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Les diodes

La diode est la base de l’électronique et de tous les composants actifs : transistors, triacs, thyristors, régulateurs, etc, sont en réalité des assemblages des plusieurs ensembles de diodes intégrées dans un même boîtier. On parle alors de circuit intégré ou de puce électronique tant la taille de chaque élément constituant est petite.

Il en va de même pour les composants beaucoup plus complexes comme les microprocesseurs et microcontrôleurs par exemple, qui sont architecturés sur des combinaisons de milliers, voire des millions ou milliards de transistors.

Nos ordinateurs actuels n'échappent à la règle car les diodes sont la base unitaire de la logique binaire aussi bien pour les mémoirs que pour les unités de calculs.

Aujourd’hui on ne parle plus que de diode à semi-conducteur par opposition aux anciennes diodes à tubes à vides et filaments qui ont complètement disparu, tout au moins dans notre univers modéliste.

Avec la diode, nous entrons donc dans le monde des composants électroniques actifs alors que les résistances, condensateurs et autres sont des composants passifs.

A noter que les Leds sont des diodes à part entière que le passage du courant rend lumineuses. C’est la composition de leur puce à semi-conducteur et leur technologie de fabrication qui définit la couleur du flux lumineux émis.

Alors, une diode, c’est quoi ? C’est tout simplement un composant, à base de silicium le plus souvent, qui a la propriété de laisser passer le courant dans un sens et de s’y opposer dans l’autre sens. Jusque là, c’est assez facile à comprendre et il s’agit donc, par définition, d’un composant polarisé. Autrefois, on parlait d'ailleurs de "valve", ce qui correspond bien au fonctionnement attendu. Une diode est constituée d’une anode et d’une cathode entre lesquelles est inséré le semi-conducteur qui nous intéresse. Sur les diodes actuelles, la cathode est généralement repérée par un anneau de couleur sur une des deux extrémités. Les diodes se présentent sous différents formes, mais le plus souvent il s’agit de cylindres ou cubes en matière plastique ou en verre, parfois en boîtier métallique de forme diverse, le semi-conducteur est enfermé à l’intérieur. Les références des diodes sont souvent marquées "en clair", ce qui permet de les identifier rapidement.

Quand un courant traverse une diode dans le sens passant, il se produit une chute de tension entre l’entrée et la sortie qui, selon la technologie de fabrication, peut atteindre environ 0,65 Volts dont il faut tenir compte dans le cas de montage à plusieurs diodes. Dans le sens inverse, évidemment pas de courant et donc pas de chute de tension.

Il existe des grandes familles de diodes caractérisées par leur tension de seuil, leur tension inverse et par leur courant admissible qui s'étend de quelques mA à plusieurs dizaines, voire centaines d'Ampères pour les versions industrielles.

Pour des raisons de simplification, ces dernières ne seront pas étudiées dans cet article. On peut quand même citer, les diodes zener, les diodes schottky, les diodes tunnel, les varicaps etc.

Pour ce qui nous concerne, le plus simple des composants intégrés à base de diodes est le pont redresseur composé de quatre diodes qui constituent alors un ensemble destiné à « transformer » le courant alternatif en courant redressé, c’est à dire presque comparable à un courant continu.

On se souvient qu'un courant alternatif est un suite d'alternances positives puis négatives qui se succèdent à une certaine vitesse (fréquence). Le rôle du pont redresseur est de diriger et regrouper les polarités positives du côté positif (D2, D3). et les polarités négatives du côté négatif (D1, D4).

Ce composant fait donc le tri et le regroupement des polarités positives et négatives contenues dans le courant alternatif, un peu comme un aiguillage qui ferait le tri des wagons, sauf que le fonctionnement d'un pont redresseur est autonome.

Sur le schéma ci-dessous et son branchement de principe, on comprend mieux le fonctionnement d’un pont redresseur.

Quand une alternance positive est présente sur l’entrée AC2, elle traverse la diode D2 mais est bloquée par la diode D1.

L’alternance suivante étant négative sur l’entrée AC2, elle traverse la diode D1 mais est bloquée par la diode D2.

L’alternance suivante étant positive sur l’entrée AC1, elle traverse la diode D3 mais est bloquée par la diode D4.

L'alternance suivante étant négative sur l'entrée AC1, elle traverse la diode D4 mais est bloquée par la diode D3.

Par conséquent, seules les polarités positives sont récupérées sur la sortie « + » alors que seules les polarités négatives sont récupérées sur la sortie « - ».

Nous sommes donc désormais en présence d'un courant redressé (pas tout à fait continu), mais qui va y ressembler grâce à des composants annexes tels que condensateurs et régulateurs par exemple, qui réalisent des opérations de filtrage et de lissage.

Ce courant, débarrassé de la composante alternative résiduelle, est désormais capable d'alimenter les circuits électriques prévus.

JMG