Diòde desilici dejoncion P-N (l'anòde es a dreta, lo catòde a esquèrra).Representacion internacionau d'un diòde.
Undiòde es uncompausantelectronic. Es undipòle electric non linear e polarizat, es a díser que lo son sens de brancament determina lo foncionament deucircuit electric on es plaçada. Shens precision particulara, un diòde es un compausant que permet lo passatge deucorrent unicament dens un sens. Lo diòde es gessit de recèrcas realizadas a la fin deu sègle XIX. La soainvencion permetó l'aparicion de l'electronica. Existeish un hum de diòdes diferents, mes despuish laSegonda Guèrra Mondiau, los diòdes de semiconductor constituïts d'unajoncion P–N e los sons derivats son vadudas majoritàrias e quasi egemonicas enelectronica, enelectrotecnica e enesclairatge.
Après la descobèrta deus diòdes desemiconductor, un nombre important detecnologias apareishón e l'estudi deus diòdes que's dividí lèu en sosdomenis distints. Mantua descobèrta importanta es resumida dens la cronologia ací devath :
Simbèu internacionau deu diòde, lo sens deutriangle indica lo sens possible deu passatge deucorrent.
Un diòde es undipòleelectric desemiconductor (joncion P-N) que tien dus regimes de foncionament : blocat e passant[13]. Aqueths regimes de foncionament non son pas controlables dirèctament pr'amor que dependen de latensionVAK a las bòrnas :
Dens l'encastre de l'analogia idraulica[15], lo diòde es donc assimilable a unclapet anti-retorn[16]. Dens un sens, a partir d'uapression lindau deu fluide, lo clapet dèisha passar lo fluide mes, dens l'aute sens, lo fluide non poirà pas obrir lo clapet e passar.
Caracteristicas e esquèmas equivalents d'un diòde ideau.
Lo diòde ideau (o diòde perfèit) es caracterizat per la soatensionVlindau lindau e la soaintensitat dirèctaID. Si latension aplicada a las bòrnas es inferiora aVlindau, lo diòde blòca lo passatge deucorrent e es equivalent a uninterruptor obèrt. Si latension aplicada es egau o superiora aVlindau, permet lo passatge deucorrent. Es alavetz equivalenta a undipòleelectric detensionVlindau que dèisha passar locorrent entrant. Si latension lindau es nulla, lo diòde es equivalent a un simple hieu[17][18] .
Generaument, dens lo cas d'un diòde desilici, la tension lindau es egau a 0,7 V e pòt estar negligida au par de las autastensions deucircuit[18].
Lo diòde reau es tostemps caracterizat per la tensionVlindau e l'intensitat dirèctaID. Totun, tien tanben uaresisténcia electrica intèrna e ua tension de rompeduraVrompedura[19]. Es possible de definir tres zònas de foncionament :
quan lo corrent circula dens lo sens passant, lo comportament es relativament similar au diòde ideau. Si latension es inferiora a la tension lindau, lo corrent passant es quasi nul. Si la tension es superiora a la tension lindau, un corrent passa mes aumenta drin a drin dab latension.
quan lo corrent circula dens lo sens blocant, lo diòde dèisha passar un corrent de hueita de quauquas µA. Aqueth regime fonciona si la tension non despassa pas la tension de rompedura.
quan lo corrent circula dens lo sens blocant e que la tension de rompedura es passada, lo corrent tòrna passar. Totun, lo diòde es lèu destrusit perefèit eslit.
Dens las condicions de foncionament, las tensions lindau son egaus a 0,3 V peus diòdes degermani e de 0,7 V peus diòdes desilici[20]. L'intensitat deu corrent passant es donat per l'equacion de Shockley[21] :
DabVj la tension a las bòrnas dau diòde,V0 la tension termica qu'es egau akb.T/e (sia 26 mV a 20 °C),n un factor dequalitat dau diòde generaument comprés enter 1 e 2 eI0 una constanta aperada « corrent de saturacion » que despend deu compausant.
La resisténcia intèrna deu diòde entraina egaument ua dissipacion d'energia perefèit Joule. Totun, los diòdes non pòden pas resistir a uatemperatura tròp hauta. Atau, existeish ua poténcia maximau d'utilizacion. En delà, lo diòde risca de cremar[22].
