡)|

2𝐸
< 𝑉𝑟 > = 𝜋

On peut aussi prendre en compte la chute de tension en sortie due à la tension de seuil de la
diode.
Il existe aussi le pont de Graëtz comportant 4 diodes :

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TD3 : La DIODE et ses applications

Exerxice 1 :
Pour chacun des montages suivants, donner l’état des diodes D1 et D2 supposées idéales.

Exercice 2 :
Soient les circuits suivants avec VD = 0,7 et R1 = R2 = 1kΩ

1. E = 5V, calculer la tension aux bornes de R2 pour les deux circuits.

2. On remplace le générateur de tension continue E par un générateur de tension alternative :
e(t) = 5sin(2πt / T) V avec T = 20ms
- Déterminer la tension aux bornes de R2.
Exercice 3 :
Question 1 :

Calculer la résistance statique de la diode :

Rs=0,6Ω b) Rs=0,33Ω c) Rs=3Ω d) Rs=0,2Ω

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Question 2 :

Ci-dessus la caractéristique d’une diode. Calculer la résistance dynamique Rd de sa partie

linéaire, le point M0 se trouvant dans cette partie linéaire.

Rd=10Ω b) Rd=0.1Ω c) Rd=0.04Ω d) Rd=25Ω

Exercice 4 :
On considère le circuit de la figure 2a dans lequel D est une diode à jonction PN que l’on peut
modéliser à l’état passant comme représentée sur le schéma de la figure 2b. 𝑅𝐷 = 20Ω

Question 1 : Que représente 𝑅𝐷 ?

représente la résistance du circuit de la figure 2a.
représente la résistance de la diode.
représente la somme des deux résistances précédentes.
Question 2: Déterminer R pour un courant de 20mA dans la diode. (utiliser la figure 2a en
remplaçant la diode par son modèle)
a. R=460Ω b. R=500Ω c. R=450Ω d. La résistance R n'a pas d'influence sur le courant
Question 3:
Quelle est alors la tension aux bornes de la diode ?
a. VAK=0V b. VAK=0,8V c. VAK=−10V d. VAK=1V

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Exercice 5 :
La figure 3a ci-dessous représente la caractéristique idéalisée courant-tension dans le sens
inverse d’une diode zener Z.

On considère le montage de la figure 3b dans lequel E=20V, R=50Ω et RL est une résistance
variable.
Question 1:
Exprimer la tension Vs aux bornes de RL en fonction de E, R et RL. (Considérer la figure 3b
enfin de calculer le courant qui y circule)
Afin de maintenir une tension constante de 10V aux bornes de RL, on utilise la diode zener
précédente dans le montage de la figure 3c.
Question 2: ( se référer de la figure 3a)
A partir de quelle valeur de RL cette diode devient-elle conductrice ?
a. RL=25Ω b. RL=33Ω c. RL=50Ω d. RL=100Ω
Question 3:
Que vaut la tension Vs pour RL=150Ω ?
a. Vs=0V b. Vs=15V c. Vs=10V d. Vs=5V
Exercice 6 :

Question 1:

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La diode D a une tension de seuil de 0,6V. Est-ce que ce circuit permet un redressement de la
tension entre Ve et Vs ?
Oui b) Non

Question 2:

On garde le même circuit que pour la question 1. A quoi sert la source de tension continue de
0,6V ?

Avoir une tension en sortie strictement positive b) Empêcher la diode d’être en état bloquée

c) Empêcher la diode d’être en état passant d) Compenser la chute de tension en sortie

due à la tension de seuil de la diode

Question 3:

La diode D a une tension de seuil de 0,6V. Est-ce que ce circuit permet un redressement de la
tension entre Ve et Vs ?
Oui b) Non c) La diode est toujours passante d) La diode est toujours bloquée e) La
diode est passante ou bloquée suivant la tension

Exercice 6 :

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Soit le circuit à diode ci-contre. Calculer le courant I avec les trois approximations de la diode
(‘court-circuit’, ‘source de tension’, ‘source de tension et résistance’).
Pour les approximations : source de tension et source de tension avec résistance, considérer
Von=0.7V et R=1Ω
r  2 I

r  2 I  10A
v  10V

Exercice 7 :
Considérer le circuit ci-contre et calculer la valeur approximative du courant Zener pour : 1_ a.
RL=100kΩ, b. RL=10kΩ,
c. RL=1kΩ.
2_ Supposer que l’ondulation de la source du circuit représenté dans la figure est de 4V.
Calculer l’ondulation de sortie pour une résistance Zener de 10Ω.
3_ A quelle résistance RL le régulateur Zener cesse de fonctionner ?
R1  1,5K
I1 IL

I1

RL
V0  40V VZ  10V

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