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Usages des jonctions PN

Figure 1 : Redresseur à simple alternance avec sortie de voltage positif.

Redresseur à simple alternance  avec sortie de voltage positif.

Figure 1 : Redresseur à simple alternance avec sortie de voltage positif.

Jusqu’à présent, il n’a été mention que d’une seule application de la diode rectificatrice mais en fait il en existe de nombreuses. Selon les impuretés utilisées pour le dopage, le cristal principal du semi-conducteur et les techniques de productions, il est possible de produire des diodes ayant des propriétés spécifiques. Parmi les utilisations des diodes, il y a :

…et plusieurs autres.

Figure 2 : Redresseur à simple alternance avec sortie de voltage négatif.

Redresseur à simple alternance avec sortie de voltage négatif.

Figure 2 : Redresseur à simple alternance avec sortie de voltage négatif.

Redresseur à simple alternance

Une des plus importantes utilisations des diodes est pour redresser le courant. La diode à jonction pn normale est parfaite pour ce rôle comme elle conduit le courant dans le sens de la polarisation directe et devient une forte résistance dans l’autre. Un telle diode placée en série dans un circuit électrique à courant alternatif (CA) sera dans une position de polarisation directe et inverse à chaque cycle. Seule la portion du courant dans le sens de la polarisation directe passera donc lors de chaque cycle. Le plus simple circuit du genre est le redresseur à simple alternance qui est présenté dans les figures 1 et 2.

Le transformateur (T1) dans ces images donne une sortie CA, la diode ne laisse passer que la partie dans son sens de polarisation directe (redressement du courant) et une résistance de charge (RL) sert à limiter la valeur du courant à un niveau sécuritaire tout en donnant un signal de sortie grâce au courant qui y passe.

Avant de poursuivre, voici une définition du terme « charge » dans un tel circuit. La charge est un dispositif dans un circuit électrique qui transforme une tension électrique entre ses extrémités en un courant en laissant passer des électrons. Un tel dispositif utilisant peu de courant est considéré comme une faible charge et une autre utilisant un fort courant est une charge importante. Une charge peut être une simple résistance mais peut également être un circuit électronique complexe ou un appareil quelconque comme un moteur.

En revenant au redresseur à simple alternance, durant la moitié du cycle du courant CA dans la figure 1, la tension est positive par rapport à la mise à la terre. Quand le courant du transformateur est positif (+ en haut et - en bas), la diode se trouve polarisée directement. Sa région déserte est mince et sa résistance est très basse et l courant passe donc facilement dans le circuit dans le sens des flèches vertes. Comme ce courant passe de la borne négative à celle positive dans la résistance de charge, cela donne la partie positive du signal CA.

De façon inverse, lorsque la tension CA s’inverse dans le transformateur, la borne supérieure devient négative et celle inférieur positive. La diode est alors en polarisation inverse et offre une résistance presque infinie au passage du courant. Il ne peut alors y avoir de façon pratique de courant passant dans la résistance de charge et il y a donc une tension nulle à ses bornes.

Cela se reproduit à chaque cycle du courant alternatif ce qui donne une sortie uniquement de la portion de tension positive (ligne pleine du graphique) et la portion négative (en pointillés) est réduite à zéro. La tension varie seulement positivement et la fréquence de sortie est la même que celle du courant CA (par exemple 60 Hz).

Redresseur à deux alternances

Figure 3 : Redresseur à deux alternances.

Redresseur à deux alternances.

Figure 3 : Redresseur à deux alternances.

Il est possible en utilisant un assemblage plus complexe de quatre diodes «en pont», comme dans la figure 3, de combiner la sortie du circuit de redresseur à simple alternance positive avec celle inversée en tension du redresseur négatif pour obtenir un signal totalement positif à deux cycles (la portion à tension nulle du cycle positif est remplacé par la tension inversé du cycle négatif, et vise-et-versa). La fréquence est donc deux fois plus rapide que la CA initial. Ceci se nomme un redresseur à deux alternances.

Si la tension de la source de CA à gauche est en tension positive, la borne positive du transformateur est en haut et le courant passe par la diode en polarisation directe CR1 et revient à la borne négative du transformateur par la diode CR3. Lorsque la tension est négative, la borne positive du transformateur est en bas, le courant passe par la diode CR4 en polarisation directe et revient par la diode CR2. Dans les deux cas, la tension aux bornes de la résistance de charge reste positive en haut et négative en bas, d’où un cycle totalement positif.