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Diode à jonction PN



  1. #1
    gatsu

    Diode à jonction PN


    ------

    Bonjour,

    J'ai eu une il y a quelques semaines une discussion avec un électricien qui m'a un peu perturbé sur les diodes à jonction PN.

    - La premère chose surprenante est que cette personne m'a affirmé que si on mesure la ddp (avec un voltmetre) aux bornes d'une diode à vide on observera une tension "négative" (~ -0.6 V pour le silicium je crois et ~ -0.3 pour le geramanium).

    Cela contredit quelque peut ce que je croyais savoir sur les diodes. En particulier, j'ai notamment le cours de LPFR sous les yeux et il y spécifie bien qu'on ne peut pas mesurer cette ddp genre "à vide".

    Est ce que cette affirmation est dépendante de la manière dont fonction le voltmètre en lui même ou bien est ce simplement une grosse connerie de la part de l'électricien ?

    - L'autre point est plus sur ma compréhension personnelle. Si je regarde la formule de la caracétristique courant-tension

    il n'y a pas de fameuse "tension seuil" qui apparaisse clairement dans l'expression (V est la tension appliquée).

    Cette appellation est elle conventionnelle ou bien est ce relié à la tension générée par la zone de charge qui serait "cachée" dans le courant de saturation ?

    - Dernier point un peu relié au premier. Dans les diodes à jonction PN la zone de charge et le champ électrique qu'il génère. Ce champ électrique existe uniquement à l'interieur de la zone de charge c'est ça ?
    A priori le système étant neutre de base et les porteurs de charge diffusant d'un coté ou de l'autre laissant leur équivalent opposé de l'autre coté de la jonction, la zone de charge en question doit être globalement neutre (même si polarisée) non (en conséquence de quoi par application du théorème de Gauss le champ électrique est nul en dehors de la zone de depletion et ne peut donc être mesuré) ?

    Désolé de poser ces questions élémentaires mais n'ayant aucune (ou presque) experience pratique avec les diodes je pense que les réponses d'un spécialiste du sujet me seraient utiles.

    Merci d'avance !

    -----
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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  3. #2
    Chanur

    Re : Diode à jonction PN

    Bonjour,
    Désolé, je suis totalement incompétent pour vous répondre, mais je pense que vous devriez poster votre message dans le forum électronique vous aurez sûrement plus de réponses.
    Ou demander à un modérateur de le déplacer pour éviter de faire doublon.
    Amicalement.
    Dernière modification par Chanur ; 21/10/2011 à 13h35.

  4. #3
    obi76
    Modérateur*

    Re : Diode à jonction PN

    Déplacé en conséquence.

    Pour la modération,
    Paradoxalement, ce sont les débats stériles qui se reproduisent le plus.

  5. #4
    Franck-026

    Re : Diode à jonction PN

    en fait, on utilise un multimetre en mode diodemetre (testeur de diode) qui comporte un generateur de courant et un voltmetre, et on mesure la tension de jonction.
    En cas d'absence de diodemetre, on peut fabriquer un generateur de courant constant avec un BF244 ou 245 (voir une simple resistance calculee pour faire passer l'intensité correcte pour la mesure), qui generera un courant de quelques miliamperes, relié sur une alim 12V voir plus, et on pourra mesurer avec un simple voltmetre la tension de jonction aux bornes de la diode.
    Cette methode permet de pouvoir mesurer aussi les diodes zener.

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  8. #5
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par Franck-026 Voir le message
    en fait, on utilise un multimetre en mode diodemetre (testeur de diode) qui comporte un generateur de courant et un voltmetre, et on mesure la tension de jonction.
    En cas d'absence de diodemetre, on peut fabriquer un generateur de courant constant avec un BF244 ou 245 (voir une simple resistance calculee pour faire passer l'intensité correcte pour la mesure), qui generera un courant de quelques miliamperes, relié sur une alim 12V voir plus, et on pourra mesurer avec un simple voltmetre la tension de jonction aux bornes de la diode.
    Cette methode permet de pouvoir mesurer aussi les diodes zener.
    Ok super merci ça répond essentiellement à mes questions.
    Pour finir, la tension de jonction ou tension de seuil où aparait est elle exactement dans la caractéristique parce qu'elle ne me semble pas explicite ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  9. #6
    nornand

    Re : Diode à jonction PN

    bsr:
    si l'on pouvai mesurer au volmètre -0.6 ou +0.6 v peut importe le signe , aux borne d'une diode , celle ci serait un generateur ! ce n'est pas encore le cas ....
    pour la suite je uis imcompetent pour apporter une réponse intelligente .

