Diodes
Une diode est polarisée lorsqu'on lui applique une différence de potentiel. Si cette ddp est positive, la diode est polarisée positivement et vice versa si elle est négative.
Afin de gagner du temps dans l'analyse d'un circuit composé de diode, on peut essayer de poser les hypothèses les plus probables en premier. Pour rappel, une fois la bonne combinaison d'hypothèses trouvée, il n'est pas nécessaire de démontrer que toutes les autres sont incorrectes.
Nous vous présentons ici quelques indicateurs pouvant vous aider.
Si deux diodes idéales sont en série et dans le même sens, elles sont probablement dans le même état.
Si deux diodes idéales sont en série et dans des sens opposés, elles sont probablement dans des états opposés.
Des diodes en parallèle et dans le même sens auront le même comportement, puisqu'on leur applique la même différence de potentiel.
Si elles sont dans des sens opposés, elles auront probablement des comportements opposés.
Une diode idéale polarisée positivement est probablement passante. Ce sera sans doute le cas lorsqu'une source de tension positive est connectée à son anode.
Une diode idéale polarisée négativement est probablement bloquante. Ce sera sans doute le cas lorsqu'une source de tension négative est connectée à son anode.
Le comportement du pont redresseur est différent en fonction du signe de Vin.
Lorsque Vin > 0, les diodes en bleu sont passantes et la charge est parcourue par un courant positif, entraînant une tension positive en sortie.
Lorsque Vin < 0, les diodes en vert sont passantes et la charge est à nouveau parcourue par un courant positif, entraînant à nouveau un tension positive en sortie, malgré la tension négative en entrée.
On peut se poser la question de quelle diode est passante lorsque Vin > 0. Le courant sortant de la charge voit en effet deux anodes dans lesquelles il pourrait circuler. Cependant, la diode en bas à gauche est déjà polarisée négativement : sa cathode est à la tension de Vin tandis que son anode est à Vin - Vout (chute de potentiel dans la charge), c'est-à-dire VD < 0. Elle est donc bloquante et le courant s'engage dans la diode en bas à droite qui n'est pas encore polarisée.
On peut suivre le même raisonnement lorsque Vin < 0, mais les rôles des diodes sont inversés.
Pourquoi la première peut être utilisée en avalanche alors que la seconde serait détruite ?
Tout comme dans le cas d'une polarisation directe de la diode, le plus important est de limiter le courant circulant dans cette dernière. Si vous faites attention à son utilisation, une diode Zener est utilisée à l'envers, de sorte que la résistance en série forme une droite de charge ayant une intersection avec le troisième quadrant de la caractéristique de la diode, celui où tension et courant sont négatifs.
Dès lors, qu'est-ce qui nous empêche d'utiliser une diode normale à la place d'une diode Zener ?
- Une diode Zener est fabriquée de sorte que la tension d'avalanche ne varie pas en fonction du courant la traversant. De plus, cette tension d'avalanche est maîtrisée et contrôlée, de sorte qu'on puisse précisément compter sur sa valeur pour dimensionner un montage.
- Une diode normale en avalanche est plus difficile à en sortir. Dans son cas, cette zone forme une hystérèse : une fois qu'on a dépassé la tension d'avalanche, même si on repasse sous son seuil, du courant continuera de circuler dans la diode tant que la tension n'est pas passée sous un nouveau seuil plus faible.
- Le coefficient de température d'une diode normale est négatif, ce qui signifie que sa tension (différence de potentiel) diminue si sa température augmente (relation de Shockley). Ainsi, une diode entrant dans sa zone d'avalanche va voir son courant augmenter brusquement, ce qui augmente sa température, diminue sa tension, renforce sa position dans sa zone d'avalanche, qui augmente son courant, etc. Cependant, une diode Zener a certes un coefficient de température négatif normalement, mais positif dans sa zone d'avalanche. Ce fait signifie qu'en avalanche (son utilisation normale), si la température de la diode Zener augmente, sa tension diminue, ce qui augmente sa tension, la poussant à sortir de sa zone d'avalanche, préservant la diode de la destruction si cette température n'est pas maîtrisée. Heureusement, étant donné que le courant circulant dans la diode Zener est limité, la température l'est aussi.
Cette variation de sa tension en fonction de la température peut d'ailleurs en faire un bon capteur de température.