Lo foncionament d'un diòde es basat sus uajoncion P-N, es a díser sus la joncion de dus materiaussemiconductors dopats positivament e negativament[23]. La partida dopada negativament deucristau tien un excès d'electrons e la partida dopada positivament ua ua manca. Au nivèu de la joncion, losatòmes dopats N pèrden unelectron e vadenions positius. Lo fenomèn contrari a lòc dens la partida P. Com aqueths ions son fixes, aqueras transformacions crean ua barrèra opausada au passatge deucorrent, aperadazòna de deplecion, qu'es caracterizada per ua diferéncia de potenciau :
si uatension positiva es aplicada deu costat dopat negativament e ua tension negativa deu costat dopat positivament, loselectrons son atirats cap au costat dopat negativament. Loselectrons son donc mensh disponibles tà passar la zòna de deplecion. La barrèra de potenciau aumenta, çò qu'explica l'abséncia de passatge decorrent dens lo sens indirècte deu diòde.
si uatension positiva es aplicada deu costat P e negativa deu costat N, loselectrons son dirigits cap tà la zòna de deplecion. Si la tension es superiora a la diferéncia de potenciau de la barrèra, los electrons pòden sautar la barrèra, çò qu'explica la conduccion deucorrent dens lo sens dirècte dau diòde.
Lodiòde Schottky es constituïda d'ua joncionmetau-semiconductor en plaça d'uajoncion P-N classic[24]. Aquò permet d'abaishar la tension lindau enter 0,15 e 0,45 V e de diminuïr la durada de commutacion enter l'estat passant e l'estat blocat. Aqueth tipe de diòde es donc plan utilizat entà protegir lostransistors en limitant la tension e en empachant la saturacion. La pèrta d'energia perefèit Joule es tanben mensh importanta. Totun, son mei fragiles que los diòdes abituaus (tension declacatge mei febla, horca de temperatura mei febla, etc.).
Lodiòde Zener es un diòde dab un dopatge mei important qu'un diòde convencionau. Dens lo sens dirècte, lo son foncionament es quasi identic a un diòde ordinari[25][26]. Totun, es tanben capabla de foncionar dens lo sens indirècte. En efèit, en delà d'ua tension lindau aperada tension de Zener, permet lo passatge d'uncorrent shens riscar la destruccion[27]. Existeish ua larja gamma de modèles prepausant tensions de Zener compresas enter 2 e 300 V[28]. Aqueths diòdes son generaument utilizats entà descrestar ondas e descalar o regular tensions[29].
Lodiòde Transil[30] es un diòde de supression de tensions transitòrias,tensions generaument presentas a l'alumatge d'un circuit e que pòden aténher valors plan superioras a las valors de foncionament normaus[31]. Lo son principi es similar aus diòdes Zener mes lo son mòde de defalhiment principau es locortcircuit[32]. Atau, pendent l'establiment d'un regime estacionari dens uncircuit, lo diòde permet l'evacuacion deus corrents tròp importants cap a la tèrra. Puish, pendent lo foncionament normau, blòca las hueitas cap a l'exterior si si lo son lindau non es pas atenhut : lo corrent passa alavetz normaument cap a la rèsta deu circuit.
Lodiòde electroluminescent es un dispositiu optoelectronic capable d'eméter ualutz o ua radiacioninfraroja,monocromatica o policromatica, quan uncorrent electric passa dens lo sens dirècte. Aqueth fenomèn a lòc principaument dens la partida dopada positivament. Loselectrons i arriban entà comolar las lacunas electronicas, mas aucupanorbitalas atomicas hautas,energeticament cargadas. La desexcitacion d'aquethsatòms, per transicion deus electrons cap a d'orbitalas mei establas, es acompanhada de l'emission d'unfoton, a l'origina de la luminescéncia[33]. Despuish losans 2000, aqueths diòdes son plan utilizats entà remplaçar los esclairatgestradicionaus a basa d'ampolas[34].
Undiòde PIN, de l'anglésPositive Intrinsic Negative diode, es un diòde constituït d'ua zòna non dopada, dita zòna intrinsèca I, intercalada enter las duas zònas dopadas P e N. Dens lo sens dirècte, la zòna I aumenta la resisténcia deu diòde au passatge deu corrent, mes aquera resisténcia es variabla e diminueish dab l'intensitat. Atau, lo diòde PIN es un diòde d'impedància variabla, controlada per l'intensitat, çò que permet de l'utilizar com redreçaire de tensions hòrtas o com atténuateur variabla. Dens lo sens indirècte, lo diòde a lo comportament d'uncondensator de febla valor, çò que permet de l'utilizar com commutator rapide, en particular sus sistèmas hautasfrequéncias[35][36] .