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  11. #7
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par nornand Voir le message
    bsr:
    si l'on pouvai mesurer au volmètre -0.6 ou +0.6 v peut importe le signe , aux borne d'une diode , celle ci serait un generateur ! ce n'est pas encore le cas ....
    pour la suite je uis imcompetent pour apporter une réponse intelligente .
    Je n'étais pas sûr de ça. Je ne sais pas comment fonctionnent tous les voltmètres sur le marché ^^ .
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  12. #8
    Franck-026

    Re : Diode à jonction PN

    un voltmetre mesure une tension aux bornes d'un generateur. Une diode n'est pas un generateur, mais relié a un generateur via une regulation de courant constant ou simplement une resistance, on peut tracer la courbe de la diode en faisant varier le courant la traversant.

  13. #9
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par Franck-026 Voir le message
    un voltmetre mesure une tension aux bornes d'un generateur. Une diode n'est pas un generateur, mais relié a un generateur via une regulation de courant constant ou simplement une resistance, on peut tracer la courbe de la diode en faisant varier le courant la traversant.
    Je ne suis pas expert mais si je prends un oscilloscope je n'ai pas besoin d'un générateur (i.e. d'un micro courant) a proprement parler pour que ça marche si ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  14. #10
    Franck-026

    Re : Diode à jonction PN

    ben si... une diode n'est pas un generateur.

  15. #11
    Tropique

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Je n'étais pas sûr de ça. Je ne sais pas comment fonctionnent tous les voltmètres sur le marché ^^ .
    En fait, il ne s'agit pas de voltmètre, mais d'un testeur spécifique de diode, comme décrit par Franck.

    Et bien sûr, en l'absence de stimuli extérieur, la jonction est neutre et non polarisée.

    Quant à la "tension de seuil" c'est une chimère bien commode, mais elle n'existe pas.
    On peut définir un point arbitraire de la caractéristique I-V, 1mA p.ex, et décrêter que c'est la tension de seuil.
    Comme le courant est une fonction exponentielle de la tension, la caractéristique est assez"raide", ce qui donne une certaine illusion de seuil défini.

    Mais en réalité, ce n'est pas le cas, et cela dépend uniquement de l'échelle du graphique: la fonction étant auto-similaire, on retrouve exactement la même allure de courbe que l'on soit à 1mA ou à 1nA.

    Cependant, la chimère était bien commode avant les simulateurs: s'il fallait se trimbaler des exponentielles dans la moindre équation de circuit, la vie deviendrait vite infernale; d'où la simplification.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  16. #12
    nornand

    Re : Diode à jonction PN

    re:

    non il faut fournir a la diode une tension regarde cette page http://fr.wikipedia.org/wiki/Diode tu verras que le courant est fonction de la tension aux borne de la diode.
    Dernière modification par nornand ; 21/10/2011 à 17h33.

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  18. #13
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par nornand Voir le message
    re:

    non il faut fournir a la diode une tension regarde cette page http://fr.wikipedia.org/wiki/Diode tu verras que le courant est fonction de la tension aux borne de la diode.
    C'est toute l'histoire de mon incompréhension à ce sujet...j'ai toujours deux sons de cloches et je ne sais pas quoi penser .
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  19. #14
    DAUDET78

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    ...j'ai toujours deux sons de cloches et je ne sais pas quoi penser .
    Ici, tu as un son de cloche !
    Une diode normale (je ne parle pas des LEDs ou photodiodes) ne donne aucune tension (que ce soit avec un voltmètre ou un oscilloscope)

