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La
Diode
1.Expérience
d'Edison
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Vers 1890 Edison
mit en évidence un phénomène
de confuctibilité unilatérale
qui est à l'origine de
l'invention du tube radio. L'expérience
est schématisée
fig 1,IV. dans une ampoule où
l'on fait le vide, un filament
métallique "C"
est proté à l'incandescence
par une batterie "Bc".
A proximité du filament
est placé une électrode
"A". Les pôles
d'une seconde batterie "Ba"
sont reliés, l'un au filament
, l'autre à l'électrode
"A" à travers
un galvanomètre "G".
Edison constate le passage d'un
courant lorsque c'est le pôle
+ de la batterie qui est relié
ebn "A". Aucun courant
ne passe lorsqu'on relie le pôle
négatif en "A".
- Le filament émet des
électrons : c'est une
cathode
- La différence de potentiel
entre le cathode "C"
et l'anode "A" crée
un champ électrique
- Le champ est accélératuer
si l'anode est positive par
rapport à la cathode
et dans ce cas les électrons
émis en "C"
parviennent en "'A"
- Les électrons sont
repoussés si l'anode
est négative par rapport
à la cathode
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2.Courbes caractéristiques
de la Diode
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Le tube réalisé
dans l'expérience précédente
est le plus simple des tubes
électroniques. Celui-ci
comporte deux électrodes,
d'où le nom diode.
Lorsqu'on fait varier la tension
Ua de l'anode "A"
en laissant le chauffage constant,
le courant Ia qui traverse le
tube suit une loi complexe représentée
par le graphique fig 2-IV. Cette
courbe est appelée caractéristique
courant-tension
de la diode.Pour les faibles
tensions de l'ordre de quelques
volts la caractéristique
présente une courbure
prononcée. Dans cette
région le courant Ia
est sensiblement proportionnel
à
La courbe peut-être
assimilée à un
arc de parabole et pour cette
raison on appelle cette région
la région
quadratique.
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Pour des tensions plus élevées
de l'anode la caractéristique
se confond avec une droite,
c'est la région
linéaire.
Lorsqu'on augmente encore la
tension anodique, la courbe
se couche rapidement pour devenir
parallèle à l'axe
des abcisses : c'est la région
de saturation.
L'émission cathodique
est donnée avec une bonne
approximation par l'équation
de Richardson modifiée
par Dushman.
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Is= courant de saturation
en ampère par cm²
de surface émissive
A=constante 120.4
T = température
absolue de la cathode
Bo est une constante qui
dépend de la nature
de la cathode (matériaux)
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On peut calculer le courant
anodiaue dans une diode par
la relation de Child. Celle-ci
n'est valable que si la saturation
n'est pas atteinte. En d'autre
termes, le courant I calculé
par la relation de Child est
nécessairement inférieur
au courant Is donné par
la relation de Dushman. La relation
de Child est établie
pour une diode dont l'anode
est un cylindre concentrique
à la cathode.
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h = longueur des électrodes
r= rayon de l'anode
Ua = tension anodique
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Plus généralement
la relation de Langmuir-Child
s'écrit :
G est une constante qui dépend
de la géométrie
du tube qui s'appelle la pervéance.
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3.Résistance
interne de la Diode
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Si l'on fait varié la
tension Ua d'une petite quantité
 ,
le courant Ia varira d'une petite
quentité 
Par définition la résistance
interne à ce point est
:
Il ne faut pas confondre
la résistance apparente
de la diode : Ua/
Ia avec la résistance
interne. Ces deux grandeurs ne
sont jamais égales.
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4.Droite de charge
Une résistance connue
R dite résistance
de charge est insérée
dans le circuit anodique d'une
diode. On veut déterminer
la tension Ua de l'anode et
le courant Ia dans le circuit.
La tension anodique diffère
maintenant de la tension d'alimentation
par la chute de tension RI dans
la résistance R. On a:
Les deux inconnues
Ua, Ia sont les coordonnées
d'un point se trouvant sur la
carectéristique. Ces
coordonnées satisfont
à la relation précédente
que l'on peut écrire
aussi :
C'est l'équation
d'une droite qui coupe l'abscisse
au point Ua=U et dont la pente
est de -1/R. Cette droite est
dite droite
de charge.
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Les coordonées Up, Ip
sont les valeurs cherchées
au point d'intersection P.
La droite D de la figure a été
tracée pour les valeurs
suivantes:
- Tension de la source 50 V
- Résistance de charge
2500 ohms
La construction de la droite
de charge nous montre que pour
une tension U de la source le
courant est l'ordonnée
Ip du point P, donc le point P'
de coordonnée U, Ip est
un point de la caractéristique
de charge. Pour une autre tension
de la source, par exemple 40 V,
on tracera la droite de charghe
P1 parallèle à D,
on trouvera le point P1 d'ordonnée
Ip1 et on obtiendra un second
point de la carectéristique
de charge.
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| Si l'on trace les
caractéristiques en charge
pour un certain nombre de résistances,
on obtient un faisceau de courbes. |
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