Correction des exercices sur les diodes
A). Les A). Les diodes Normales : I ). Exercice ). Exercice 1 : On considère les diodes comme parfaites. VCC
R1 1k D1 VE1
VS1
D2 VE2
Tracer VS1 et donnez le nom de la fonction ainsi réalisée. VE1 Vcc
t VE2 Vcc
t VS1 Vcc
t
C’est une fonction ET à diodes.
II ). Exercice ). Exercice 2 : On considère les diodes comme parfaites.
Diodes
1
JF & JFA09
D3 VE3
D4 VE4
VS2 R2 1k
Tracer VS2 et donnez le nom de la fonction ainsi réalisée. VE3 Vcc
t VE4 Vcc
t VS2 Vcc
t
C’est une fonction OU à diodes.
III ). Exercice ). Exercice 3 :
Diodes
2
JF & JFA09
a) Flécher, sur le schéma, la tension VR1 (aux bornes de R1) et le courant I (dans le sens positif lorsqu’il existe).
b) Donnez la valeur de Vd seuil. Vd SEUIL 0,6 V
c) Quels sont les valeurs de I et de VR1 dans les cas suivants : E V D1 R1. I V D1 E R1. I
On fait I=0 V D1 E
La diode est bloquée si V D1 < 0,6V Donc si Ve < 0,6V Et la diode est passante si Ve >= 0,6 V
Ve = 5 V : Pour Ve= 5 V donc < 0,6 V la diode D1 est bloquée, donc I=0 et VR1=R1.I=0V.
Ve = 1 V : Pour Ve= 1 V donc >= 0,6 V la diode D1 est passante.
Diodes
Schéma équivalent : avec E0 = 0,6 V
3
JF & JFA09
Ve V D1 R1. I Ve V DSEUIL R1. I I
I
Ve V DSEUIL R1
1 0 ,6 1000
0 ,4 mA
V R 1 Ve V D1 1 0 ,6 0 ,4 V
Ve = 8 V : Pour Ve= 8 V donc >= 0,6 V la diode D1 est passante.
Schéma équivalent : avec E0 = 0,6 V
Ve V D1 R1. I Ve V DSEUIL R1. I
Diodes
4
JF & JFA09
I
I
Ve V DSEUIL R1
8 0,6 1000
7,4 mA
V R1 Ve V D1 8 0,6 7,4 V
IV ). Exercice 4 :
a) Flécher, sur le schéma, la tension VR1 (aux bornes de R1) et le courant I (dans le sens positif lorsqu’il existe).
b) Donnez la valeur de Vd seuil. Vd SEUIL 0,6 V
c) Quels sont les valeurs de I et de VR1 dans les cas suivants : Ve=-5V Diodes
Ve=-1V
Ve=8V 5
JF & JFA09
Ve R1. I V D 2 V D 2 Ve R1. I
On fait I=0 V D 2 Ve
La diode est bloquée si V D2 < 0,6V Donc si Ve < 0,6V Et la diode est passante si Ve >= 0,6 V
Ve = 5 V : Pour Ve= 5 V donc < 0,6 V la diode D2 est bloquée, donc I=0 et VR1=R1.I=0V.
Ve = 1 V : Pour Ve= 1 V donc >= 0,6 V la diode D2 est passante.
Schéma équivalent : avec E0=0,6V
Ve R1. I V D 2 Ve R1. I V DSEUIL I
I
Ve V DSEUIL R1
1 0 ,6 1000
0 ,4 mA
V R1 Ve V D 2 1 0 ,6 0 ,4 V
Ve = 8 V : Pour Ve= 8 V donc >= 0,6 V la diode D2 est passante.
Diodes
Schéma équivalent : avec E0=0,6V 6
JF & JFA09
Ve R1. I V D 2 Ve R1. I V DSEUIL I
I
Ve V DSEUIL R1
8 0,6 1000
7,4 mA
V R1 Ve V D 2 8 0,6 7,4 V
d) Flécher, sur le schéma, la tension VD2 (aux bornes de D2).
e) Ve est un signal triangulaire 10V de période 10ms. Tracer Ve, VR1 et VD2 en concordance des temps.