    Si tu mesures une tension, c'est que l'appareil injecte un courant dans la diode pour la mesurer (position test diode de l'appareil)
    J'aime pas le Grec

  20. #15
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par DAUDET78 Voir le message
    Ici, tu as un son de cloche !
    Une diode normale (je ne parle pas des LEDs ou photodiodes) ne donne aucune tension (que ce soit avec un voltmètre ou un oscilloscope)

    Si tu mesures une tension, c'est que l'appareil injecte un courant dans la diode pour la mesurer (position test diode de l'appareil)
    Je ne parlais pas de ce son de cloche qui me va tout à fait (si tu regardes bien ma citation). Mais de celui sur la définition arbitraire ou pas de la tension de seuil (qui était une autre de mes questions dans mon premier poste).
    Tropique a l'air de dire, comme la moitié à peu près des gens à qui j'ai parlé, que la tension de seuil est une valeur "pratique" qui dépend de ce qu'on veut faire avec la diode et qui correspond à réclamer un exp(qV/kB T) plus ou moins grand ou très grand devant 1 dans la caractéristique courant tension.

    nornand à l'inverse donne le deuxième son de cloche qui consiste à dire qu'il faut vaincre la tension intrinsèque dans la jonction (responsable d'une zone isolante à l'interface entre les matériaux P et N) avant qu'il ne se passe (en gros) quoique ce soit.

    Ma question est donc y a t il une réponse fausse parmi les deux propositions ou bien la réalité est elle un mélange des deux (ce qui serait envisageable si la tension intrinsèque intervenait implictement dans la valeur du courant de saturation) ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  21. #16
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    nornand à l'inverse donne le deuxième son de cloche qui consiste à dire qu'il faut vaincre la tension intrinsèque dans la jonction (responsable d'une zone isolante à l'interface entre les matériaux P et N) avant qu'il ne se passe (en gros) quoique ce soit.
    Je remarque que j'ai pu mal interpréter la réponse nornand. Qui répondait apparemment plus à mon incertitude vis à vis d'un oscilloscope...
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  22. #17
    DAUDET78

    Re : Diode à jonction PN

    Perso, le comportement philosophique de la jonction d'une diode silicium, ce n'est pas ma tasse de thé !
    • Je sais quelle a un coude , après le coude, on a 0,6V et que cette tension augmente en fonction de la résistance dynamique interne.
    • Je sais que la tension de coude a un coefficient de température de -2mV/°
    • Je sais que je trouve ces paramètres sur la spécification

    Et je fais mon montage !
    J'aime pas le Grec

  23. #18
    nornand

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Je remarque que j'ai pu mal interpréter la réponse nornand. Qui répondait apparemment plus à mon incertitude vis à vis d'un oscilloscope...
    c'est ca mais des fois le temps d'ecrire trois mots ils y a dejas 3 posts .... donc ca devient incohérent,

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  25. #19
    Ajusteur

    Re : Diode à jonction PN

    Bonsoir

    On peut s'informer sur ce sujet en regardant le fiche technique pour une diode commerciale. Veuillez trouver ci-joint le fichier pour la 1N914.

    http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N914.pdf

    En bas de la page 2 on voit des courbes de tension vs intensité dans le sens passant, sur des échelles logarithmiques. Les "courbes" ressemblent des lignes droites, donc il n'y a pas de seuil particulière a 600mV.

    Tout simplement, une tension de 600mV est "typique" pour une diode de silicium a une intensité raisonnable relatif a son taille (oui, bien sur, je ne sais pas bien parler). On voit quand même qu'une changement d'intensité de dix fois ne provoque qu'environ 120mV changement de tension.

    J’espère que cela peut vous aider, malgré mes perles de français.
    Dernière modification par Ajusteur ; 22/10/2011 à 23h05.

  26. #20
    Ajusteur

    Re : Diode à jonction PN

    Ce sujet a fait couler pas mal de l'encre au fil des années, parait-il...http://retro-forum.com/viewtopic.php...423d4ec9284025

    Sur une échelle linéaire, le fameux seuil inexistant se voit, mais sur une échelle logarithmique il disparait.
    Dernière modification par Ajusteur ; 22/10/2011 à 23h17.

