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Types de diodes: différents types de diodes

Types de diodes: différents types de diodes

La diode semi-conductrice est un composant électronique largement utilisé que l'on trouve aujourd'hui dans de nombreuses conceptions de circuits électroniques.

Bien qu'il existe de nombreux types de diodes qui utilisent la même structure de base d'une zone de matériau de type p rencontrant une zone de matériau de type n, les différents types sont optimisés pour fournir différentes caractéristiques qui peuvent être utilisées de différentes manières dans de nombreuses conceptions de circuits électroniques.

Quel que soit le type de diode, l'idée de base de la diode est aujourd'hui importante dans l'industrie électronique, qu'elle soit utilisée pour la production d'équipements commerciaux ou industriels, pour les amateurs ou pour toute personne étudiant en électronique.

Les diodes sont utilisées dans une variété de domaines différents. Ils peuvent être pour la simple rectification d'un signal; ils peuvent être utilisés comme diodes de puissance pour le redressement de puissance, la détection de signaux, diverses formes de conception RF, la génération de lumière, la génération de lumière laser, la détection de lumière et bien plus encore.

Les diodes peuvent également avoir une variété de boîtiers différents: des diodes à montage en surface, des diodes à fils normaux et certaines diodes de puissance peuvent même avoir la capacité d'être boulonnées à un dissipateur thermique. Les diodes sont de toutes formes et tailles.

Histoire de la diode semi-conductrice

Les premières diodes à être utilisées ont été découvertes au début des années 1900, lorsque la technologie sans fil en était à ses balbutiements. Le Cat's Whisker a été l'un des premiers types de diodes à être utilisé. Il consistait en un très mince morceau de fil (la moustache du chat lui-même) qui pouvait être placé sur un morceau de matériau de type semi-conducteur (généralement un cristal minéral) pour créer une diode de type à contact ponctuel. Cela a été largement utilisé jusqu'au milieu et à la fin des années 1920, lorsque la technologie thermionique ou à valve est devenue suffisamment bon marché pour être largement utilisée pour les postes de radio.

Vers l'époque de la Seconde Guerre mondiale, de nouvelles diodes étaient nécessaires pour les radars en cours de développement. Les diodes semi-conductrices offraient une option car leur taille leur permettait de mieux fonctionner aux fréquences requises pour le radar.

Symbole de circuit de diode

Comme tous les composants électroniques, les diodes ont un symbole de circuit qui est utilisé dans les schémas de circuits électroniques. Le symbole de circuit de base pour la diode se compose d'un triangle avec son point touchant une courte ligne perpendiculaire au fil sur le schéma de circuit.

Parfois, le triangle et même la ligne ne sont que des contours, tandis qu'à d'autres moments, ils sont représentés par des formes noires remplies.

Parfois, le symbole du circuit de diode n'est affiché que sous forme de contour et sans les formes remplies. La forme du contour est également acceptable.

Il existe de nombreux types de diodes et certains utilisent des symboles de circuit légèrement modifiés par rapport au symbole de diode de base pour indiquer leur fonction: la diode Schottky, la diode varactor et un certain nombre d'autres appartiennent à cette catégorie.

Appareils à montage en surface ou plombés

Les diodes sont de toutes formes et tailles. Traditionnellement, beaucoup de ces composants électroniques étaient contenus dans un petit tube en verre pour encapsuler la diode semi-conductrice réelle. Désormais, les diodes sont contenues dans une grande variété de boîtiers différents.

Il existe encore des boîtiers plombés et des diodes encapsulées en verre, mais il existe également de nombreux boîtiers en plastique. Ceux-ci peuvent varier en taille en fonction de la dissipation de puissance requise.

Avec de nombreux assemblages de circuits imprimés utilisant la technologie de montage en surface, il existe toute une série de diodes disponibles en tant que composants de montage en surface, diodes SMD. Il existe de nombreux packages standard pour les diodes SMD, y compris le package SOT-23 qui est utilisé pour de nombreuses petites diodes discrètes. Seules deux des trois broches disponibles sont utilisées et cela permet à la diode d'être correctement orientée.

Comme ces diodes SMD sont petites, il n'y a pas de place pour que le numéro de pièce complet soit inclus sur la diode et un numéro de forme courte est utilisé pour permettre de les distinguer.

Alors que la plupart des assemblages de circuits imprimés utilisent la technologie de montage en surface, il existe d'autres domaines de l'industrie de la fabrication électronique qui ont besoin de diodes avec une capacité de courant beaucoup plus élevée. Ces diodes peuvent être contenues dans des boîtiers qui se boulonnent dans des dissipateurs thermiques.

