ISSLg - Cours d'électronique - Électronique (ELO)
Les différents types de diodes
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Les diodes de redressement

Ces diodes permettent de gros courants et de grandes polarisations inverses, elles ont un courant de fuite très faible. Par contre, elles ont un seuil plus grand et ne sont pas très rapides (capacité parasite). Elles sont très utilisées pour le redressement des alimentations à transformateurs.


Ex : 1N4007   Uf = 1,0V  /  Ifmax = 1A  / Urmax = 1000V
Ex : 1N5408   Uf = 1,2V  /  Ifmax = 3A  / Urmax = 1000V

Elles sont parfois regroupées par 4 pour former un pont redresseur :



Les diodes de signal

Ces diodes permettent de traiter des signaux, elles sont rapides (faible capacité parasite), mais sont limitées à de petits courants. Elles sont très utilisées en traitement analogiques de signaux (miroir de courant, détecteur de crête, écrêteur, pédale de distorsion pour guitare électrique, conversion log/expo, multiplicateur analogique...).


Ex : 1N4148   Uf = 0,7V  /  Ifmax = 0,3A  /  Urmax = 70V


Les diodes Schottky

Contrairement aux autres diodes (jonction PN), la diode Schottky est une jonction métal/semi-conducteur. Elles sont très rapides et ont une faible tension de seuil, mais un courant de fuite plus élevé et une faible tension de claquage. Elles sont très utilisées dans les alimentations à découpage ou à capacités commutées, les redresseurs basse-tension, comme sécurité pour éviter l'inversion des polarités des batteries ou des piles, dans le traitement de signaux, en radio et téléphonie haute-fréquence...


Ex : BAT85     Uf = 0,4V    /  Ifmax = 0,2A  /  Urmax = 30V
Ex : 1N5818   Uf = 0,45V  /  Ifmax = 1A     /  Urmax = 30V
Ex : 1N5821   Uf = 0,5V    /  Ifmax = 3A     /  Urmax = 30V


Les diodes Zener

La diode Zener fonctionne en claquage inverse. Cette tension de claquage inverse est appelée tension Zener (Vz). Cette tension est fixée à la fabrication de la diode en jouant sur le dopage P et N (elles sont généralement fortement dopées). Les fabricants proposent ainsi des gammes de Zener allant de 2.4V à 22V. Lorsque Vz < 5.1V, le claquage Zener est prédominant (diminue avec la température). Lorsque Vz > 5.1V, le claquage avalanche est prédominant (augmente avec la température). La diode Zener de 5V1 est donc très stable en température (les deux dérives en température se compensent).

La diode Zener maintient une tension constante à ses bornes (Vz) pour un courant inverse légèrement variable (Iz). Ce courant inverse doit être au-dessus d'une valeur minimale pour que l'impédance de la Zener soit faible (Zz), c-à-d pour que les variations de courants inverse (ΔIz) n'engendrent que des petites variations de tension Zener (ΔVz) :
ΔVz = Zz * ΔIz
 
Ex : BZX55C5V1 :  Zener 500mW  /  Vz = 5V1  /  Iz = 5mA  /  Zz = 4Ohm
Pour cette Zener si son courant inverse Iz passe de 5mA à 6mA, alors ΔIz = +0.001A et sa tension Zener varie de ΔVz = +0.001A * 4Ω = +0.004V. Sa tension Zener passe donc de 5.1V à 5.104V.
 
NB : Les diodes Zener fournissent des tensions de référence bon marché (mais peu précises) dans une large variété d’applications. Pour plus de précision, s'orienter plutôt vers des Bandgap ou des références de tension.


Les diodes Varactor ou Varicap

En polarisation inverse, une diode Varactor agit comme un condensateur variable. La capacité d’une diode Varactor est inversement proportionnelle à la tension de polarisation inverse (plus sa tension inverse augmente, plus sa capacité diminue).

Elle est très utilisée dans les récepteurs radio pour sélectionner la fréquence à recevoir, ou pour réaliser des générateurs de fréquence commandé en tension ou encore de la modulation en fréquence (FM).

Ex : BB640 : Varactor 68pF  /  30V

Exemple dans un récepteur radio : remplacement d'un condensateur variable CV1 par une Varactor D1 et sa polarisation négative RV1, R1, C2, C3. L'ensemble est nettement plus petit et moins coûteux que le condensateur variable CV1...

De plus, le potentiomètre peut être commandé numériquement par un micro-contrôleur, par exemple pour mémoriser les différentes stations de radio...



Les diodes LED

Diode électroluminescente (DEL) : Type de diode qui émet de la lumière lorsqu'un courant la traverse en sens passant. La couleur de la lumière est fixée à la fabrication, elle est fonction du semi-conducteur utilisé et de son dopage. Plus la tension de seuil est basse plus la couleur est proche des infra-rouges (IR). Plus la tension de seuil est haute plus la couleur est proche des ultra-violets (UV).

Tension de seuil des LED :
Longueur d'onde du photon
 Couleur
 Semi-conducteur
 Tension de seuil (à 20mA)
950nm
 IR (infra-rouge)
 AlGaAs
 1.3V
624nm
 rouge
 AlGaAs ou GaAsP
 1.9V
590nm
 ambre (orange)
 GaAsP
 2.0V
530nm
 vert
 AlInGaP ou GaN ou GaP
 2.2V
470nm
 bleu
 InGaN 3.0V
405nm
 UV (ultra-violet)
 InGaN
 3.3V

Attention :
1) quelques modèles de LED (parfois appelées "voyant LED") sont fabriqués avec une résistance série intégrée dans leur boîtier ;
2) il existe des LED clignotantes (parfois appelées "LED flash") fabriquées avec un oscillateur intégré dans leur boîtier !


