Diode de détection

La fonction principale d'une diode de détection est d'extraire le signal basse fréquence d'un signal haute fréquence. Ces diodes sont construites avec une structure à contact ponctuel, ce qui leur confère une faible capacité de jonction et leur permet de fonctionner à haute fréquence. Elles sont généralement fabriquées en germanium. Le processus d'extraction du signal modulant du signal d'entrée est appelé détection. Avec un courant de redressement limite de 100 mA, les diodes présentant un courant de sortie inférieur à 100 mA sont qualifiées de diodes de détection. Les diodes à contact ponctuel en germanium peuvent fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 400 MHz, avec une faible chute de tension directe, une faible capacité de jonction, un rendement de détection élevé et de bonnes caractéristiques de fréquence, comme le type 2AP. Outre la détection, ces diodes peuvent également être utilisées dans des circuits pour la limitation, l'écrêtage, la modulation, le mélange, la commutation et d'autres applications. Il existe également des combinaisons spécifiques de deux diodes aux caractéristiques similaires pour la détection FM.

Diode redresseur

En principe, le processus d'obtention d'un courant continu (CC) à partir d'un courant alternatif (CA) est appelé redressement. Avec un courant de redressement limite de 100 mA, les dispositifs dont le courant de sortie est supérieur à 100 mA sont appelés diodes redresseuses. De structure planaire, elles présentent une capacité de jonction plus importante et sont généralement utilisées en dessous de 3 kHz. La tension inverse maximale varie de 25 V à 3 000 V, répartie en 22 classes de A à X. On distingue ainsi : ① les diodes redresseuses à semi-conducteurs au silicium (type 2CZ), ② les ponts redresseurs au silicium (type QL) et ③ les empilements de diodes au silicium haute tension utilisés dans les téléviseurs fonctionnant à une fréquence proche de 100 kHz (type 2CLG).

Diode de limitation

Lorsqu'une diode est polarisée en direct et conduit, sa tension de seuil reste pratiquement constante (0.7 V pour les diodes au silicium et 0.3 V pour les diodes au germanium). Cette caractéristique est exploitée dans les circuits comme élément d'écrêtage afin de limiter l'amplitude du signal à une certaine plage. La plupart des diodes peuvent être utilisées pour l'écrêtage. Il existe également des diodes d'écrêtage spécialisées, telles que celles destinées à la protection des instruments et les diodes Zener haute fréquence. Pour une meilleure limitation des pics d'amplitude, les diodes au silicium sont couramment utilisées. Des composants sont également disponibles, constitués de plusieurs diodes redresseuses connectées en série pour former un seul élément, en fonction de la tension d'écrêtage requise.

Diode modulante

Il s'agit généralement de diodes spécifiquement utilisées pour la modulation en anneau, qui sont des combinaisons de quatre diodes aux caractéristiques directes constantes. Bien que d'autres diodes varactor aient également des applications en modulation, elles sont généralement utilisées directement pour la modulation de fréquence.

Diode de mélange

Lorsqu'on utilise des méthodes de mélange de diodes, dans la gamme de fréquences de 500 Hz à 10 000 Hz, on utilise couramment des diodes Schottky et des diodes à contact ponctuel.

Diode amplificatrice

L'amplification par diodes fait généralement appel à des dispositifs à résistance négative tels que les diodes tunnel et les diodes à effet de substrat, ainsi qu'à l'amplification paramétrique par diodes varactor. Par conséquent, le terme « diodes amplificatrices » désigne généralement les diodes tunnel, les diodes à effet de substrat et les diodes varactor.

