Une diode peut fonctionner comme un interrupteur en exploitant sa propriété de permettre au courant de circuler dans un sens tout en le bloquant dans le sens inverse. Lorsqu’elle est utilisée comme interrupteur, une diode fonctionne généralement dans son état de polarisation directe (conductrice) ou de polarisation inverse (non conductrice). Dans la polarisation directe, lorsque la tension appliquée aux bornes de la diode dépasse sa tension de seuil (généralement autour de 0,7 V pour les diodes au silicium), la diode conduit librement le courant, se comportant comme un interrupteur fermé. À l’inverse, en polarisation inverse, la diode bloque entièrement le flux de courant, agissant comme un interrupteur ouvert. Cette caractéristique rend les diodes adaptées aux applications de commutation simples où le contrôle du flux de courant dans une direction est nécessaire.
Les diodes peuvent servir de commutateurs dans diverses applications, notamment dans les redresseurs où elles convertissent le courant alternatif en courant continu. Les redresseurs sont classés en types demi-onde et pleine onde. Dans un redresseur demi-onde, une diode permet la circulation du courant uniquement pendant la moitié du cycle CA, convertissant efficacement le CA en CC pulsé. Les redresseurs double alternance utilisent plusieurs diodes (comme dans une configuration de redresseur en pont) pour redresser les deux moitiés du cycle CA, produisant une sortie CC plus fluide. Ces redresseurs utilisent des diodes comme interrupteurs pour contrôler la direction du flux de courant et convertir la tension alternative en tension continue adaptée à l’alimentation des appareils électroniques.
Les diodes ne sont pas couramment utilisées comme commutateurs dans les applications haute puissance ou haute fréquence en raison de leurs limitations inhérentes. Bien que les diodes offrent simplicité et fiabilité dans les circuits à faible consommation, elles présentent des inconvénients tels qu’une chute de tension directe et une vitesse de commutation lente. Cela les rend moins efficaces pour la commutation à grande vitesse et les applications nécessitant un contrôle précis des caractéristiques de commutation. Au lieu de cela, les transistors, en particulier les MOSFET et les IGBT, sont préférés pour leurs performances de commutation supérieures, leurs pertes de conduction inférieures et leur capacité à gérer des courants et des fréquences plus élevés.
L’application des diodes dans la commutation inclut des rôles où leurs propriétés inhérentes sont avantageuses, comme dans les circuits de protection, le routage des signaux et les applications de commutation basse consommation. Par exemple, les diodes sont utilisées dans les circuits de commutation de signaux pour acheminer les signaux de manière sélective en fonction de la polarité de la tension. Ils sont également utilisés dans les circuits de régulation de tension et de serrage de tension pour protéger les composants électroniques sensibles des pointes de tension et des conditions de tension inverse.
Une diode PIN fonctionne comme un interrupteur en utilisant sa structure unique. Il se compose d’une couche semi-conductrice de type P prise en sandwich entre une couche intrinsèque (I) et une couche de type N. Dans son état de polarisation directe, la diode PIN se comporte comme une diode ordinaire, conduisant le courant avec une faible résistance. Cependant, dans son état de polarisation inverse, la couche intrinsèque s’élargit, créant une région d’appauvrissement à haute résistance. Cette propriété permet à la diode PIN de fonctionner comme une résistance variable ou un commutateur RF. En faisant varier la tension de polarisation appliquée aux bornes de la diode PIN, sa résistance peut être contrôlée, ce qui la rend adaptée aux applications telles que les commutateurs RF dans les télécommunications, les systèmes radar et les atténuateurs RF. La capacité de la diode PIN à commuter rapidement et à gérer les signaux haute fréquence la rend avantageuse dans les applications RF et micro-ondes où un contrôle précis de la commutation et de l’atténuation est crucial.