Lodiòde lasèr un tipe dediòde PIN qu'emet ua lutzmonocromatica coerenta, es a díser unlasèr. Lo miei intrinsèc es la region activa e loselectrons e laslacunas electronicas deus mieis N e P son utilizats peu pompatge[37]. Dab los fotodiòdes e los fototransistors, lo diòde lasèr es un compausant essenciau deus legidors e gravaires dedisques optics. Uei, los diòdes lasèr son la hont de lasèrs la mei venuda dens lo monde[38][39].
Unfotodiòde es un compausant electronic avent la capacitat de captar un arrajòu deumaine optic e d'ac transformar ensenhau electric. Lo son principi de foncionament es basat sus la liberacion d'electrons per un materiau après ua absorcion defotons.
Undiòde d'efèit tunèl (ò diòde Esaky) es un diòde constituït de dus partidas N e P iperdopadas[40]. La multiplicacion deus portaires entraïna l'aparicion d'uncorrent gràcias au trespassatge qüantic de la barrèra de potenciau perefèit tunèl. Un tau diòde que's compòrta com undiòde de tension de Zener nulla. Aqueths diòdes èran utilizats denscircuits necessitant un temps de commutacion plan brèus (dinc a 5 GHz). La produccion es plan limitada pr'amor que las aplicacions son raras per aqueth tipe de diòde.
Los diòdes an aplicacions nombrosas enelectronica. En seria, dens uncircuit, pòden servir entà redreçar uatension, es a díser convertir uncorrent alternatiu en uncorrent continú, entà protegir uncircuit alimentat encorrent continú contra ua error de brancament en empachant la circulacion deucorrent dens lo maishant sens e entà detectar la valor cresta o l'envolòpa d'ua modulacion pendent ua transmission demodulacion d'amplitud[42][43][44]. Dens uncircuit en parallèl, los diòdes permeten de restituïr ua compausanta continua per la transposicion d'un senhau electric, de regular uatension simpla o ua tension de referéncia e de realizar montatges protectors contra las subertensions[44][45][46]. Enfin, diòdes montats en seria e en parallèl permeten de constituïr un montatgemultiplicator de tensions[47].
Los diòdes son undipòle de basa de l'electronica de poténcia. Encorrent alternatiu, pòden estar utilizadas entà diminuïr la poténcia hornida per l'alimentacion a un receptor. En efèit, en suprimint ua alternança, permeten de dividir la poténcia transmesa per dus[48]. Los diòdes son tanben un compausant centrau deus montatgesredreçaires destinats a produsir uncorrent continú a partir d'uncorrent alternatiu[49][50]. Per exemple, es lo cas deupont de diòdes (opont de Graetz) qu'es un montatge de quate diòdes permetent de redreçar un corrent alternatiu monofasat.
Losdiòdes electroluminescents emetent uacolorblanca que pòt activarsubstàncias quimicas entà produsir colors mei variadas. Necessitant ua quantitat d'energia febla entà foncionar, aqueths esclairatges an ua larja gamma d'aplicacions (esclairatge public[51], lutz de veïcule, ecrans, ampolas domesticas[52], etc.).
(fr) J. C. Duez, « Utilisation élémentaire des diodes », dinsÉlectronique appliquée 1 – 1re F2, Hachette, París, coll. « Classiques Hachette », 1972, pp. 63-90.
(fr) Christophe François,Génie électrique - Cours complet illustré - Les grandes fonctions de la chaîne d’information - IUT, BTS, CPGE (TSI et ATS), écoles d’ingénieurs, Ellipses, 2016.
(fr) Bogdan Grabowski,Fonctions de l'électronique, Dunod, París, 1980, pp. 9-24.
(fr) Bogdan Grabowski, Composants de l'électronique, Dunod, París, 1982, pp. 155-181.
(fr) Marcel Mounic,Électronique – Redressement, première partie – Procédés de calculs – Redressement monophasé et polyphasé à commutation naturelle (diodes), París, Fouchet, 1969.
