Diode de redressement/Comportement

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Comportement statique

Valeur moyenne maximale $I_{0M}$ de l'intensité du courant direct

C'est l'intensité du courant que peut supporter la diode si la température de sa jonction est inférieure à une température limite $\theta _{jM}$.
Actuellement, pour certaines diodes, la valeur $I_{0M}$ atteint 3 kA.

Tension inverse maximale

C'est la tension $V_{RM}=V_{KAmax}$ qui peut être appliquée en permanence entre la cathode et l'anode dans le sens bloquant. Au delà de cette valeur, le courant inverse, d'intensité $I_{R}$, est susceptible de provoquer la destruction du composant.

Tension résiduelle à l'état passant

C'est la différence de potentiel $u$ entre l'anode et la cathode lorsque la diode est conductrice. Souvent, on peut utiliser un modèle linéaire de la diode et exprimer ainsi $u$ par la relation : $u=U_{s}+R_{d}i$.

Perte de puissance

En général, l'intensité $i$ est une fonction périodique du temps. La grandeur à considérer est alors la puissance moyenne P :

$P={1 \over T}\int \limits _{0}^{T}uidt={1 \over T}\int \limits _{0}^{T}\left(U_{s}i+R_{d}i^{2}\right)dt$

Notons ${\overline {i}}$ la valeur moyenne de $i$ et $I$ sa valeur efficace :

$P=U_{s}{\overline {i}}+R_{d}I^{2}$

Ce résultat montre que pour une même intensité moyenne ${\overline {i}}$, la puissance dissipée dans la diode dépend de l'intensité efficace $I$, donc de la forme du courant.
Pour que la température limite de jonction, $\theta _{jM}$, ne soit pas atteinte, il est le plus souvent nécessaire de monter la diode sur un dissipateur thermique.

Comportement dynamique

Expérience

Un générateur G alimente une diode.
La force électromotrice $e_{G}$ de G prend 2 valeurs $E_{1}$ et $-E_{2}$.
La résistance interne de G est égale à $R_{g1}$ quand $e_{G}=E_{1}$ et $R_{g2}$ quand $e_{G}=-E_{2}$.

Le temps de recouvrement

Lorsqu'une diode, parcourue par le courant direct d'intensité $I_{F}={\frac {E_{1}}{R_{g1}}}$, est brusquement soumise à une tension inverse, le blocage du composant ne se produit pas instantanément. Un courant bref parcourt alors la diode de la cathode vers l'anode pendant une durée appelée temps de recouvrement inverse. L'intensité $i$ de ce courant prend tout d’abord la valeur $i_{r}=-{\frac {E_{2}}{R_{g2}}}$, puis sa valeur absolue décroît.

Pour une diode rapide, le temps de blocage est de l’ordre d’une dizaine à quelques centaines de nanoseconde. La forme précise du courant est imposée par le type de diode et les caractéristique du reste du circuit.
En fait, le courant qui circule pendant ce temps de recouvrement met en jeu une quantité d'électricité $Q_{r}$ appelée charge recouvrée. Cette charge $Q_{r}$ dépent de $I_{F}$ et de la diode.
Exemple : Pour un $I_{F}$ = 150 A, $Q_{r}$ = 35 µC pour une diode rapide de 150 A et $Q_{r}$ = 60 µC pour une diode rapide de 800 A

Conséquence

Lors de chaque blocage, la diode est parcourue par un courant inverse transitoire. Comme elle est soumise, pendant ce même temps, à une tension inverse qui peut être assez grande, le phénomène s'accompagne d’une dissipation d'énergie qui n’est pas toujours négligeable. La perte de puissance qui en résulte est proportionnelle à la fréquence de commutation qui croît en fonction de la tension inverse appliquée lors du blocage.
Dans certains dispositifs d'électronique de puissance, le courant inverse de blocage peut créer, pour les composants associés, une surcharge transitoire importante.

Exercices

Faites ces exercices : Diode de redressement.