Travaux pratiques TP22 – Diode Physique : PC
Laurent Pietri ~ 1 ~ Lycée Joffre - Montpellier
XXII – Etude d’une diode
Le but de ce TP est de caractériser un composant non linéaire : la diode.
Le compte-rendu doit être complet pour se suffire à lui-même : objectifs, description des expériences et conditions expérimentales non décrites dans l’énoncé, mesures brutes, observations, traitement des résultats (courbes), interprétation.
Soignez sa présentation !
I – Caractéristique i=f(u) d’une diode
I-1) Caractéristique statique
On désire réaliser la caractéristique statique (point par point) i=f(u) de la diode à l’aide du montage suivant :
- Proposer un montage permettant de relever les valeurs de u et i aux bornes de la diode - Relever la caractéristique statique de la diode de -5V à +5V.
Appelez le professeur I-2) Caractéristique dynamique
a) Présentation du problème
On désire réaliser la caractéristique dynamique i=f(u) de la diode à l’aide d’un GBF en régime sinusoïdal et de l’oscilloscope avec une résistance R=100Ω.
- Quel est le problème pour représenter i=f(u) à l’aide d’un oscilloscope classique. Quelles solutions pouvez-vous proposer ?
Matériel à disposition :
- 1 Oscilloscope numérique Keysight avec câbles coaxiaux, et T…
- 1 GBF1 Multimetrix XG2102 - 2 multimètres.
- 1 transformateur dit d’isolement 6V/24V ou 1 oscilloscope différentiel.
- 1 interface Sysam-SP5 avec son ordinateur équipé de Latis-Pro.
- 1 plaque « Labdec » - 1 alimentation +15/0/-15V - 1 alimentation continue RAD88 - 6 diodes N4007 ou 6 diodes 1N4148
- Une boîte de composants (Résistances, fils de connexion…) - 1 boîte à décade.
- Les notices des différents appareils de mesure.
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Laurent Pietri ~ 2 ~ Lycée Joffre - Montpellier
b) Transformateur d’isolement (réalisé par votre professeur)
- Afin d’éliminer de problème on va utiliser un transformateur d’isolement.
o Relier le GBF à l’entrée 6V.
o Utiliser la sortie nommée 24V pour alimenter le circuit R-diode.
Ce système permet d’avoir une masse dans le circuit dit primaire « 6V » et une pour le circuit dit secondaire « 24V ».
Proposer un montage permettant de relever les valeurs de u et 𝑢𝑢𝑅𝑅. Dessiner les voies de l’oscilloscope et la masse sur votre compte-rendu.
- On choisit un signal sinusoïdal de fréquence 50Hz et d’amplitude « maximale ». Représenter la caractéristique dynamique à l’aide de l’oscilloscope.
- Comparer les FFT du signal d’entrée et du signal aux bornes de la diode. Caractérisez le comportement de la diode.
- Augmenter la fréquence. Conclure sur le comportement fréquentiel de la diode.
c) Utilisation d’un oscilloscope différentiel - Réaliser le montage suivant :
- Représenter la caractéristique dynamique de la diode.
- Augmenter la fréquence. Conclure sur le comportement fréquentiel de la diode.
Appelez le professeur
Il y a trois solutions récurrentes pour obtenir la caractéristique dynamique d’une diode :
- Utilisation d’un transformateur d’isolement afin d’isoler la masse du GBF dans le circuit primaire et de permettre de positionne la masse du circuit secondaire à l’endroit voulu sans court-circuiter les composants.
Le souci de cette méthode c’est qu’avec un GBF les courants engendrés au primaire peuvent détériorer le GBF afin d’obtenir une caractéristique intéressante au secondaire.
- Utilisation d’un oscilloscope différentiel qui s’utilise dans le principe comme un voltmètre. On va utiliser cette technique.
- Utilisation d’une interface type Latis-Pro qui à l’aide de la feuille de calcul permettra tout de même de tracer la bonne caractéristique.
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Laurent Pietri ~ 3 ~ Lycée Joffre - Montpellier
I-3) Tension de seuil
Un des modèles théoriques d’une diode est le suivant :
Où 𝑉𝑉𝑑𝑑 est la tension de seuil de la diode et 𝑟𝑟𝑑𝑑 sa résistance dynamique, en déduire ces deux valeurs pour votre diode.
II – Conformateur à diode
II-1) Principe
On réalise le montage ci-dessus afin de transformer un signal triangulaire en signal sinusoïdal. Soit 𝑉𝑉𝑒𝑒=𝐴𝐴𝐴𝐴 sur [0;𝑇𝑇/4].
- Que devient la tension aux bornes des résistances 𝑅𝑅𝑖𝑖 quand l’une des diodes est passante ? o Si la tension de seuil est nulle.
o Si la tension de seuil 𝑉𝑉𝑑𝑑 est non nulle.
- Démontrer qu’il y a trois phases de fonctionnement entre 𝐴𝐴= 0 𝑒𝑒𝐴𝐴 𝑇𝑇4 pour ce montage qui peuvent se mettre sous la forme : 𝑣𝑣𝑠𝑠=𝐴𝐴𝑖𝑖𝐴𝐴+𝐵𝐵𝑖𝑖.
- Quelle est la valeur de 𝑣𝑣𝑠𝑠�𝑇𝑇4� ? II-2) Choix des résistances.
- Réaliser le montage en prenant des résistances de 1kΩ. Observer 𝑉𝑉𝑠𝑠. Conclure.
- On va faire varier les résistances de façon à avoir un signal proche d’une sinusoïde o Fixer : 𝑅𝑅3= 6,8 𝑘𝑘Ω et R1= 1𝑘𝑘Ω.
o Pour R on choisira une boîte à décades.
o Pour 𝑅𝑅2 une résistance parmi : {1− 2,2−6,8} 𝑘𝑘Ω.
- Relevez dans votre compte-rendu les valeurs retenues.
- Comment augmenter l’efficacité du montage ?