LED bicolore
Ce sont deux LED de couleur différente montées dans un même boîtier.

Par exemple, on peut faire progressivement passer la LED du vert au rouge pour indiquer l'état de décharge d'une batterie.
NB : il existe également des LED bicolores à deux broches, les LED sont alors en tête-bêche (A1=K2 & K1=A2), on ne peut en allumer qu'une seule à la fois selon la direction du courant qui la traverse (très utile pour la mise au point des ponts en H).

LED tricolore RGB
Ce sont trois LED (rouge + vert + bleu) montées dans un même boîtier. En dosant ces trois couleurs, on peut couvrir toute la plage de couleur que l'oeil humain peut voir. Elles sont très utilisées pour les éclairages d'ambiance ou pour la réalisation d'écrans d'affichage en couleur.

NB : souvent les 3 cathodes sont reliées ensemble dans le boîtier.
Ces LED sont de plus en plus remplacées par le Neopixel qui regroupe les 3 LED + leur commande via une communication série à 1 fil.

LED blanche
Elles sont abondamment utilisées pour l'éclairage. Ce sont rarement des RGB ajustées sur le blanc ; généralement ce sont des LED bleu couvertes d'une matière fluorescente qui réémet la lumière blanche (à cause de la fluorescence, elles ont un temps d'allumage et d'extinction (1/10 de sec) : elles ne conviennent pas pour la transmission de signaux, comme dans le cas des télécommandes optiques).

Diode laser
C'est une LED de fabrication spécifique (avec cavité résonnante) qui permet l'émission de lumière en une zone ponctuelle.

Pour obtenir le rayon lumineux rectiligne typique du laser, il faut placer ce point d'émission lumineux au niveau de la focale d'une lentille convergente. Attention lors de vos commandes : vérifier que la diode laser est bien équipé de sa lentille (et souvent de sa résistance série), le tout forme un petit cylindre d'environ 5mm de diamètre et 10mm de longueur !

Source : https://www.acheterlaser.com/blog/post/diode-laser-principe-fonctionnement/

Les diodes lasers sont utilisées dans les barrières optiques, les lecteurs CD, les communications à fibres optiques...

Afficheur 7 segments
Ce sont 7 LED rectangulaires (nommée "a" à "g") dont les combinaisons d'allumage permettent l'affichage des chiffres de 0 à 9, généralement il y a une 8ème LED ronde (nommée "dp" pour "dot point") pour faire le point décimal.
 
Ces afficheurs peuvent être :

Tableau de commande :

Les afficheurs 7 segments sont toujours très utilisés dans les appareils de mesure, l'outillage et l'électroménager (horloge, balance...).

NB : il existe aussi des afficheurs à 14 ou à 16 segments permettant l'affichage de caractères alphanumériques (chiffres et lettres), mais actuellement, il vaut mieux utiliser dans ce cas des afficheurs LCD !

Bar graph
Ce sont plusieurs (8 ou 10) LED rectangulaires mises en colonne, très utiles pour les vu-mètres des amplis de sonorisations.


Afficheur matriciel
Ce sont des LED disposées en tableau (8x8), dont les cathodes sont en colonnes et les anodes en ligne (pour le modèle" Kathode column") :
  
Permet l'affichage graphique (chiffre, lettre, ponctuation, forme géométrique, dessin...) via un balayage des colonnes plus rapide que la persistance rétinienne (faire un rafraichissement à 50Hz).


Les photodiodes

Diode dont le courant de fuite en polarisation inverse est proportionnel à l'intensité de la lumière incidente. Elle peut également fonctionner en générateur comme un micro panneau photovoltaïque avec un courant de court-circuit proportionnel à l'intensité de la lumière incidente (et une tension à vide proportionnelle au logarithme de l'intensité de la lumière incidente).
   Ex : BPW34     (photodiode infra-rouge et lumière visible).

NB : La photodiode est plus sensible, plus rapide et plus linéaire que la LDR.
Elle peut parfois être remplacée par un phototransistor (moins rapide que la photodiode).

Usage : Mesure de luminosité, détecteur de mouvements infra-rouge, barrière laser, communication à fibre optique...

Mesure par courant de court-circuit, montage conseillé (plus rapide et plus linéaire) :


Mesure par courant de fuite, montage déconseillé (moins rapide car sensible à la capacité parasite de la diode, moins linéaire car dépend un peu de Vcc) :


Dans les détecteurs IR, la photodiode IR est couverte par une lentille de Fresnel qui alterne des zones surveillées et non surveillées. Lorsqu'un corps émetteur d'IR passe de zone en zone, le signal de la diode varie dans le temps, on sait qu'il y a déplacement d'un corps, mais pas dans quelle direction. Avec ce système, il peut y avoir également des erreurs de détections si l'émission des IR varie dans le temps dans une même zone (ex : feu de bois dans une cheminée).

Source inconnue ?
Auteur : Philippot Marc - 02/12/2020