Analyse de l’état d’une diode
Comprendre l’Analyse de l’état d’une diode
Nous allons analyser l’état d’une diode en fonction des caractéristiques d’un circuit simple. Une diode est un composant électronique permettant le passage du courant électrique dans une seule direction. Elle est souvent utilisée pour protéger les composants sensibles ou pour redresser les courants alternatifs en courants continus.
Pour comprendre l’Analyse d’un Circuit avec Diode Parfaite, cliquez sur le lien.
Données :
- Une source de tension continue \( V_s = 5 \) V.
- Une résistance \( R = 100 \) ohms connectée en série avec la diode.
- La diode en question possède les caractéristiques suivantes :
– Tension de seuil \( V_{th} = 0.7 \) V.
– Résistance interne négligeable lorsque la diode est en conduction.
Questions :
1. Calculez la tension aux bornes de la résistance \( R \) lorsque la diode est supposée idéale (tension de seuil à 0 V).
2. Calculez la tension aux bornes de la diode en considérant la tension de seuil réelle \( V_{th} \).
3. Déterminez le courant circulant dans le circuit pour les deux cas (diode idéale et diode réelle).
4. Discutez l’état de la diode (conductrice ou bloquante) pour chaque cas.
5. Quelles pourraient être les conséquences sur le circuit si la tension de la source \( V_s \) était inférieure à la tension de seuil de la diode?
Correction : Analyse de l’état d’une diode
1. Calcul de la tension aux bornes de la résistance R (diode idéale)
Pour une diode idéale, la chute de tension à ses bornes est supposée nulle (0 V). La totalité de la tension de la source se retrouve donc aux bornes de la résistance.
Formule utilisée :
\[ V_R = V_s – V_{\text{diode}} \]
Pour une diode idéale, \( V_{\text{diode}} = 0 \).
Données :
- Tension de la source : \( V_s = 5\,\text{V} \)
- Résistance : \( R = 100\,\Omega \)
Calcul :
\[ V_R = 5\,\text{V} – 0\,\text{V} = 5\,\text{V} \]
Résultat :
La tension aux bornes de la résistance est de 5 V.
2. Calcul de la tension aux bornes de la diode (diode réelle)
Pour une diode réelle, il faut tenir compte de la tension de seuil \( V_{th} \) qui vaut 0,7 V. Ainsi, la tension aux bornes de la diode sera égale à \( V_{th} \) et celle aux bornes de la résistance sera \( V_s – V_{th} \).
Formules utilisées :
- Tension aux bornes de la diode :
\[ V_{\text{diode}} = V_{th} \]
- Tension aux bornes de la résistance :
\[ V_R = V_s – V_{th} \]
Données :
- Tension de la source : \( V_s = 5\,\text{V} \)
- Tension de seuil de la diode : \( V_{th} = 0,7\,\text{V} \)
Calcul :
\[ V_{\text{diode}} = 0,7\,\text{V} \]
\[ V_R = 5\,\text{V} – 0,7\,\text{V} = 4,3\,\text{V} \]
Résultat :
- Tension aux bornes de la diode : 0,7 V
- Tension aux bornes de la résistance : 4,3 V
3. Calcul du courant circulant dans le circuit
Le courant dans le circuit se calcule à l’aide de la loi d’Ohm, \( I = \frac{V}{R} \), en considérant la tension aux bornes de la résistance.
Formule utilisée :
\[ I = \frac{V_R}{R} \]
Données :
- \( R = 100\,\Omega \)
Cas 1 – Diode idéale :
- \( V_R = 5\,\text{V} \)
Calcul :
\[ I = \frac{5\,\text{V}}{100\,\Omega} = 0,05\,\text{A} \]
Soit 50 mA.
Cas 2 – Diode réelle :
- \( V_R = 4,3\,\text{V} \)
Calcul :
\[ I = \frac{4,3\,\text{V}}{100\,\Omega} = 0,043\,\text{A} \]
Soit 43 mA.
Résultats :
- Courant avec diode idéale : 50 mA
- Courant avec diode réelle : 43 mA
4. Discussion sur l’état de la diode
-
Diode idéale :
La diode est supposée idéale, ce qui signifie qu’elle est parfaitement conductrice sans chute de tension lorsqu’elle est polarisée en direct.
État : Conductrice. -
Diode réelle :
Avec une tension de seuil de \( 0,7\,\text{V} \), la diode ne commence à conduire qu’une fois cette tension atteinte. Ici, comme \( V_s = 5\,\text{V} \) est largement supérieur à \( 0,7\,\text{V} \), la diode est polarisée en direct et conduit le courant, bien qu’elle présente une chute de tension de 0,7 V.
État : Conductrice.
Conclusion :
Dans les deux cas, la diode est en état conducteur.
5. Conséquences si la tension de la source \( V_s \) est inférieure à la tension de seuil de la diode
Si la tension de la source \( V_s \) est inférieure à la tension de seuil \( V_{th} \) de la diode (par exemple, si \( V_s < 0,7\,\text{V} \) pour notre diode), la diode ne sera pas suffisamment polarisée en direct pour se mettre en conduction.
Conséquences sur le circuit :
- Absence de conduction : La diode restera bloquante et ne laissera pas passer le courant.
- Courant nul : Aucun courant ne circulera dans le circuit.
- Impact sur le fonctionnement : Le circuit fonctionnera comme un circuit ouvert. Si le circuit était destiné à alimenter un composant ou à redresser un courant, ce dernier ne fonctionnerait pas correctement.
Analyse de l’état d’une diode
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