Diodes Et Thyristors

STEPHANE MEUNIER

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Electronique de puissance

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1 INTRODUCTION Les diodes et les thyristors sont des composants de puissance utiliss principalement dans la conversion dune tension alternative en tension redresse. Ces composants sont dits unidirectionnels cest dire que le courant ne peut circuler que dans un seul sens dans ces composants. Ils sont fabriqus partir de silicium qui est un semi conducteur. De ce fait lorsque ces composants sont passants, une chute

2 LA DIODE La diode est une jonction PN. Cest un composant fabriqu laide dun cristal de silicium dont une extrmit est dope en charges ngatives et lautre extrmit en charges positivesextrmits se trouve une zone neutre totalement isolante. Lorsque ce cristal est soumis une diffrence de potentiel, autour de 0,7 V, la zone neutre devient conductrice et un courant lectrique peut circuler dans le cristal, la seule concorrectement polaris. Dans le cas contraire la diode reste bloque (non passante). Symbole :

LYCEE AUGUSTE ESCOFFIER

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DATE :

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Les diodes et les thyristors sont des composants de puissance utiliss principalement dans la conversion dune tension alternative en tension redresse.

s composants sont dits unidirectionnels cest dire que le courant ne peut circuler que dans un

Ils sont fabriqus partir de silicium qui est un semi conducteur. De ce fait lorsque ces , une chute de tension apparat leurs bornes.

La diode est une jonction PN. Cest un composant fabriqu laide dun cristal de silicium dont une extrmit est dope en charges ngatives et lautre extrmit en charges positivesextrmits se trouve une zone neutre totalement isolante.

Lorsque ce cristal est soumis une diffrence de potentiel, autour de 0,7 V, la zone neutre devient conductrice et un courant lectrique peut circuler dans le cristal, la seule concorrectement polaris. Dans le cas contraire la diode reste bloque (non passante).

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Les diodes et les thyristors sont des composants de puissance utiliss principalement dans la

s composants sont dits unidirectionnels cest dire que le courant ne peut circuler que dans un

Ils sont fabriqus partir de silicium qui est un semi conducteur. De ce fait lorsque ces

La diode est une jonction PN. Cest un composant fabriqu laide dun cristal de silicium dont une extrmit est dope en charges ngatives et lautre extrmit en charges positives. Entre les 2

Lorsque ce cristal est soumis une diffrence de potentiel, autour de 0,7 V, la zone neutre devient conductrice et un courant lectrique peut circuler dans le cristal, la seule condition quil soit correctement polaris. Dans le cas contraire la diode reste bloque (non passante).

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Les caractristiques des diodes Une diode possde 2 caractristiques La caractristique directe La caractristique inverse La caractristique directe correspond lvolution de la tension aux bornes

fonction du courant (I) qui la traverse. Son allure est la suivante : En analysant cette caractristique on observe que la diode reste bloque tant que la tension ses bornes natteint pas les 0,7 V environs. Lintervalle compris entre les points A et B correspond la zone de fonctionnement linaire de la diode. Pour connatre la tension de seuil dunpassante) il suffit de prolonger la droite A B jusqu laxe Vtension de seuil. La caractristique indirecte montre le comporteme

inverses ces bornes. Son allure est la suivante : Cette nouvelle caractristique nous montre que la diode reste bloque tant que la tension ses bornes natteint pas les 600 V. Au del de cette tension la diode est passante mais elle a t dtruite. Remarque : Les valeurs donnes dans les 2 caractristiques dpendent des diodes. Ces valeurs ne reprsentent quun ordre de grandeur.


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caractristiques des diodes

Une diode possde 2 caractristiques :

correspond lvolution de la tension aux bornes fonction du courant (I) qui la traverse.

que on observe que la diode reste bloque tant que la tension ses bornes natteint pas les 0,7 V environs. Lintervalle compris entre les points A et B correspond la zone de fonctionnement linaire de la

Pour connatre la tension de seuil dune diode (chute de tension ses bornes lorsquelle est passante) il suffit de prolonger la droite A B jusqu laxe Vak. Lintersection donne la valeur de la

montre le comportement dune diode lorsque les polarits sont

tte nouvelle caractristique nous montre que la diode reste bloque tant que la tension ses bornes natteint pas les 600 V.

te tension la diode est passante mais elle a t dtruite.

: Les valeurs donnes dans les 2 caractristiques dpendent des diodes. Ces valeurs ne reprsentent quun ordre de grandeur.