Diodes
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JF & JFA09
V ). Exercice 5 :
a) Flécher, sur le schéma, les tensions VR1, VR2, VD1 (aux bornes de R1, R2, D1) ainsi que les courants I1, I2, Id (courants dans R1, R2 et D1).
Diodes
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JF & JFA09
b) A partir de quelle valeur de Ve, D1 est-elle passante ?
Schéma équivalent :
Avec : R 2 R1. R 2 Eth Ve. ; Rth R1 R 2 R1 R 2 Eth VRth VD1
Donc si la diode est bloquée, I=0, alors : Eth VD1 Et VD1 < 0,6 V donc Eth < 0,6 V. Le diode est donc passante pour Eth >= 0,6 V ; R 2 Soit Ve. 0 ,6 V R1 R 2
Diodes
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JF & JFA09
Ve
0 ,6 . R1 R 2 R 2
Ve 0 ,8357 V
c) Déterminer les valeurs VR1, VR2, VD1, I1, I2, Id pour Ve=5V. Le diode est donc passante pour Ve = 5 V >= 0,6 V ; VR1 Ve VD1 Ve E 0 5 0 ,6 4 ,4 V VR2 VD1 E 0 0 ,6 V I 1
VR1
I 2
VR 2
R1 R 2
4 ,4 220 0 ,6 560
20 mA 1 mA
Id I 1 I 2 20 1 19 mA
VI ). Exercice 8 : On considère le schéma suivant :
La caractéristique des diodes est idéalisée (Vd seuil=0,6 V, Rd=0 Ω) VE=Vemax.sin(.t) a) Exprimez la valeur minimum de Vemax (en fonction de E0, R1 et R2) qui assure la conduction des diodes.
Diodes
Schéma équivalent :
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JF & JFA09
Avec : R 2 R1. R 2 Eth Ve. ; Rth R1 R 2 R1 R 2
Eth Rth. I VD1 E 0 Si les diodes sont bloquées, I=0 alors : Eth Rth . I VD 2 E 0 Eth VD1 E 0 VD1 Eth E 0 Eth VD2 E 0 VD 2 Eth E 0 VD1 0 ,6 V Eth E 0 0 ,6 V Eth 0 ,6 V E 0 VD 2 0 , 6 V Eth E 0 0 , 6 V Eth 0 ,6 V E 0
0 ,6 V E 0 . R1 R 2 R 2 Ve. R1 R2 0 ,6 V E 0 Ve R 2 0 ,6 V E 0 . R1 R 2 R 2 Ve. 0 ,6 V E 0 Ve R 2 R1 R 2 Donc les diodes sont passantes si :
0 ,6 V E 0 . R1 R 2 Ve R 2 0 ,6 V E 0 . R1 R 2 Ve R 2 b) E0 = 4V
VE = 16 .sin (100. .t) R1 = R2 = 1 k Ω.
Donc les diodes sont passantes si :
0 ,6 V 4 . 2k Ve Ve 9 ,2 V 1k 0 ,6 V 4 . 2k Ve 9 ,2 V Ve 1k En prenant pour echelles : 1cm pour 2V, et 1cm pour 5mA, tracez le graphe de VS et I. Diodes
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Justrifiez leur forme et précisez les valeurs remarquables.
