Diodes (suite)

Diodes "petits signaux" (ou diodes de signal)

Les diodes de signal, dont la référence la plus courante est la 1N4148, trouvent leur utilité dans des applications à bas niveaux de courants et tensions. Elles sont donc inaptes au redressement, mais peuvent en revanche fonctionner à des fréquences élevées (paramètre T_rr, qui indique la vitesse de commutation).

Diode 1N4148

Diodes zener (diodes de régulation)

La "zener" est une diode particulière, qui permet de fixer une tension de référence, très stable, lorque la tension inverse à ses bornes atteint ou dépasse une certaine valeur, qu'on appelle tension de zener.

Contrairement à la diode à jonction standard, la zener maintient à ses bornes sa tension de zener, et ce même si la valeur du courant qui la traverse subit des variations. Cette caractéristique la prédispose à stabiliser une tension. En fait, on peut considérer la diode zener comme une source de tension continue.

Diode zener utilisée en régulation. Il est nécessaire d'intercaler une résistance de polarisation entre la tension filtrée et la zener, qui stabilise la tension de sortie à la valeur Vz.

Les diodes zener sont disponibles en puissance 400 mW ou 1,3 W et dans un grand nombre de tensions nominales normalisées (de 1 à 27 V).

On utilise les diodes zener pour réguler des tensions continues ou pour protéger un circuit en écrêtant les éventuelles surtensions. Toutefois, s'agissant du rôle de régulation, le régulateur fixe, composant spécialisé, offre en général des performances bien meilleures pour un coût guère plus élevé.

Diodes électro-luminescentes (DEL)

Une diode électroluminescente, couramment appelée DEL (on rencontre souvent le terme anglo-saxon "LED") est une diode possèdant la propriété très remarquable d'émettre de la lumière d'une certaine longueur d'onde (donc, d'une certaine couleur) lorsque la tension à ses bornes atteint ou dépasse une certain seuil.

La valeur de cette tension de seuil dépend de la couleur émise; en général, elle est d'environ 1,6 V pour une DEL de couleur rouge, de 1,8 V pour une verte ou une jaune.

La luminosité de la DEL, mesurée en mcd (milli-candela), dépend de l'intensité du courant qui la traverse. On choisit en général, pour une DEL ordinaire, des valeurs de 10 à 20 mA, la valeur maximale étant de l'ordre de 25 à 30 mA.

Longueur d'onde de la lumière émise par une DEL rouge: 650 à 660 nm. Par une DEL verte: 565 nm. Par une DEL jaune: 585 à 590 nm. Par une DEL bleue: 470 nm.

Pour un courant de 10 mA, l'éclairement typique d'une DEL ordinaire est de 3 à 5 mcd.

Les caractéristiques des DEL peuvent varier légèrement d'un exemplaire à l'autre d'une même série, et encore plus s'il s'agit de deux exemplaires provenant de lots différents.

Différents modèles de DEL: rondes en diamètres 3, 5 ou 8 mm ("jumbo"), rectangulaire, rouges, verte, jaune...

Les modèles ordinaires, en boîtier rond, sont proposés en diamètre de 3 ou 5 mm, en rouge, vert ou jaune, parfois en bleu. Il existe en outre des modèles bicolores, à cathode commune: ce type de DEL peut produire du rouge, du vert, ou du orangé (rouge + vert).

On trouve aussi des modèles à faible consommation (courant 5 à 10 fois moindre pour une même luminosité), haute luminosité (20 à 50 fois supérieure pour un même courant), clignotants, subminiatures (pour modélisme), en boîtiers rectangulaires ou triangulaires...

Attention, on distingue la cathode grâce à sa patte de connexion, plus courte que celle de l'anode, et/ou une encoche à la base du boîtier.

Les DEL ordinaires, dont le prix est modique, se vendent souvent à la dizaine (1,20 à 1,50 euro la dizaine selon la couleur).