(en) W. G. Pfann e W. van Roosbroek, « Radioactive and Photoelectric p‐n Junction Power Sources »,Journal of Applied Physics, vol. 25, n° 11, novembre de 1954, pp. 1422-1434.
(en) William Shockley, « The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors »,The Bell System Technical Journal, vol. 28, n° 3, julhet de 1949, pp. 435-489.
(fr) Libero Zuppiroli e Daniel Schlaepfer,Lumières du futur, Presses polytechniques et universitaires romandes, 2011.
↑(de) F. Braun, « Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle »,Annalen der Physik und Chemie, vol. 153, n° 4, 1874, pp. 556-563.
↑(fr) Marie-Cécile Alvarez-Hérault, Victor Gouin, Trinidad Chardin-Segui, Alain Malot, Jonathan Coignard, Bertrand Raison e Jérôme Coulet,Planification des réseaux électriques de distribution. Évolution des méthodes et outils numériques pour la transition énergétique, Iste editions, 2022, p. 15.
↑(fr) Jean-Claude Heudin,Créatures artificielles (Les). Des automates aux mondes virtuels, Éditions Odile Jacob, 2008, p. 95.
↑(en) G. Pearson e W. Brattain, « History of Semiconductor Research »,Proceedings of the IRE, vol. 43, n° 12, 1955, pp. 1794–1806.
↑(en) Brevet estatunidenc US836531A,Means for receiving intelligence communicated by electric waves, 30 d'aost de 1906.
↑(en) M. Riordan e L. Hoddeson, « The origins of the pn junction »,IEEE Spectrum, junh de 1997, pp. 46-51.
↑(en) C. M. Zener,Elasticity and anelasticity of metals, Chicago, University of Chicago Press, 1948.
↑(en) Linden T. Harrison,Current Sources and Voltage References. A Design Reference for Electronics Engineers, Elsevier Science, 2005, p. 363.
↑(en) G. W. A. Dummer,Electronic Inventions and Discoveries: Electronics from Its Earliest Beginnings to the Present Day, Elsevier, 3a edicion, 2013, p. 137.
↑(en) Leo Esaki, « New Phenomenon in Narrow Germanium p−n Junctions »,Physical Review, vol. 109, n° 2, 1958, pp. 603-604.
↑(fr) Nicolas Poussin,Caractérisation du rendu des couleurs des nouvelles sources : les diodes électroluminescentes (LED), tèsi, Conservatoire national des arts et métiers, 2009.
↑(fr) Pierre Mayé,Aide-mémoire. Composants électroniques, Dunod, París, 6a edicion, 2021, p. 152.
↑La tension lindau es sovent notada VF dens los documents deus fabricants de diòde (per l'anglésforward).
↑(fr) Jean-François Pochon,Mémoire Professionnel. Electricité et Analogie Hydraulique, Institut Suisse de Pédagogie pour la Formation Professionnelle, Centre Professionnel du Nord Vaudois, junh de 2003, p. 42.
↑(en) Santiram Kal,Basic electronics. Devices, circuits and IT fundamentals, PHI Learning, 2009, p. 33.
↑18,0 et18,1(fr) Yves Granjon, Bruno Estibals e Serge Weber,Le cours d'électronique, Dunod, 3a edicion, 2023, p. 77.
↑(fr) Yves Granjon, Bruno Estibals e Serge Weber,Le cours d'électronique, Dunod, 3a edicion, 2023, p. 76.
↑(fr) Albert Paul Malvino e David J. Bates,Principes d'électronique. Cours et exercices corrigés, Dunod, 9a edicion, 2021, p. 55.
↑(en) Allan R. Hambley,Electrical Engineering. Principles and Applications, partida 1, Pearson/Prentice Hall, 2005, p. 446.
↑(fr) Yves Granjon, Bruno Estibals e Serge Weber,Le cours d'électronique, Dunod, 3a edicion, 2023, p. 80.
↑(fr) Francis Lévy,Physique et technologie des semiconducteurs, Presses polytechniques et universitaires romandes, 1995, p. 171.
↑(fr) Christophe François,Génie électrique - Cours complet illustré - Les grandes fonctions de la chaîne d’information - IUT, BTS, CPGE (TSI et ATS), écoles d’ingénieurs, Ellipses, 2016, p. 60.
