Diode Zener : Composant clé en électronique, régule la tension et protège les circuits en permettant le courant dans les deux sens au-delà d’une tension seuil.
Qu’est-ce qu’une diode Zener ?
La diode Zener est un composant électronique fondamental en thermique et dans d’autres branches de l’ingénierie électronique. Elle fait partie de la famille des diodes, qui sont des dispositifs semi-conducteurs permettant le passage du courant dans une seule direction. Cependant, ce qui distingue la diode Zener, c’est sa capacité unique à permettre le flux de courant dans la direction inverse lorsqu’une certaine tension, appelée tension de Zener, est atteinte.
Principes de fonctionnement
Afin de comprendre le fonctionnement d’une diode Zener, il est utile de revoir quelques notions de base sur les diodes classiques. Une diode standard permet le passage du courant lorsqu’elle est polarisée en direct (c’est-à-dire que l’anode est à un potentiel plus élevé que la cathode). En revanche, lorsque la diode est polarisée en inverse, elle bloque le passage du courant jusqu’à ce que la tension inverse atteigne ce qu’on appelle la tension de claquage.
La diode Zener, quant à elle, est conçue pour fonctionner de manière sûre et contrôlée dans la région de claquage inverse. Lorsque la tension appliquée à la diode Zener dépasse sa tension de Zener (appelée VZ), elle permet au courant de passer sans endommager la diode. Cette caractéristique est exploitée dans les applications de régulation de tension.
Caractéristiques importantes
- Tension de Zener (VZ) : Il s’agit de la tension spécifique à laquelle la diode Zener commence à conduire en sens inverse.
- Courant de Zener (IZ) : Le courant qui passe par la diode lorsque la tension de Zener est atteinte.
- Puissance nominale : La puissance maximale que la diode peut dissiper sans subir de dommages, souvent indiquée en watts (W).
Application dans les circuits électriques
Les diodes Zener sont couramment utilisées comme régulateurs de tension dans divers circuits électriques et électroniques. Elles fournissent une tension stable et constante, indépendamment des variations du courant ou de la tension d’entrée. Voici quelques applications typiques :
- Régulation de tension : En utilisant une diode Zener en parallèle avec la charge, on obtient une tension stable, ce qui est essentiel pour protéger les circuits sensibles.
- Protection contre les surtensions : Les diodes Zener peuvent protéger les circuits en limitant la tension à une valeur maximale prédéfinie.
- Référence de tension : Elles fournissent une référence de tension stable utilisée dans les circuits de mesure et de contrôle.
Exemple de calcul
Prenons un exemple simple pour illustrer le calcul d’une résistance série afin de limiter le courant passant par une diode Zener. Supposons une diode Zener avec une VZ de 5V qui doit réguler un circuit alimenté par une source de 12V. Le courant souhaité à travers la diode est de 20mA.
On utilise la loi d’Ohm pour calculer la résistance requise :
R = (Vsource – VZ) / IZ
R = (12V – 5V) / 0.02A
R = 7V / 0.02A
R = 350 ohms
Nous aurions besoin d’une résistance de 350 ohms en série avec la diode Zener pour maintenir une régulation de tension adéquate.
Conclusion
La diode Zener est un composant essentiel et polyvalent dans le domaine de l’ingénierie électronique. Sa capacité à réguler la tension et à protéger les circuits en fait un élément indispensable pour de nombreuses applications. En comprenant ses principes de fonctionnement et ses caractéristiques, les ingénieurs peuvent concevoir des systèmes plus robustes et fiables.