  27. #21
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par Ajusteur Voir le message
    Bonsoir

    On peut s'informer sur ce sujet en regardant le fiche technique pour une diode commerciale. Veuillez trouver ci-joint le fichier pour la 1N914.

    http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N914.pdf

    En bas de la page 2 on voit des courbes de tension vs intensité dans le sens passant, sur des échelles logarithmiques. Les "courbes" ressemblent des lignes droites, donc il n'y a pas de seuil particulière a 600mV.

    Tout simplement, une tension de 600mV est "typique" pour une diode de silicium a une intensité raisonnable relatif a son taille (oui, bien sur, je ne sais pas bien parler). On voit quand même qu'une changement d'intensité de dix fois ne provoque qu'environ 120mV changement de tension.

    J’espère que cela peut vous aider, malgré mes perles de français.
    Merci beaucoup pour ces précisions techniques. En fait si on regarde bien la figure 3, on voit qu'elle commence à un peu plus de 25 mV pour la tension directe. Ce qu'il si on regarde la caractéristique théorique que j'ai donnée dans mon premier post c'est que

    Alors on voit qu'on observe un comportement exponentiel approximativement si l'exponentielle est grande devant 1. De façon conventionnelle cela est le cas si l'argument de l'exponentiel est de l'ordre ou plus grand que 1. Soit:

    Et c'est ce qu'on observe dans la figure 3 (et 4).

    Par contre je ne comprends pas la figure 5...pourquoi ce n'est pas une droite ? Et surtout pourquoi a-t-on des tensions aussi rididcules pour des courants aussi élevés ?
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  28. #22
    Tropique

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    Par contre je ne comprends pas la figure 5...pourquoi ce n'est pas une droite ? Et surtout pourquoi a-t-on des tensions aussi rididcules pour des courants aussi élevés ?
    Erreur d'impression, il faut lire des volts.
    Au dessus de 100mA, la résistance série commence à prendre de l'importance, puis à dominer sur l'exponentielle, d'où la déviation.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  29. #23
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Erreur d'impression, il faut lire des volts.
    Au dessus de 100mA, la résistance série commence à prendre de l'importance, puis à dominer sur l'exponentielle, d'où la déviation.
    Merci pour la précision, je n'osais pas proposer moi même une erreur d'impression sur une notcie officielle d'un composant électronique.

    Ton commentaire sur la résistance série m'intrigue. N'est elle pas supposée être linéaire ? D'après la figure 5 ça a l'air d'être une autre exponentielle mais avec un exposant different...
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

  30. #24
    Tropique

    Re : Diode à jonction PN

    Il y a d'une part la résistance dynamique, la tangente à l'exponentielle en un point donné , qui varie tout le temps, et la résistance purement ohmique, qui est stable et linéaire, et est une composante parasite.

    Une diode comme la 1N914 est un très mauvais sujet d'étude pour la jonction PN: elle est dopée à l'or, ce qui perturbe sérieusement ses caractéristiques, et comme toutes diodes, elle est assez imparfaite.
    Un transistor connecté en diode est 3 à 4 ordres de magnitude plus "idéal" qu'une telle diode.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  31. Publicité
  32. #25
    gatsu

    Re : Diode à jonction PN

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Il y a d'une part la résistance dynamique, la tangente à l'exponentielle en un point donné , qui varie tout le temps, et la résistance purement ohmique, qui est stable et linéaire, et est une composante parasite.

    Une diode comme la 1N914 est un très mauvais sujet d'étude pour la jonction PN: elle est dopée à l'or, ce qui perturbe sérieusement ses caractéristiques, et comme toutes diodes, elle est assez imparfaite.
    Un transistor connecté en diode est 3 à 4 ordres de magnitude plus "idéal" qu'une telle diode.
    Ouah ! ok merci beaucoup à toi (et à tous) pour les explications .
    "Au fond..la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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