Diode de commutation

Une diode présente une très faible résistance lorsqu'elle est polarisée en direct et est conductrice, à l'instar d'un interrupteur fermé ; polarisée en inverse, sa résistance est très élevée et elle est bloquée, à l'instar d'un interrupteur ouvert. Les caractéristiques de commutation des diodes permettent de réaliser divers circuits logiques. Il existe des diodes de commutation utilisées pour les opérations logiques à faible courant (environ 10 mA) et d'autres utilisées pour l'excitation du noyau avec des courants de plusieurs centaines de milliampères. Les diodes de commutation à faible courant sont généralement des diodes à contact ponctuel ou de type « key », tandis que des diodes à diffusion de silicium, des diodes mesa et des diodes planaires sont également disponibles pour les environnements à haute température. Le principal avantage des diodes de commutation est leur rapidité de commutation. Les diodes Schottky présentent des temps de commutation particulièrement courts et sont des diodes de commutation idéales. Les diodes à contact ponctuel de type 2AK sont utilisées pour les circuits de commutation à vitesse moyenne, tandis que les diodes planaires de type 2CK sont utilisées pour les circuits de commutation à haute vitesse. Elles sont également utilisées dans les circuits de commutation, de limitation, de blocage ou de détection. Les diodes de commutation à courant élevé en silicium Schottky (SBD) ont une faible chute de tension directe, une vitesse rapide et un rendement élevé.

Diode Varactor

Les diodes varicap sont des diodes de faible puissance utilisées pour la régulation automatique de fréquence (AFC) et l'accord de fréquence. Elles sont également connues sous différentes appellations chez les fabricants japonais. L'application d'une tension inverse modifie la capacité de jonction de la diode. De ce fait, elles sont utilisées dans des applications telles que la régulation automatique de fréquence, l'oscillation par balayage, la modulation de fréquence et l'accord de fréquence. Généralement fabriquées en silicium par un procédé de diffusion, d'autres types spéciaux, comme les diodes à diffusion d'alliage, à jonction épitaxiale et à double diffusion, sont également utilisés car ces diodes présentent une variation de capacité particulièrement importante en fonction de la tension. La capacité de jonction varie avec la tension inverse VR, remplaçant ainsi les condensateurs variables et étant utilisées dans les circuits d'accord, les circuits oscillateurs et les boucles à verrouillage de phase (PLL). Elles sont couramment utilisées dans les têtes haute fréquence des téléviseurs pour la conversion de canal et les circuits d'accord, et sont majoritairement en silicium.

Diode multiplicatrice de fréquence

Pour la multiplication de fréquence par diodes, on distingue deux types : la multiplication par diodes varactor et la multiplication par diodes à récupération abrupte. Les diodes varactor utilisées pour la multiplication de fréquence sont appelées diodes à réactance variable. Bien que leur principe de fonctionnement soit identique à celui des diodes varactor utilisées pour la régulation automatique de fréquence, leur conception leur permet de supporter une puissance plus élevée. Les diodes à récupération abrupte, également appelées diodes à récupération par paliers, présentent un temps de recouvrement inverse trr très court lors du passage de l'état conducteur à l'état bloqué. Leur principal avantage réside donc dans ce temps de transition extrêmement court. Si un signal sinusoïdal est appliqué à une diode à récupération abrupte, le signal de sortie est fortement tronqué en raison de ce temps de transition tt très court, ce qui génère de nombreuses harmoniques de haute fréquence.

Diode Zener

Ce type de diode exploite la caractéristique de claquage inverse d'une diode, maintenant une tension quasi constante à ses bornes pour stabiliser la tension dans un circuit. Elle remplace les diodes électroniques de stabilisation de tension. Cette diode présente une courbe caractéristique de claquage inverse abrupte. Elle est utilisée comme tension de commande et de référence. Sa tension de fonctionnement (également appelée tension Zener) varie d'environ 3 V à 150 V, avec de nombreuses valeurs graduées par paliers de 10 %. En termes de puissance, les produits disponibles vont de 200 mW à plus de 100 W. Fonctionnant à l'état de claquage inverse, ces diodes sont fabriquées en silicium et présentent une très faible résistance dynamique RZ. On les trouve généralement sous les noms 2CW, 2CW56, etc. Deux diodes complémentaires montées en série inverse permettent de réduire le coefficient de température (type 2DW).