↑(en) H. M. Rosenberg,The Solid State, Oxford University Press, 1988, p. 172.
↑(en) J. R. Hook e H. E. Hall,Solid State Physics, Wiley and Sons, 1974, pp. 178-180.
↑(fr) Christophe François,Génie électrique - Cours complet illustré - Les grandes fonctions de la chaîne d’information - IUT, BTS, CPGE (TSI et ATS), écoles d’ingénieurs, Ellipses, 2016, p. 61.
↑(fr) Christophe François,Génie électrique - Cours complet illustré - Les grandes fonctions de la chaîne d’information - IUT, BTS, CPGE (TSI et ATS), écoles d’ingénieurs, Ellipses, 2016, p. 62.
↑(en) Robert Diffenderfer,Electronic Devices: Systems and Applications, Thomas Delmar Learning, 2005, pp. 95–100.
↑Transil es un nomcomerciau de la companhiáSTMicroelectronics mes aqueth tèrme es plan frequent dins la literaturatecnica. Los autes fabricants productors d'aqueth tipe de diòde utilizan autas apellacions com l'acronimeanglés TVS (Transient Voltatge Suppressor).
↑Lo pericle es tanben ua hont de tensions transitòrias que pòden necessitar ua proteccion basada sus diòdes Transil.
↑(fr) Jean-Marie Dilhac e Vincent BoitierAutonomie énergétique des systèmes embarqués sans fil et sans batterie. Applications aéronautiques, ISTE Editions Limited, 2017, p. 111.
↑(fr) Nicolas Pousset,Caractérisation du rendu des couleurs des LED, tèsi de doctorat, 2009, pp. 48-49 e 52.
↑(fr) Libero Zuppiroli e Daniel Schlaepfer,Lumières du futur, Presses polytechniques et universitaires romandes, 2011.
↑(de) L. Stiny,Handbuch aktiver elektronischer Bauelemente, Franzis’ Verlag, 2009.
↑(de) J. Specovius,Grundkurs Leistungselektronik: Bauelemente, Schaltungen und Systeme, Vieweg+Teubner, 2010, pp. 18–29.
↑(en) Larry A. Coldren, Scott W. Corzine e Milan L. Mashanovitch,Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits, John Wiley & Sons, 2012.
↑(en) Robert V. Steele, « Diode-laser market grows at a slower rate »,Laser Focus World, vol. 41, n° 2, 2005.
↑(en) D. K. Roy,Tunnelling and Negative Resistance Phenomena in Semiconductors, Elsevier Science, 2014.
↑(en) Sungook Hong,Wireless: From Marconi's Black-box to the Audion, MIT Press, 2001.
↑(fr) Tahar Neffati,L'Électronique de A à Z, París, Dunod, 2006, pp. 78-80.
↑(fr) Bogdan Grabowski,Fonctions de l'électronique, París, Dunod, 1980, pp. 9-24.
↑44,0 et44,1(fr) J. C. Duez, « Utilisation élémentaire des diodes », dinsÉlectronique appliquée 1 – 1re F2, París, Hachette, coll. « Classiques Hachette », 1972, pp. 63-90.
↑(fr) Bogdan Grabowski,Fonctions de l'électronique, París, Dunod, 1980, pp. 13-15.
↑(fr) Bogdan Grabowski,Fonctions de l'électronique, París, Dunod, 1980, p. 19.
↑(fr) Bogdan Grabowski,Fonctions de l'électronique, París, Dunod, 1980, p. 18.
↑(fr) Marcel Mounic,Électronique – Redressement, première partie – Procédés de calculs – Redressement monophasé et polyphasé à commutation naturelle (diodes), París, Fouchet, 1969, p. 71.
↑(fr) Marcel Mounic,Électronique – Redressement, première partie – Procédés de calculs – Redressement monophasé et polyphasé à commutation naturelle (diodes), París, Fouchet, 1969, pp. 65-202.
↑(fr) Tahar Neffati,L'Électronique de A à Z, París, Dunod, 2006, p. 254.
↑(fr) « Éclairage led : 5 points-clés et 4 nouveautés »,Le Moniteur, 5 de març de 2020.
↑(fr) Laurent Massol,Les LED pour l'éclairage, Dunod, coll. « Technique et ingénierie », octbre de 2015.
.jpg)