Les DEL spéciales sont plus onéreuses (2 à 3 fois plus chères en version "faible consommation", 1 euro pièce pour une bicolore...)

Notons encore l'existence de bargraphs, petits blocs rectangulaires qui regroupent 10 DEL rouges ou vertes, ou parfois 3 rouges, 4 jaunes et 3 vertes. La forme des DEL est en général rectangulaire, parfois ronde. Le brochage du pavé est au pas de 2,54 mm. L'intérêt de ces bargraphs est de permettre un regroupement très compact et d'une parfaite régularité d'espacement des 10 DEL. Recommandés en complément d'un LM3914, par exemple, ou encore d'un 4017, compteur décimal à dix sorties. Prix: environ 3 euros.

A titre d'information, signalons que certaines DEL spéciales émettent dans l'infrarouge, sur une longueur d'onde voisine de 930 à 940 nm (modèle CQY89 ou 99, LTE4208...). Ces diodes émettrices IR ont la même apparence et le même brochage que les DEL ordinaires; on les utilise, par exemples, dans les télécommandes.

Afficheurs 7 segments

Les afficheurs 7 segments se présentent sous la forme de petits pavés de 11 ou 13 mm de haut. Sept segments, trois horizontaux et quatre latéraux, permettent de symboliser les dix chiffres, de 0 à 9.

On peut considérer que chacun des segments équivaut à une DEL individuelle.

A chaque segment, qui est repéré par une lettre, correspond une broche d'alimentation. Ces broches peuvent se situer, selon les modèles, soit en haut et en bas, soit sur les côtés. A ces 7 broches, on doit rajouter deux broches "communes", anodes ou cathodes, et une broche disponible pour le point décimal.

Pour représenter le chiffre 2, par exemple, on doit alimenter les segments "a", "b", "g", "d" et "e". Les deux cathodes du pavé afficheur sont reliées au "moins" de l'alimentation.

Les brochages représentés sont les plus courants, mais il faut savoir que certains modèles ont recours à des brochages spéciaux, non normalisés.

Les afficheurs courants sont disponibles en rouge ou en vert, en 10 ou 13 mm de haut. Les valeurs de tension de seuil et de courant sont les mêmes que pour les DEL.

Nota: le circuit intégré référencé CD 4033 est un compteur-décodeur destiné à piloter des afficheurs 7 segments.

Le prix d'un afficheur 7 segments se situe aux alentours de 1,5 à 2 euros.

Attention: il faut toujours bien vérifier, avant tout montage, si on a affaire à un afficheur cathodes communes ou anodes communes! Une erreur à ce niveau serait impardonnable...

Utilisation des DEL

Les DEL sont très fréquemment utilisées dans les montages électroniques, leurs principales fonctions étant de servir de témoin lumineux (associée à un bouton marche/arrêt, par exemple) ou d'indicateur lumineux (niveau de tension...).

Quelques exemples très basiques sont donnés ci-dessous. On trouvera d'autres utilisations des DEL, plus pertinentes, dans des schémas plus complexes (notamment avec des comparateurs). On notera au passage qu'il n'est pas conseillé de monter en série ou en parallèle des DEL de couleurs différentes (paramètre V_F).

Dans le cas le plus général, la ou les DEL sont associées à une résistance qui limite le courant; cette résistance est calculée pour obtenir un courant de l'ordre de 15 mA.

Ci-dessus, mise en oeuvre d'une ou plusieurs DEL en régime continu ou sinusoïdal (tension issue d'un transformateur abaisseur, non redressée).

Autres diodes

La diode étant le plus simple des composants à semi-conducteur, on trouve de très nombreux modèles, plus spécialisés, dans les catalogues des constructeurs. Ces modèles sont destinés à des applications souvent très spécifiques. On a déjà mentionné les diodes infra-rouges (DEL IR). A titre d'exemple, on citera encore la diode Schottky, à jonction métal/semi-conducteur, qui se caractérise par sa grande rapidité.