Le coefficient de température α d'une diode Zener : α représente la variation de la tension de stabilisation par degré Celsius. Les diodes dont la tension de stabilisation est inférieure à 4 V ont un coefficient de température négatif (dû à l'effet Zener), ce qui signifie que la tension de stabilisation diminue lorsque la température augmente (la température provoque l'excitation des électrons de valence vers des niveaux d'énergie supérieurs). Les diodes dont la tension de stabilisation est supérieure à 7 V ont un coefficient de température positif (dû à l'effet d'avalanche), ce qui signifie que la tension de stabilisation augmente avec la température (la température accroît l'amplitude des vibrations atomiques, freinant le mouvement des porteurs de charge). Les diodes dont la tension de stabilisation est comprise entre 4 et 7 V ont un coefficient de température très faible, proche de zéro (effet Zener et effet d'avalanche se produisent simultanément).

Diode PIN

Il s'agit d'une diode à cristal constituée d'un semi-conducteur intrinsèque (ou d'un semi-conducteur à faible concentration d'impuretés) pris en sandwich entre les régions P et N. Le « I » de PIN signifie « intrinsèque ». À des fréquences supérieures à 100 MHz, en raison de l'effet de stockage des porteurs minoritaires et de l'effet de temps de transit dans la couche intrinsèque, la diode perd son rôle de redresseur et devient un élément à impédance variable, dont la valeur dépend de la tension de polarisation. En polarisation nulle ou inverse, l'impédance de la région intrinsèque est très élevée ; en polarisation directe, l'injection de porteurs dans cette région induit une faible impédance. Une diode PIN peut donc être utilisée comme élément à impédance variable. Elle est couramment employée dans les circuits de commutation haute fréquence (commutation micro-ondes), de déphasage, de modulation, de limitation, etc.

Diode d'avalanche

Il s'agit d'un transistor capable de générer des oscillations à haute fréquence sous l'effet d'une tension appliquée. Son principe de fonctionnement est le suivant : l'injection de porteurs dans le cristal se fait par avalanche. Le temps de transit de ces porteurs à travers la plaquette étant fini, le courant est en retard sur la tension, ce qui induit un délai. Ce délai peut être obtenu en contrôlant correctement le temps de transit.

Diode de tunnel

La diode tunnel est une diode à cristal dont le courant principal est le courant tunnel. Ses matériaux de base sont l'arséniure de gallium et le germanium. Les régions de type P et N sont fortement dopées (c'est-à-dire qu'elles contiennent de fortes concentrations d'impuretés). Le courant tunnel est généré par les effets quantiques de ces semi-conducteurs dégénérés. L'apparition de l'effet tunnel requiert les trois conditions suivantes : ① Le niveau de Fermi se situe entre la bande de conduction et la bande de valence ; ② La couche de charge d'espace doit être très fine (inférieure à 0.01 micromètre) ; il doit exister un chevauchement possible entre les niveaux d'énergie des trous dans la région de type P et des électrons dans la région de type N du semi-conducteur dégénéré. La diode tunnel est un dispositif actif à deux bornes. Son principal paramètre est le rapport courant crête/courant vallée (IP/PV), où l'indice « P » signifie « crête » et l'indice « V » signifie « vallée ». La diode tunnel peut être utilisée dans les amplificateurs haute fréquence à faible bruit et les oscillateurs haute fréquence (avec des fréquences de fonctionnement atteignant la bande des ondes millimétriques) et peut également être utilisée dans les circuits de commutation à grande vitesse.

Diode de récupération d'étape

Il s'agit également d'une diode à jonction PN. Sa particularité structurelle réside dans une forte concentration d'impuretés à la limite de la jonction PN, formant un champ électrique auto-entretenu. La jonction PN conduisant grâce aux porteurs minoritaires sous polarisation directe et présentant un effet de stockage de charge à proximité de celle-ci, le courant inverse nécessite un temps de stabilisation pour atteindre sa valeur minimale (le courant de saturation inverse). Le champ électrique auto-entretenu de la diode à récupération rapide raccourcit ce temps de stabilisation, permettant une coupure rapide du courant inverse et la production d'harmoniques riches. Ces harmoniques peuvent être utilisées pour concevoir des circuits de génération de spectre en peigne. La diode à récupération rapide est utilisée dans les circuits à impulsions et à harmoniques d'ordre supérieur.

