-
8/17/2019 espose ph4
1/6
-
8/17/2019 espose ph4
2/6
I. ONCTIONN/0/NT D/ L% DIOD/ ,/N/R
-. onctionnement interne
La diode ,ener' tout comme la diode classi+ue' résulte de la
onction de deux semi!conducteurs l"un dopé P et l"autre
dopé
N' ( la seule di*érence +u"ici le dopage est plus important.
Nous
savons qu'une jonction P-N ne laisse passer le courant que dans
un seul sens, en
polarisation directe. Par contre, en
polarisation inverse, il ne circule
pratiquement aucun courant tant que la tension inverse ne
dépasse pas une
valeur limite, limite appelée tension de claquage. La
tension inverse donne
naissance à un champ électrique à l’intérieur de la
plaquette de silicium, et plus
précisément dans la zone isolante de
la jonction. La quantité ai!le des éléments
de dopage ait que la jonction PN d’une diode
conventionnelle supporte des
champs électriques intenses correspondants à des tensions
inverses allant de
plusieurs centaines de volts à plusieurs milliers de
volts. "i cette tension est
dépassée, l’em!allement thermique détruit la diode dans la
plupart des cas. #'est
ce qui est appelé la zone de claquage.
Par contre, les diodes $ener ont été spécialement con%ues et
a!riquées de
mani&re à pouvoir tre utilisées en polarisation
inverse, dans la zone de
claquage, notamment en modiiant les dimensions de la
jonction et surtout la
quantité de dopage des zones P et N. Plus ortement
dopées que les diodesconventionnelles, un champ électrique
relativement ai!le devient déjà
suisamment intense pour que les liaisons de covalence
s'aai!lissent et se
rompent. Les porteurs de charges (des éléments de dopage)
ainsi li!érés sont
assez nom!reu* pour que le courant augmente !rutalement et
pour que la
tension au* !ornes de la diode ne varie pratiquement
plus. #’est ce qui estappelé
l’eet $ener.
Page 1
-
8/17/2019 espose ph4
3/6
Caractéristi+ue réelle de la diode ,enercaractéristi+ue
idéale de la diode ,ener
Pour d’autres diodes $ener, il est possi!le que sous l'action du
champ électriqueinterne, les porteurs de charges minoritaires (du
silicium) de la zone isolante
acqui&rent une énergie telle qu'il puisse + avoir ionisation
par choc, et, par eet
d'avalanche, le courant crot e*trmement vite et la tension au*
!ornes de la
diode ne varie pratiquement plus. #’est ce qui est appelé eet
d’avalanche.
n pratique, pour les diodes dont la tension zener dépasse /0,
seul l'eet
d'avalanche est possi!le. #e qui à pour conséquence que la
caractéristique de la
diode est moins ranche (la pente est plus grande), et le
coeicient de
température est positi.
Les diodes dont la tension $ener est inérieure à 10 ont une
jonction tr&s minceet seul l'eet $ener peut avoir lieu, ce qui
entrane que la caractéristique de la
diode est tr&s raide et, de plus, ces diodes ont un
coeicient de température
négati.
ntre 10 et /0, les deu* eets peuvent se com!iner, et la
caractéristique est la
plus raide ainsi que le
coeicient de température qui peut tre proche de zéro. #e qui
signiie que les
diodes $ener prévues pour un onctionnement inverse compris entre
10 et /0
seront utilisées pour un onctionnement tr&s sta!le.
1. Comportement dans un circuit
• 2chéma é+ui)alent 3
2i on utilise le composant su4samment loin du coude' le
schéma sui)ant modélise #ien le comportement d5une diode
6éner
Page 7
-
8/17/2019 espose ph4
4/6
On dé8nit une tension de coude 96o' et une résistance
interne
constante R6. Ce schéma sera ( utiliser a)ec #eaucoup de
prudence sur des 6éners de fai#le tension :; Dip?le@
On utilise maoritairement les diodes ,ener dans les circuits
de
Page A
-
8/17/2019 espose ph4
5/6
commande' dans des circuit de
limitation' dans des circuits d"écrBtage.
La diode ,ener est une diode +ui présente une tension ,ener ou
tension
d5a)alanche de )aleur déterminée de 1'A 9 ( plus de - 9
:certaines
diodes ,ener comportent une troisi&me #roche +ui permet de
régler latension d5a)alanche=.
La tension de Zener est plus communément appelée tension de
claquage,
bien que l'on puisse aussi rencontrer le terme tension
inverse.
Normalement une diode laisse passer le courant électri+ue dans
un seul
sens. Les diodes ,ener sont conues de faon ( laisser passer le
courant
in)erse si la tension aux #ornes du composant est plus éle)ée
+ue le seuil
d"a)alanche.
L5illustration ci!dessous est la représentation s$m#oli+ue de la
diode
,ener. On peut $ )oir l5anode et la cathode.
Pour se rappeler laquelle des broches est l'anode ou la cathode
voici une
petite méthode:
L'anode a la forme d'un «A allongé et la cathode a la forme d'un
«!
retourné.
On peut utiliser ce dip?le comme référence de tension dans
les
alimentations sta#ilisées ou encore pour protéger un s$st&me
électroni+ue
des pics de tensions.
Les propriétés électri+ues de cette diode furent décou)ertes par
le
ph$sicien américain Clarence ,ener.
Composition' et mode de fonctionnement3
Tout comme les diodes >standarts@' les diodes ,eners
sont réalisées (
partir de 2ilicium ou degermanium' +ui sont des semi!conducteur
couramment utilisés en
électroni+ue. La seule di*érence réside dans les dopages. Les
diodes
,ener sont plus fortement dopées +ue les diodes
>standart@.
Ces dip?les sont composés de deux onctions3 une positi)e et
l5autre
négati)e.
Ces onctions sont o#tenues en e*ectuant un dopage n et un dopage
p du
semi!conducteur constituant de ce composants.
Les capacités résisti)es de ce composant dépendent de sa
polarisation3
Lors+ue l5on appli+ue une polarisation directe ( la diode ,ener'
sarésistance est tr&s fai#le :+uasi nulle=.
Page
-
8/17/2019 espose ph4
6/6
/n re)anche' si lui on appli+ue une polarisation in)erse' sa
résistance
dépendra de la tension
appli+uée aux #ornes du dip?le :2ans tenir compte de l5e*et
a)alanche=.
Par exemple si on lui appli+ue une tension in)erse fai#le' sa
capacité
résisti)e sera éle)ée. % l5in)erse en appli+uant une tension
in)erse éle)ée'la capacité sera relati)ement fai#le.
9oici une représentation schémati+ue de cet e*et3
Page E
