Que sont les diodes polarisées en direct et en inverse ?

Les diodes sont des dispositifs semi-conducteurs qui permettent la circulation du courant électrique dans un sens tout en le bloquant dans le sens opposé. Les termes « polarisation directe » et « polarisation inverse » font référence aux conditions dans lesquelles une diode est soumise à une tension externe. Examinons les explications détaillées des diodes polarisées en direct et en inverse :

Diode polarisée en direct :

Application de tension :
- Dans une diode polarisée en direct, une tension positive (potentiel plus élevé) est appliquée au semi-conducteur de type P (anode) et une tension négative (potentiel plus faible) est appliquée au semi-conducteur de type N (cathode). Cela crée un champ électrique qui favorise la circulation du courant de la région de type P vers la région de type N.
Réduction du potentiel de barrière :
- La tension directe appliquée réduit la barrière de potentiel intégrée à la jonction PN. Le champ électrique de la tension appliquée s’oppose au champ électrique intégré de la diode, facilitant le mouvement des porteurs de charge à travers la jonction.
Conduction:
- À mesure que la tension aux bornes de la diode augmente au-delà du seuil appelé « tension de seuil » ou « tension de coupure », la barrière de potentiel est surmontée. Les électrons de la région de type N se déplacent vers la région de type P et les trous de la région de type P se déplacent vers la région de type N. Ce mouvement des porteurs de charge constitue le flux de courant traversant la diode.
Faible résistance:
- Dans l’état polarisé en direct, la diode présente une faible résistance (faible impédance) au flux de courant. La chute de tension aux bornes de la diode est relativement faible, généralement autour de 0,7 volt pour les diodes au silicium. Cette chute de tension est souvent appelée chute de tension directe.
Caractéristiques:
- Les diodes polarisées en direct conduisent facilement et leurs caractéristiques courant-tension (IV) montrent une augmentation rapide du courant avec une légère augmentation de la tension une fois le seuil atteint.

Diode polarisée inverse :

Application de tension :
- Dans une diode polarisée en inverse, une tension négative (potentiel plus élevé) est appliquée au semi-conducteur de type P (anode) et une tension positive (potentiel plus faible) est appliquée au semi-conducteur de type N (cathode). Cette configuration augmente la barrière de potentiel intégrée à la jonction PN.
Élargissement du potentiel de barrière :
- La tension inverse appliquée s’ajoute à la barrière de potentiel intégrée, ce qui rend plus difficile le passage des porteurs de charge à la jonction. La barrière de potentiel plus large empêche un courant important de circuler à travers la diode.
Courant de fuite inverse limité :
- Bien que la diode idéale bloque tout le courant dans l’état de polarisation inverse, les diodes du monde réel présentent une petite quantité de courant de fuite inverse dû aux porteurs minoritaires. Ce courant est généralement très faible et les diodes polarisées en inverse sont considérées comme ayant une impédance élevée en polarisation inverse.
Tension de claquage:
- Si la tension inverse dépasse une certaine valeur critique appelée « tension de claquage inverse » ou « tension d’avalanche », la diode peut subir un phénomène appelé « claquage par avalanche » ou « claquage Zener ». Cela entraîne une augmentation soudaine du courant inverse et peut endommager la diode si le courant n’est pas limité.
Caractéristiques:
- Les diodes polarisées en inverse ont généralement une très haute résistance au flux de courant et leurs caractéristiques IV montrent un faible courant de fuite inverse jusqu’à ce que la tension de claquage soit atteinte.

En résumé, les diodes polarisées en direct permettent au courant de circuler facilement lorsqu’une tension positive est appliquée à l’anode, réduisant ainsi la barrière de potentiel intégrée. Les diodes polarisées en inverse bloquent le flux de courant dans des conditions normales en raison de la barrière de potentiel accrue. Cependant, ils peuvent subir une panne si la tension inverse dépasse une valeur critique. Comprendre ces conditions de polarisation est crucial pour concevoir et analyser des circuits électroniques impliquant des diodes.