D 1 passante : VS max 4 ,6 V D 2 passante : VS max 4 ,6 V
Diodes
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JF & JFA09
Eth VS 8 4 ,6 D 1 passante : Im ax 6,8mA Rth 500 Eth VS 8 4 ,6 D2 passante : Im ax 6,8mA Rth 500
VII ). Exercice 11 : On désire étudier un chargeur de batterie dont le schéma est représenté ci-dessous :
On a les caractéristiques suivantes : D1 : Edseuil = 0,6V ; Rd = 1Ω Bat : Ebat = 12V ; RBat = 1Ω
1°). La batterie est déchargée, on a alors VBat = 10V. Calcul
de la tension Vd :
Vd Ve VBat On
fait I=0 :
Vd Ve VBat On
compare Vd à E0 soit à 0,6 V :
Si Vd 0,6 V : La diode est passante et : Ve VBat 0,6 V , soit Ve 0,6 V VBat ,
Donc si Ve > 10,6 V alors la diode est passante, et on a alors le schéma équivalent suivant : Ed
0,6V
Rd 1 RBat 1
Ve VOFF = 0 VAMPL = 17 FREQ = 50
EBat 10V
0
Donc VBat EBat RBat . IBat Diodes
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Et IBat
Ve EdSeuil EBat Rd RBat
12. 2. sin .t 0,6 10 2
IBat 6. 2 . sin .t 5,3
Alors VBat EBat RBat . VBat 10 1.
Ve EdSeuil EBat Rd RBat
12. 2 . sin .t 0,6 10 2
VBat 6. 2 . sin .t 4,7
Et pour la diode : Id IBat 6. 2 . sin .t 5,3
Et Vd Edseuil Rd . Id 0,6 1. 6. 2 . sin .t 5,3 6. 2 . sin .t 4,7 Récapitulatif :
la diode est passante si Ve > 10,6 V et : VBat 6. 2 . sin .t 4,7 Vd 6. 2 . sin .t 4,7 Id IBat 6. 2 . sin .t 5,3
Si Vd 0,6 V : La diode est bloquée et : Ve VBat 0,6 V , soit Ve 0,6 V VBat ,
Donc si Ve > 10,6 V alors la diode est bloquée, on a alors le schéma équivalent suivant : D1
RBat 1
Ve VOFF = 0 VAMPL = 17 FREQ = 50
EBat 10V
0
Donc VBat EBat RBat . IBat Et IBat 0 Donc VBat EBat 10V Et pour la diode : Id 0
Alors Vd Ve VBat Vd 12. 2 . sin .t 10 Récapitulatif :
Diodes
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la diode est bloquée si Ve <= 10,6 V et : VBat 10 V Vd 12. 2 . sin .t 10 Id IBat 0 A
a) Calculer et représenter la tension et le courant circulant dans la batterie. b) Puis calculer et représenter la tension et la courant circulant dans la diode.
2°). Après quelques heures, la batterie s’est chargée, et sa tension est passée à 13V. Calcul
de la tension Vd :
Vd Ve VBat On
fait I=0 :
Vd Ve VBat On
compare Vd à E0 soit à 0,6 V :
Si Vd 0,6 V : La diode est passante et :
Diodes
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Ve VBat 0,6 V , soit Ve 0,6 V VBat ,
Donc si Ve > 13,6 V alors la diode est passante, et on a alors le schéma équivalent suivant : Ed
0,6V
Rd 1 RBat 1
Ve VOFF = 0 VAMPL = 17 FREQ = 50
EBat 13V
0
Donc VBat EBat RBat . IBat Et IBat
Ve EdSeuil EBat Rd RBat
12. 2. sin .t 0,6 13 2
IBat 6. 2 . sin .t 6,8
Alors VBat EBat RBat . VBat 13 1.
