QCM : Diodes et circuits redresseurs — 15 questions

Question 1

1. Dans une jonction PN, quelle association entre les régions et leur appellation est correcte ?

La région P forme l’anode et la zone de déplétion forme la cathode

La région P forme la cathode et la région N forme l’anode

La région positive forme la cathode et la région N forme l’anode

La région P forme l’anode et la région N forme la cathode

Explication

La région P est appelée anode, tandis que la région N est appelée cathode dans une jonction PN. La confusion fréquente consiste à inverser ces deux appellations.

Answer

La région P forme l’anode et la région N forme la cathode

Question 2

2. Quel rôle joue la zone de déplétion dans une jonction PN non polarisée ?

Elle transforme la jonction en générateur de tension permanent

Elle crée une barrière de potentiel qui empêche le passage du courant

Elle relie électriquement les régions P et N par un conducteur métallique

Elle fournit une réserve d’électrons qui augmente le courant direct

Explication

La zone de déplétion contient une barrière de potentiel qui équilibre la jonction et s’oppose au passage du courant sans polarisation adaptée. Elle ne constitue donc pas un conducteur reliant directement les deux régions.

Answer

Elle crée une barrière de potentiel qui empêche le passage du courant

Question 3

3. Comment une polarisation directe modifie-t-elle une jonction PN ?

Elle relie le négatif à P et le positif à N, puis élargit la zone de déplétion

Elle relie le positif à P et le négatif à N, puis réduit la zone de déplétion

Elle relie le négatif à P et le positif à N, puis réduit la zone de déplétion

Elle relie le positif à P et le négatif à N, puis élargit la zone de déplétion

Explication

En polarisation directe, le pôle positif est connecté à l’anode P et le pôle négatif à la cathode N, ce qui diminue la barrière et la zone de déplétion. L’élargissement de cette zone correspond à la polarisation inverse.

Answer

Elle relie le positif à P et le négatif à N, puis réduit la zone de déplétion

Question 4

4. Une diode au silicium reçoit une tension directe de 0,5 V. Quel comportement est le plus conforme au modèle de conduction normale ?

Elle ne conduit pas encore de manière normale, car le seuil d’environ 0,7 V n’est pas dépassé

Elle conduit normalement, car le seuil d’une diode au silicium est proche de 0,2 V

Elle conduit normalement, car toute tension positive suffit à franchir la jonction

Elle entre en claquage, car la tension appliquée dépasse le seuil inverse

Explication

Une diode au silicium conduit normalement lorsque la tension directe dépasse environ 0,7 V; à 0,5 V, la conduction massive n’est pas encore établie. Le claquage concerne une polarisation inverse et non cette tension directe insuffisante.

Answer

Elle ne conduit pas encore de manière normale, car le seuil d’environ 0,7 V n’est pas dépassé

Question 5

5. Quelle connexion et quel effet caractérisent la polarisation inverse d’une diode ?

Le négatif est relié à P et le positif à N, ce qui élargit la zone de déplétion

Le positif est relié à P et le négatif à N, ce qui élargit la zone de déplétion

Le négatif est relié à P et le positif à N, ce qui rétrécit la zone de déplétion

Le positif est relié à N et le négatif à P, ce qui rétrécit la zone de déplétion

Explication

En polarisation inverse, l’anode P est reliée à la borne négative et la cathode N à la borne positive; la zone de déplétion s’élargit et le courant est bloqué. La polarisation directe produit l’effet opposé sur la barrière.

Answer

Le négatif est relié à P et le positif à N, ce qui élargit la zone de déplétion

Question 6

6. Quel comportement décrit correctement une diode idéale selon le sens de polarisation ?

En direct, elle équivaut à un court-circuit avec

V_D=0

; en inverse, à un circuit ouvert avec

I_D=0

En direct, elle impose une tension de seuil de 0,7 V; en inverse, elle laisse passer un courant élevé

En direct, elle équivaut à un circuit ouvert avec

I_D=0

; en inverse, à un court-circuit avec

V_D=0

En direct, elle possède une résistance infinie; en inverse, une résistance nulle

Explication

Le modèle idéal assimile la diode à un court-circuit en direct, avec une tension nulle et une résistance nulle, puis à un circuit ouvert en inverse, avec un courant nul et une résistance infinie. La tension de seuil d’environ 0,7 V caractérise plutôt une diode au silicium réelle.