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correspond lvolution de la tension aux bornes de la diode (Vak) en

que on observe que la diode reste bloque tant que la tension ses

Lintervalle compris entre les points A et B correspond la zone de fonctionnement linaire de la

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nt dune diode lorsque les polarits sont

: Les valeurs donnes dans les 2 caractristiques dpendent des diodes. Ces valeurs ne

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La diode parfaite Afin de simplifier ltude des montages avec des diodes on parlera souvent de diodes parfaites. Avec ces diodes on considre que leur seuil de tension est de 0 Volt lorsquelles sont passantes. Ainsi leur chute de tension peut tre supprime des diffrents calculs. Cependant cette simplification ne peut se faire que si la chute de tension aux bornes de la diode est trs ngligeable par rapport la valeur de la tension lalimentation du montage.

Principe de fonctionnement dune diode Prenons une diode alimentant une charge purement rsistive :

De 0 T/2, la diode est correctement

polarise donc elle est passante. En ngligeant sa chute de tension on peut dire que Uc=U(t).

De T/2 T, la tension Vak est ngative, la diode est bloque. Uc=0.

3 LE THYRISTOR Un thyristor est une diode qui on a ajout une gchette par o arrive le signal qui permet de rendre passant le composant. Exemple : Thyristor alimentant une charge rsistive :

A K

G Ug

Vak

I

U Charge

Ig

()

()

Ucharge

U(t) Uc

IcD

Uc

0 T/2T

t

U(t)

0 T/2T

t

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Lamorage du thyristor Lamorage consiste rendre passant le thyristor. 2 conditions sont ncessaires pour son amorage : Sa tension VAK doit tre positive. Il faut envoyer un courant sur la gchette. Remarque : Le courant de gchette se prsente sous la forme dimpulsions lectriques. Une fois le thyristor amorc les impulsions de courant ig ne sont plus ncessaires car le thyristor reste amorc, mais condition que le courant principal qui le traverse soit suffisamment lev.

Le blocage du thyristor Il existe 2 solutions pour bloquer un thyristor : Annuler le courant principal qui traverse le thyristor. Appliquer aux bornes du thyristor pendant un temps suffisant une tension ngative. Cest trs souvent la nature de la source dalimentation qui dtermine la mthode de blocage. Si la source est alternative : Pour une frquence de 50 Hz, le courant devient nul toutes les 10 ms. (sauf dans le cas dalimentation de charge fortement inductive). Dans ces conditions le thyristor se bloque tout seul toutes les 10 ms.

Cest lextinction naturelle. Si la source est continue : Dans ce cas le courant ne peut pas sannuler donc on applique, laide dun circuit de blocage constitu dune inductance et dun condensateur, une tension ngative aux bornes du thyristor qui a pour consquence de le bloquer.

Cest lextinction force.

Etude du fonctionnement dun thyristor Pour facilit la comprhension des diffrentes courbes qui suit, nous avons utilis un thyristor connect sur une charge purement rsistive (pas de dphasage entre u et i).

Nota ; reprsente linstant o lon envoie les impulsions de courant sur la gchette du thyristor.

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Prenons le signal suivant avec = 2pi/3 et =5pi/3

0

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5pipipipi/3

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p/6 p/3 p/2 2p/3 5p/6 p 7p/6 4p/3 3p/2 5p/3 11p/6 2p

(q)

a a

q

q

Remarque : Si nous dplaons le point vers 0, le principe de fonctionnement que nous venons dtudier ne change pas, mais la courbe Uchrage aura la forme suivante :

En dplaant le point vers 0 nous constatons que la valeur moyenne de Ucharge augmente. De ce fait en fait varier

le point (appel angle damorage) on fait varier la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge. Voil comment avec un thyristor nous obtenons une tension variable partir dune tension alternative fixe.

4 CONCLUSION Grce son principe de fonctionnement la diode sera utilise principalement dans le redressement monophas et triphas non command, cest dire un convertisseur qui fourni sa sortie une tension redresse dont la valeur moyenne est fixe ; Le Thyristor sera lui principalement utilis dans 2 types de convertisseur : Les gradateurs utiliss dans la commande des rsistances de forte puissance et dans

lclairage. Les redresseurs commands qui permettent dobtenir leur sortie une tension moyenne

variable. Ces redresseurs sont trs utiliss dans la commande des moteurs courant continu vitesse variable.

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