Une diode est un composant électronique qui ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens, par ses deux bornes (anode et cathode).
Idéalement, nous pouvons considérer que sa résistance est nulle dans le premier cas et infinie dans le second.
Nous avons abordé à plusieurs reprises les différents types de diodes et leurs applications mais nous n’avons pas détaillé le fonctionnement de ces composants électroniques ni les autres types qui existent en plus des LED.
La diode semi-conductrice
Bien qu’il existe plusieurs types de diodes, ce terme fait généralement référence à la diode semi-conductrice, qui est la plus répandue. Un autre type de diode est la diode thermoïonique qui est basée sur des vannes à vide et la génération d’électrons dans une seule borne au moyen de l’effet joule mais nous n’entrerons pas dans les détails ici.
Nous allons nous concentrer sur l’étude des diodes semi-conductrices car elles constituent la base technologique de l’éclairage LED. Toutefois, nous n’entrerons pas dans les détails des fondements scientifiques de cette technologie afin de rendre la lecture plus légère.
Ce type de diode est le plus souvent une jonction de deux matériaux semi-conducteurs aux caractéristiques particulières (jonction p-n). L’un des matériaux (de type n) est une région chargée négativement (électrons). L’autre (de type p) est chargé positivement (trous).
Symbole de la diode
Le symbole électrique de la diode est un triangle équilatéral avec une ligne passant par l’un de ses sommets à longueur égale et parallèle au côté opposé. Sa forme est similaire à celle d’une flèche.
Ce qui est curieux c´est que la direction vers laquelle le symbole pointe est la direction opposée à laquelle le courant se déplace.
C’est la jonction de ces deux régions qui définit le comportement de la diode. De plus, c’est dans chacune de ces régions que chaque terminal du dispositif est connecté.
Comment fonctionne une diode
Comme nous venons de le voir, c’est la manière dont ce dispositif est construit qui définit son fonctionnement. De manière générale, on peut dire qu’une diode se comporte de deux manières :
- Comme un court-circuit, permettant le passage de l’électricité (polarisation directe).
- Comme un circuit ouvert, empêchant le passage du courant (polarisation inverse).
Différents types de diodes peuvent présenter un comportement unique en fonction de la polarisation appliquée ce qui leur permet d’être utilisées dans une grande variété d’applications, comme nous le verrons ci-dessous.
Types de diodes
Il existe une multitude de diodes différentes présentant des caractéristiques particulières en fonction de leur aspect physique, de leurs matériaux, de leurs impuretés, etc.
Parmi les plus courantes et que nous aborderons plus en détail, citons : la diode laser, le Gunn, le varicap et bien sûr, la LED.
Diode Gunn
Elles sont utilisées dans l’électronique haute fréquence et se caractérisent par une résistance négative dans certaines conditions. Les diodes Gunn sont utilisées dans la construction d’oscillateurs à micro-ondes.
Selon les matériaux utilisés, il est possible d’atteindre des fréquences d’oscillation supérieures à 10 GHz, et jusqu’à 3 THz avec des diodes en nitrure de gallium.
Diode varicap (de l’anglais variable capacity) ou varactor (acronyme de variable reactor)
Elles sont construites de telle sorte que polarisées en sens inverse, elles se comportent comme un condensateur variable dont la capacité dépend de la tension appliquée.
Elles sont utilisées dans les circuits syntonisés où les changements de capacité sont essentiels.
Diode LED
Elles se caractérisent par le fait que les recombinaisons des porteurs de charge génèrent des photons, les particules élémentaires qui forment la lumière.
Comme nous l’avons déjà mentionné par le passé, il existe différents types de LED qui constituent la base des systèmes d’éclairage modernes.
Diode láser
Comme pour les LED, ce type de diode est le moyen le plus courant de générer un laser. Elles sont utilisées dans de nombreux domaines tels que les communications par fibre optique, les pointeurs, les imprimantes ou les lecteurs de codes à barres, pour n’en citer que quelques-uns.
Diode Zener
Une diode Zener est conçue pour être en polarisation inverse. Au lieu de couper le flux de courant comme une diode classique, elle commence à conduire dans le sens inverse lorsqu’une certaine tension est atteinte. Le point auquel cette tension se stabilise est souvent appelé la tension Zener.
Ce type de diode semi-conductrice est un élément essentiel des régulateurs de tension constante.
Diode Schottky
La diode Schottky doit son nom au physicien allemand Walter H. Schottky. Sa principale caractéristique est de pouvoir passer très rapidement de l’état de coupure à l’état de conduction.
Utilisé dans les circuits intégrés où des vitesses de commutation élevées sont requises.
Diode Shockley
La diode de Shockley diffère des diodes précédentes car elle contient quatre couches alternées de semi-conducteurs P et N au lieu de deux. Elles sont utilisées dans des applications numériques telles que les compteurs et les circuits de temporisation.
Elle a même une statue à Mountain View (Californie) devant le bâtiment des laboratoires de semi-conducteurs Shockley.
Applications et utilisations des diodes
Comme nous l’avons vu, selon le type de diode, les applications sont très variées, pouvant être utilisées dans l’éclairage, les démodulateurs radio, les protections contre les surtensions ou les portes logiques (dispositif électronique essentiel dans la construction des micro-puces), mais l’une des plus courantes est dans les alimentations électriques où elles agissent comme des redresseurs d’ondes.
Pont redresseur à ondes
Les ponts redresseurs les plus courants sont les ponts redresseurs demi-onde et pleine onde. Un redresseur demi-onde élimine la partie négative du courant alternatif.
À son tour, un redresseur pleine onde convertit la partie négative du courant en positif.
Pont Graetz
Une configuration très courante est celle qui utilise quatre diodes et qui est connue sous le nom de pont de Graetz ou de pont redresseur à deux ondes. Les ponts de diodes de ce type sont très courants, par exemple, dans les alimentations en courant continu.
Comme nous pouvons le constater, les diodes sont des dispositifs ayant une multitude d’applications et sont plus présentes qu’on ne le pense dans toutes sortes d’appareils du quotidien, des ampoules électriques aux lecteurs Blu-ray.