Caractéristiques courant

Rapport d’expérience sur les diodes n°2
le 30 novembre 2006
Caractéristiques courant-tension d’une diode PN
But: Relever et tracer les caractéristiques directe et inverse d’une diode à jonction PN au germanium. Comparer les fonctionnements de ces diodes.
Composants
Matériels
1 diode 1N4007
1 alimentation continue réglable
1 diode 0A95/05 ou 1N918
1 voltmètre
1 résistance 1 KΩ
1 ampèremètre
Montages :
+
–
1 K!
A
R
+
+
U
U
0-30 V
Uf
V
D
(1N4007)
–
–
Fig. 3
+
D
(1N4007)
–
A
V
+
–
U
U
0-30 V
–
Fig. 4
Ur
+
R
1 K!
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le 30 novembre 2006
Etapes :
1-
Les caractéristiques d’utilisation non destructives des diodes sont :
IFmax =
2-
Circuit de la fig.2 réalisé.
3-
Réglage de l’alimentation pour avoir une chute de tension VF = 0.1 V aux bornes de la diode D.
4-
L’intensité du courant IF traversant la diode D est de 0 mA .
5-
La valeur de la résistance directe de la diode D est de :
1 A Pmax = 1.1 W UR(inv)max = 1000 V
RF = U/I = 0.1/ 0 = infinie
6- Tableau 1 :
VF[V]
IF[mA]
RF
0
0
0
0.1
0
infini
0.2
0
infini
0.3
0
infini
0.4
0.009
44 KΩ
0.5
0.12
4.16 KΩ
0.6
1.2
500 Ω
0.7
10.8
64.8 Ω
0.75
30.2
24 Ω
7-
Circuit de la fig. 4 réalisé.
8-
Réglage de l’alimentation pour avoir une chute de tension Vr = – 2 V aux bornes de la diode D.
9-
L’intensité du courant Ir traversant la diode D est de 0.2 µA .
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10- La valeur de la résistance directe de la diode D est de :
RR = U/I = –2/0.0000002 = 10 MΩ
11- Tableau 2
Vr[V]
Ir[µA]
Rr
0
0
0
–2
0.2
10 MΩ
–5
0.5
10 MΩ
–7
0.7
10 MΩ
– 10
1
10 MΩ
– 11
1.1
10 MΩ
– 12
1.2
10 MΩ
– 13
1.3
10 MΩ
– 14
1.4
10 MΩ
– 15
1.5
10 MΩ
– 18
1.8
10 MΩ
– 20
2
10 MΩ
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12- Courbes faites avec les tableaux 1 et 2.
En analysant cette courbe, on se rend bien compte de la tension à partir de laquelle,
soit 0.7 Volt, la diode devient conductrice. (comme un interrupteur fermé)
En analysant cette courbe, on se rend bien compte que quelle que soit la tension, un courant négligeable traverse la diode. La diode bloque le courant . (comme un interrupteur ouvert)
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13- La tension de seuil de la diode est : Vo = env 0.7 volt.
14- Les résistances dynamiques dans les parties droites des caractéristiques sont :
RF = ∆VF / ∆IF = 0.15/0.02 = 7.5 Ω
Rr = ∆Vr / ∆Ir = 20/0.000002 = 10 MΩ
15- Pas à faire.
16- Branché une diode 0A95/05 dans la fig.3
3bis-Réglage de l’alimentation pour avoir une chute de tension VF = 0.1 V aux bornes de la diode D.
4bis-L’intensité du courant IF traversant la diode D est de 0 mA .
5bis-La valeur de la résistance directe de la diode D est de :
6bis- RF = U/I = 0.1/ 0 = infinie
Tableau 3 :
VF[V]
IF[mA]
RF[Ω]
0
0
0
0.2
0.3
666
0.3
0.6
500
0.4
1.4
285
0.5
2.8
178
0.6
4.1
146
0.7
5.1
137
0.75
5.1
147
0.8
5.8
137
0.9
7.1
126
1.5
16.4
91
1.6
18.5
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7bis-Circuit de la fig. 4 réalisé.
8bis-Réglage de l’alimentation pour avoir une chute de tension Vr = – 2 V aux bornes de la diode D.
9bis-L’intensité du courant Ir traversant la diode D est de 0 mA .
10bis-
La valeur de la résistance directe de la diode D est de :
11bis-
RR = U/I = –2/0= impossible
Tableau 4
Vr[V]
Ir[µA]
Rr
0
0
infini
–2
0
infini
–5
0
infini
–7
0
infini
– 10
0
infini
– 11
0
infini
– 12
0
infini
– 13
0
infini
– 14
0
infini
– 15
0
infini
– 18
0
infini
– 20
0
infini
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12bis- Courbes faites avec les tableaux 3 et 4.
En analysant cette courbe, on se rend pas bien compte de la tension à partir de laquelle,
la diode devient conductrice. (comme un interrupteur fermé) car, en basse fréquence , le
germanuim n’est pas stable.
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En analysant cette courbe, on se rend bien compte que quelle que soit la tension, un courant négligeable traverse la diode. La diode bloque le courant . (comme un interrupteur ouvert)
13bis- La tension de seuil de la diode est : Vo = env 0.3 volt.
14bis-Les résistances dynamiques dans les parties droites des caractéristiques sont :
RF = ∆VF / ∆IF = 0.2/0.002 = 100 Ω
Rr = ∆Vr / ∆Ir = 20/0= infinie
17-
Les applications dans lesquelles on choisira des diodes au silicium seront, entre au
tre, pour le redressement, et tout circuit avec de gros courants. Les diodes au ger-
manium sont quand à elle principalement utilisées dans des circuits à haute fré-
quence .
18-
Modèles équivalents.
Polarisation directe
+
Polarisation inverse
–
7.5 !
0.7 V
+
–
10 M!
Vo=U
19- En conclusion je dirais que l’on se rend compte par l’expérience ce que l’on avait vu en théorie, i.e que la diode se comporte comme un interrupteur dans un circuit selon que l’on la branche en direct ou en inverse.
Questions :
1-
En polarisation directe, la résistance statique augmente lorsque le rapport Vf/If dimi-
nue.
2-
Une diode se comporte comme une résistance élevée aux tensions élevées.
3-
L’énoncé qui décrit le mieux la caractéristique d’une diode au-delà du coude est:
4-
Lorsque le courant direct de la diode croît, la résistance directe Rf décroît.
5-
Le courant circulant dans la diode en inverse est extrêmement faible.
6-
La résistance inverse de la diode Rr est extrêmement élevée.
Le courant augmente rapidement
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