Types de diode

Il existe une multitude de types de diodes qui sont fabriquées et utilisées dans une variété de conceptions de circuits électroniques, de conceptions RF et souvent de conceptions numériques. Chaque type a des propriétés différentes et cela les rend adaptés aux différents circuits.

  • Diode arrière: Ce type de diode est parfois également appelé diode arrière. Bien que peu utilisée, il s'agit d'une forme de diode à jonction PN très similaire à la diode tunnel dans son fonctionnement. Il trouve quelques applications spécialisées où ses propriétés particulières peuvent être utilisées, typiquement aux fréquences micro-ondes.

    Une diode arrière est essentiellement une forme de diode tunnel où un côté de la jonction est moins fortement dopé que l'autre.


  • Diode BARITT: Cette forme de diode tire son nom des mots diode de temps de transit d'injection de barrière. Il est utilisé dans les applications micro-ondes et présente de nombreuses similitudes avec la diode IMPATT plus largement utilisée.


  • Diode Gunn: Bien qu'il ne s'agisse pas d'une diode sous la forme d'une jonction PN, ce type de diode est un dispositif à semi-conducteur à deux bornes. Il est généralement utilisé pour générer des signaux micro-ondes et a été utilisé dans de nombreuses conceptions RF comme une forme simple et efficace de générateur micro-ondes.

    Les diodes Gunn sont également connues sous le nom de dispositifs à électrons transférés, ou TED. Bien qu'il soit appelé diode, ce composant électronique ne possède pas de jonction PN et n'est techniquement pas une diode au sens normal de la manière dont il est utilisé dans la technologie des semi-conducteurs. À la place, l'appareil utilise un effet connu sous le nom d'effet Gunn (nommé d'après le découvreur, J B Gunn).

    Bien que la diode Gunn soit normalement utilisée pour générer des signaux RF micro-ondes, ce composant électronique peut également être utilisé pour un amplificateur dans ce que l'on appelle parfois un amplificateur d'électrons transférés ou TEA.


  • Moustache de chat: Comme déjà mentionné, ce type de diode était le premier type à être largement accepté. Il se composait d'un petit fil placé sur un morceau de cristal minéral. Cela a créé une diode de contact à petit point, qui, bien que peu fiable, était suffisamment bonne pour permettre d'entendre les transmissions radio lorsqu'elles sont utilisées dans un «ensemble de cristaux».

    Bien que les détecteurs Cat's Whisker ne soient pas particulièrement fiables, ils étaient la première forme de diode semi-conductrice et ils ont ouvert la voie à des diodes ultérieures. et le principe des LED a même été observé par H J Round en 1908 sur l'un d'entre eux.

  • Diode IMPATT: La diode IMPATT ou la diode micro-onde à temps de transit à ionisation avalanche IMPact est utilisée dans certaines conceptions RF où un simple générateur est nécessaire pour les signaux micro-ondes.

    La technologie des diodes IMPATT n'est pas aussi largement utilisée ces jours-ci, mais ce composant électronique est capable de générer des signaux généralement d'environ 3 et 100 GHz ou plus. L'un des principaux avantages de cette diode hyperfréquence est la capacité de puissance relativement élevée (souvent dix watts et plus) qui est beaucoup plus élevée que de nombreuses autres formes de diode hyperfréquence. Elle a un rendement beaucoup plus élevé qu'une diode Gunn.


  • Diode laser: Ce type de diode est différent de la diode électroluminescente ordinaire en ce qu'il produit une lumière laser (cohérente). Ces composants électroniques sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment les lecteurs de CD et de DVD. Bien que beaucoup moins chères que les autres formes de générateurs laser, ces diodes sont plus chères que les LED ordinaires.
  • Diodes électroluminescentes: La diode électroluminescente ou LED est l'un des types de diode les plus populaires. Lorsqu'il est polarisé en direct avec un courant circulant à travers la jonction, de la lumière est produite. La couleur d'origine de ces diodes était le rouge, mais de nos jours, la plupart des couleurs sont disponibles. Ceci est réalisé en utilisant différents mélanges de semi-conducteurs de chaque côté de la jonction PN.


  • Photodiode: Lorsque la lumière frappe une jonction PN, elle peut créer des électrons et des trous, provoquant la circulation d'un courant. En conséquence, il est possible d'utiliser des semi-conducteurs pour détecter la lumière. Ces types de diodes peuvent également être utilisés pour produire de l'électricité. Pour certaines applications, les diodes PIN fonctionnent très bien comme photodétecteurs.