Diode barrière Schottky

Il s'agit d'une diode à jonction métal-semiconducteur présentant des caractéristiques Schottky. Elle possède une faible chute de tension directe. La couche métallique peut être constituée de matériaux tels que l'or, le molybdène, le nickel et le titane. Le matériau semi-conducteur est généralement du silicium ou de l'arséniure de gallium, le plus souvent sous forme de semi-conducteur de type N. Ce dispositif conduit grâce aux porteurs majoritaires ; son courant de saturation inverse est donc bien supérieur à celui d'une jonction PN, qui conduit grâce aux porteurs minoritaires. L'effet de stockage des porteurs minoritaires étant minimal dans les diodes Schottky, sa réponse en fréquence est uniquement limitée par la constante de temps RC, ce qui en fait un composant idéal pour les applications haute fréquence et de commutation rapide. Sa fréquence de fonctionnement peut atteindre 100 GHz. De plus, les diodes Schottky MIS (métal-isolant-semiconducteur) peuvent être utilisées pour la fabrication de cellules solaires ou de diodes électroluminescentes. Elle peut également servir de diode de roue libre, assurant une fonction de roue libre dans les charges inductives telles que les inductances dans les alimentations à découpage et les relais.

Diode d'amortissement

Les diodes d'amortissement sont couramment utilisées dans les circuits haute tension. Elles présentent une tension inverse et un courant de crête élevés, ainsi qu'une faible chute de tension directe. Ces diodes redresseuses haute tension et haute fréquence servent à l'amortissement et à l'élévation de tension dans le circuit de balayage horizontal des téléviseurs. Parmi les diodes d'amortissement courantes, on trouve les 2CN1, 2CN2 et BSBS44.

Diode de suppression de tension transitoire

La diode TVP assure une protection rapide contre les surtensions dans les circuits. Elle est disponible en versions bipolaire et unipolaire, classées selon leur puissance crête (500 W - 5 000 W) et leur tension (8.2 V - 200 V).

Diode à double base (transistor monocristallin)

Il s'agit d'un composant à trois bornes (deux bases et un émetteur) présentant une résistance négative. Il est utilisé dans les circuits d'oscillateurs de relaxation et les circuits de lecture de tension temporisée. Ses avantages résident dans la facilité de réglage de la fréquence et l'excellente stabilité en température.

Diode électroluminescente (DEL)

Fabriquées à partir de phosphure de gallium et d'arséniure de gallium phosphure, ces LED sont de petite taille et émettent de la lumière lorsqu'elles sont polarisées en direct. Elles fonctionnent à basse tension et faible courant, offrent une émission lumineuse uniforme, une longue durée de vie et peuvent émettre une lumière monochromatique rouge, jaune, verte et bleue. Grâce aux progrès technologiques, des LED blanches haute luminosité ont été développées, donnant naissance à l'industrie émergente de l'éclairage LED. Elles sont également utilisées dans les écrans de VCD, de DVD, de calculatrices et d'autres appareils.

Diode de commutation de puissance en silicium

La diode de commutation de puissance au silicium présente une conduction et un blocage rapides. Elle est principalement utilisée dans les circuits de commutation de puissance ou de stabilisation de tension, les convertisseurs CC, la commande de vitesse de moteurs à grande vitesse, ainsi que comme redresseur haute fréquence et limiteur de roue libre dans les circuits de commande. Elle offre l'avantage d'une récupération en douceur et d'une forte capacité de surcharge, et est largement employée dans les alimentations d'ordinateurs, les alimentations de radars et les applications de commande de vitesse de moteurs pas à pas.