Ve EdSeuil EBat Rd RBat
12. 2 . sin .t 0,6 13 2
VBat 6. 2 . sin .t 6,2
Et pour la diode : Id IBat 6. 2 . sin .t 6,8
Et Vd Edseuil Rd . Id 0,6 1. 6. 2 . sin .t 6,8 6. 2 . sin .t 6,2 Récapitulatif :
la diode est passante si Ve > 13,6 V et : VBat 6. 2 . sin .t 6,2 Vd 6. 2 . sin .t 6, 2 Id IBat 6. 2 . sin .t 6,8
Si Vd 0,6 V : La diode est bloquée et : Ve VBat 0,6 V , soit Ve 0,6 V VBat ,
Donc si Ve > 13,6 V alors la diode est bloquée, on a alors le schéma équivalent suivant :
Diodes
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D1
RBat 1
Ve VOFF = 0 VAMPL = 17 FREQ = 50
EBat 13V
0
Donc VBat EBat RBat . IBat Et IBat 0 Donc VBat EBat 13V Et pour la diode : Id 0
Alors Vd Ve VBat Vd 12. 2 . sin .t 13 Récapitulatif :
la diode est bloquée si Ve <= 13,6 V et : VBat 13 V Vd 12. 2 . sin .t 13 Id IBat 0 A
Diodes
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a) Calculer et représenter la tension et le courant circulant dans la batterie. b) Puis calculer et représenter la tension et la courant circulant dans la diode.
3°). Choisir la diode D1 à partir des calculs et des graphes précédents. La tension inverse max que doit supporter la diode est de 17*2=34V Le courant MOYEN est de 0,55A
VIII ). Exercice 12 : On désire connaître la puissance consommée par un radiateur fonctionnant sur le réseau triphasé. Son schéma est représenté ci-dessous :
Diodes
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On a : F=50Hz et
V 1 311.sin .t
2.
2. ; V 2 311. sin .t ; V 3 311. sin .t 3 3
1°). Représenter la tension obtenue aux bornes de la résistance.
Diodes
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2°). Représenter le courant circulant dans la résistance.
Diodes
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3°). Expliquer comment il faudarit faire pour calculer la puissance absorbée par la résistance.
4°). Effectuer le choix des diodes.
Diodes
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IX ). Exercice 13 : Le schéma d’un fer à souder est représenté ci-dessous :
Avec Ve=311.Sin(.t) avec f = 50Hz 1°). On appuie sur le bouton poussoir.
Diodes
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Calculer et représenter la tension aux bornes de la résistance et le courant circulant dans la résistance. Calculer la puissance absorbée par la résistance. (On rappelle que PMOY=Veff *Ieff ) P
Ueff 2 R
220 2 1200
40 W
2°). On relâche le bouton poussoir. Calculer et représenter la tension aux bornes de la résistance et le courant circulant dans la résistance. Calculer la puissance absorbée par la résistance. P
Diodes
Ueff 2 2. R
220 2 2.1200
20.16 W
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3°). Effectuer le choix de la diode. Le courant direct que doit supporter la diode est de Ieff
Ueff R
220 1200
183 mA
La tension inverse que doit supporter la diode est de 311V 4°). Expliquer quelle est l’utilité du bouton poussoir. Il permet de faire des économies d’énergie, quand on n’utilise pas le fer à souder, et d’avoir la pleine puissance quand on soude.
Diodes
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B). Les diodes Zeners : I ). Exercice 1 : DZ1
R1 5k
BZX55C0V8 E
DZ2
R2 10k
VS
BZX55C5V1
1°). E est un générateur de tension continue qui peut varier de 0 à + 10V : Tracez la fonction de transfert du montage Vs=f(E).
Tracez la tension Vs=f(t) pour une tension E en dent de scie variant de 0 à 10V avec une variation de 1V/ms ;
Diodes
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2°). Le générateur E est de la forme 10.sin(2. .50.t) : Tracez la fonction de transfert du montage Vs=f(E).
Tracez la tension Vs=f(t) pour la tension E ;
Diodes
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JF & JFA09
I ). Exercice 9 : Soit le montage ci-dessous :
La caractéristique des diodes est donnée ci-dessous :
Diodes
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E= 2V Déterminer graphiquement Id1 et Id2.
Diodes
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II ). Exercice 10 : Soit le montage ci-dessous :
Soit une diode D1 dont on donne la caractéristique inverse. Si on applique une tension inverse d’amplitude supérieure à 6V, on va détruire celle-ci par un coutant trop important. Démontrez le. Pour pouvoir appliquer une tension supérieure, on place en série une diode D2, dont la caractéristique présente un coude pour une tension supérieure soit 12V.
Diodes
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