Caractéristiques
Si l'épaisseur de la jonction est faible et si le taux de dopage est important, on obtient des diodes qui présentent un courant inverse intense au-delà d'une valeur
de la tension inverse qui est la tension de coude ou de Zener.
Le claquage inverse de la jonction résulte soit d'un claquage par avalanche par ionisations dans la zone de déplétion par les porteurs, soit d'un claquage par effet Zener qui correspond au passage des électrons de la bande de valence à la bande de conduction sous l'effet du champ électrique.
Remarque :
Si la construction de la diode permet la dissipation de la puissance dégagée, le claquage est réversible. On obtient alors une diode Zener. Sa caractéristique directe est identique à celle d'une diode classique.
Pour les diodes Zener avec
, la résistance dynamique est voisine de quelques ohms et le coude très brutal. (claquage par avalanche). Pour
le coude est arrondi car il y a claquage par effet Zener. Si
est très supérieur à
la résistance dynamique augmente. Selon le courant débité, la tension aux bornes de la diode sera d'autant plus stable que la résistance dynamique de celle-ci sera faible.
Attention :
Les diodes tunnels sont des diodes Zener dont le dopage est si grand que la tension inverse est nulle. Leur caractéristique présentant une zone de pente négative ces diodes sont utilisées dans des circuits oscillateurs.
Stabilisation de tension
Remarque :
Il est possible de réaliser un stabilisateur de tension en utilisant une diode Zener.
On suppose que le courant inverse
dans la diode est tel que le point de fonctionnement est situé dans la partie linéaire de la caractéristique. Il est alors possible de modéliser la diode par l'association d'une source de tension
en série avec une résistance
(résistance dynamique inverse de la diode).
Remplaçons le générateur (tension
et résistance
) et la résistance de charge par leur équivalent Thévenin :
Le point de fonctionnement de la diode est obtenu en cherchant l'intersection de sa caractéristique
avec la droite de charge d'équation
.
On retrouve graphiquement le fait que le système ne fonctionne que si
.
. Si la charge varie, (stabilisation amont) les courants dans la charge et dans la diode varient mais
reste constant car la pente de la droite de charge varie. De même si la tension du générateur varie (stabilisation aval)
reste également constant car la droite de charge se déplace parallèlement à elle-même.
.
varie avec les paramètres extérieurs. Pour la stabilisation aval (variation
de
), on peut déterminer
en recherchant les intersections de la caractéristique avec les droites de charge qui correspondent aux valeurs extrêmes de
. Il est plus efficace d'étudier le schéma équivalent au montage en régime de petits signaux. Le générateur est remplacé par un générateur de f.e.m.
, la diode par sa résistance
puisque
est constant.
avec
et
Comme
est petit,
. On en déduit :
La stabilisation est d'autant meilleure que
est petite.
Remarque :
La puissance (
) dissipée dans la diode doit toujours rester inférieure à la puissance maximale autorisée.
varie avec la température et pour certaines applications, il est nécessaire d'en tenir compte.
Il est possible d'obtenir une stabilisation beaucoup plus efficace en utilisant des montages à transistors ou des régulateurs tripodes intégrés.
