Une diode est un composant électronique à deux bornes qui conduit l'électricité dans une seule direction, et uniquement lorsqu'une certaine différence de potentiel minimale, ou tension, est appliquée à ses deux bornes. Les premières diodes étaient utilisées pour convertir le courant alternatif en courant continu et pour filtrer le signal dans les radios. Les diodes sont depuis devenues omniprésentes, utilisées pour protéger l'électronique, éclairer nos maisons et envoyer des signaux de télécommande.
La structure de base
Pour comprendre la base de l'utilisation d'une diode, il est utile d'examiner la structure d'une diode standard. La diode p-n standard a deux semi-conducteurs qui entrent en contact, formant une interface. Les semi-conducteurs purs ne conduisent pas, donc des impuretés métalliques sont ajoutées. Dans un semi-conducteur de la diode p-n, le métal contaminant cède facilement un électron; l'autre est également dopé (impurifié) avec un métal qui accepte facilement un électron. A l'interface, les électrons se déplacent d'un côté à l'autre, rendant les atomes que les électrons ont laissés chargés positivement et les atomes récepteurs négatifs. Cet écart par rapport à la neutralité ne se produit qu'à l'interface. Il crée un champ électrique de sorte que les électrons provenant d'un courant extérieur passent principalement du côté accepteur d'électrons au côté donneur d'électrons.
Les premières diodes: radios
Cette propriété unidirectionnelle a d'abord été exploitée dans les radios AM. Le signal radio oscille d'avant en arrière, créant un courant alternatif dans l'antenne. Avant amplification, le signal doit être rendu unidirectionnel. La diode d'une radio laisse donc passer la moitié du signal déplaçant les électrons dans un sens, mais pas dans l'autre moitié. Bref, le courant alternatif est transformé en courant continu. Les condensateurs filtrent ensuite les hautes fréquences, ne laissant que le signal audio, prêt pour l'amplification.
LED
Si vous appliquez une tension aux bornes d'une diode, les électrons du courant électrique se déplaçant autour de la circuit électrique émettra une longueur d'onde spécifique de la lumière lors de la fixation à l'impureté qui accepte un électron. C'est ainsi que les diodes électroluminescentes (DEL) produisent de la lumière. Les électrons se déplacent ensuite à travers l'interface semi-conductrice à cause du champ électrique entre les deux, traversent le semi-conducteur qui donne des électrons, et continuez jusqu'à l'extrémité arrière de la source de tension pour terminer le circuit.
Photodiodes et diodes photosensibles
Tout comme les diodes peuvent produire de la lumière, elles peuvent également créer du courant lorsqu'elles la reçoivent. Les deux types fonctionnent ensemble dans un dispositif de télécommande, par exemple pour votre téléviseur. C'est ainsi que fonctionnent les panneaux photovoltaïques. Deux diodes émettent de la lumière à partir de votre télécommande: l'une émet de la lumière visible pour vous faire savoir que le signal est envoyé; l'autre émet un signal binaire à une longueur d'onde invisible (d'où la nécessité de la photodiode visible). Les photons frappent le semi-conducteur donneur d'électrons, libérant des électrons et leur donnant de l'énergie cinétique. L'énergie cinétique ne peut se traduire que dans un seul sens, puisqu'un seul sens du courant électrique est autorisé. C'est de la même manière que les panneaux solaires fonctionnent, traduisant les photons du soleil en courant électrique dans une seule direction.
Protection des circuits
Une diode peut protéger les circuits des piles mal insérées. La polarité sera incorrecte, mais elle n'endommagera pas les circuits au-delà de la diode, ce qui ne laisse passer qu'un faible courant. Les diodes jouent également un rôle dans les protecteurs de surtension. Les diodes dites « à avalanche » conduisent à un fil de masse, mais elles ne laissent pas passer un courant régulier en raison de leur orientation unidirectionnelle. À une tension suffisamment élevée, une diode laissera passer la tension. Lorsque la tension dépasse largement les niveaux opérationnels, la diode à avalanche s'ouvre et laisse sortir la tension supplémentaire à travers le fil de terre.