  • Diode PIN: Ce type de diode a des zones de silicium de type P et de type N, mais entre elles il y a une zone de semi-conducteur intrinsèque (c'est-à-dire pas de dopage). Cela augmente la taille de ce que l'on appelle la région d'épuisement. Ce type de diode est utilisé dans un certain nombre d'applications, y compris les commutateurs de radiofréquence et comme photodiodes.


  • Diode de contact ponctuel: Ce type de diode fonctionne de la même manière qu'une simple diode à jonction PN, mais la construction est beaucoup plus facile. Ils sont constitués d'un morceau de semi-conducteur de type n, sur lequel est placée une pointe pointue d'un type spécifique de fil métallique (métal du groupe III pour les chimistes). Une partie du métal migre dans le semi-conducteur et produit une jonction PN.

    Ces diodes ont un très faible niveau de capacité et sont idéales pour de nombreuses applications de radiofréquence (RF). Ils ont également l'avantage d'être très bon marché à fabriquer, bien que leurs performances ne soient pas particulièrement reproductibles.

  • Jonction PN: La jonction PN standard peut être considérée comme le type de diode normal ou standard utilisé aujourd'hui. Ce composant électronique est incorporé dans de nombreuses conceptions de circuits électroniques et il est également utilisé dans de nombreuses conceptions de circuits RF. Ces diodes peuvent se présenter sous la forme de petits types de signaux pour une utilisation dans des applications de radiofréquence ou d'autres applications à faible courant, ou d'autres types peuvent être des types à courant élevé et haute tension qui peuvent être utilisés pour des applications d'alimentation.


  • Diodes Schottky: Ce type de diode a une chute de tension directe inférieure à celle des diodes à jonction PN en silicium ordinaires. Aux faibles courants, la chute peut se situer entre 0,15 et 0,4 volts par opposition à 0,6 volts pour une diode au silicium.

    Pour obtenir ces performances, elles sont construites d'une manière différente des diodes normales ayant un contact métal sur semi-conducteur. Ils sont largement utilisés comme diodes de serrage et dans les conceptions RF, souvent comme détecteurs de signaux. Ils sont également utilisés comme diodes de puissance pour le redressement de l'alimentation en courant alternatif dans les alimentations électriques et analogues. Les pertes plus faibles causées par la plus petite baisse sont significatives pour améliorer l'efficacité.


  • Diode de récupération d'étape: Forme de diode hyperfréquence utilisée pour générer et mettre en forme des impulsions à de très hautes fréquences. Ces diodes reposent sur une caractéristique de coupure très rapide de la diode pour leur fonctionnement.


  • Diode TRAPATT: Ce type de diode présente de nombreuses similitudes avec l'IMPATT et appartient en fait à la même famille. Il offre un bruit plus faible, mais n'atteint pas de telles fréquences élevées.


  • Diode tunnel: Bien que peu utilisée aujourd'hui, la diode tunnel était utilisée pour des applications hyperfréquences où ses performances dépassaient celles des autres appareils de l'époque.
  • Diodes Varicap ou Varactor: Ce type de diode est utilisé dans les applications de radiofréquence (RF). La diode a une polarisation inverse placée sur elle et de cette manière aucun courant ne circule à travers la jonction. Cependant, la largeur de la couche d'appauvrissement varie en fonction de la quantité de biais placée dessus.

    La diode peut être considérée comme deux plaques d'un condensateur, avec la couche d'appauvrissement entre elles. Comme la capacité varie en fonction de la largeur de la couche d'appauvrissement et que celle-ci peut être modifiée en modifiant la polarisation inverse sur la diode, il est possible de contrôler la capacité de la diode.


  • Diode Zener / Diode de référence de tension: La diode Zener est un type de diode très utile. Il fonctionne en polarisation inverse et, lorsqu'une certaine tension est atteinte, il tombe en panne. Si le courant est limité par une résistance, cela permet de produire une tension stable. Ce type de diode est donc largement utilisé pour fournir une tension de référence dans les alimentations régulées.


Il existe de très nombreux types de diodes, chacune adaptée à sa propre application. Non seulement la technologie diffère entre les différents types de diodes, mais elles peuvent également être contenues dans différents emballages: certaines peuvent être plombées et d'autres peuvent se boulonner sur des dissipateurs thermiques et avec la quantité d'assemblage de PCB qui utilise des techniques de fabrication automatisées, les diodes à montage en surface sont maintenant utilisé en grandes quantités.

Voir la vidéo: La diode et ses utilités (Octobre 2020).