Answer

En direct, elle équivaut à un court-circuit avec $$V_D=0$$; en inverse, à un circuit ouvert avec $$I_D=0$$

Question 7

7. Quelles zones peuvent apparaître sur la caractéristique d’une diode réelle ?

Une zone de résistance négative, une zone d’amplification et une zone de coupure mécanique

Une zone de court-circuit direct, une zone de saturation thermique et une zone de commutation capacitive

Une zone de circuit ouvert, une zone de circuit fermé et une zone de claquage inverse

Une zone de seuil nul, une zone de courant constant et une zone de tension alternative

Explication

La caractéristique d’une diode réelle comprend une zone de circuit ouvert, une zone de circuit fermé et une zone de claquage en polarisation inverse. Les autres descriptions introduisent des comportements qui ne correspondent pas aux trois zones indiquées.

Answer

Une zone de circuit ouvert, une zone de circuit fermé et une zone de claquage inverse

Question 8

8. Quelle relation décrit le modèle linéaire d’une diode réelle en conduction ?

V_D=V_0+R_DI_D

V_D=R_DI_D

I_D=R_D(V_D-V_0)

V_D=0

Explication

Le modèle linéaire associe une tension de seuil $V_0$ et une résistance dynamique $R_D$ selon cette relation. La condition $V_D=0$ correspond au modèle idéal passant, et non au modèle linéaire réel.

Answer

$$V_D=V_0+R_DI_D$$

Question 9

9. Une diode présente deux points de fonctionnement tels que $V_{D1}=0,80\,\mathrm{V}$ , $I_{D1}=20\,\mathrm{mA}$ , $V_{D2}=0,90\,\mathrm{V}$ et $I_{D2}=40\,\mathrm{mA}$ . Quelle est sa résistance dynamique entre ces points ?

0,05\,\Omega

2\,\Omega

20\,\Omega

5\,\Omega

Explication

La résistance dynamique vaut $R_D=\frac{\Delta V}{\Delta I}=\frac{0,10}{0,020}=5\,\Omega$ . La pente de la caractéristique serait son inverse, soit $0,2\,\mathrm{S}$ , et non la valeur de $R_D$ .

Answer

$$5\,\Omega$$

Question 10

10. Dans un montage série comportant une source, une résistance et une diode, quelle relation exprime la loi des tensions ?

V_S=V_E+V_D

V_E=V_S+V_D

V_E=V_S-V_D

V_D=V_E+V_S

Explication

La tension d’entrée se répartit entre la résistance et la diode, d’où $V_E=V_S+V_D$ . Écrire $V_E=V_S-V_D$ inverserait le rôle de la chute de tension de la diode dans cette convention.

Answer

$$V_E=V_S+V_D$$

Question 11

11. Une diode idéale passante est montée en série avec une résistance $R$ et une source $V_E$ . Quelle expression donne le courant du circuit ?

I=\frac{V_E-0,7}{R}

I=\frac{V_E}{R+0,7}

I=\frac{V_E}{R}

I=\frac{R}{V_E}

Explication

Une diode idéale passante impose $V_D=0$ , donc toute la tension $V_E$ est appliquée à la résistance et $I=V_E/R$ . La soustraction de $0,7\,\mathrm{V}$ appartient au modèle à seuil, pas au modèle idéal.

Answer

$$I=\frac{V_E}{R}$$

Question 12

12. Pour $R=50\,\Omega$ et $V_E=4\,\mathrm{V}$ , quel point de fonctionnement obtient-on avec le modèle à seuil de $0,7\,\mathrm{V}$ ?

V_D=0,7\,\mathrm{V}

et

I_D=80\,\mathrm{mA}

V_D=0\,\mathrm{V}

et

I_D=80\,\mathrm{mA}

V_D=1,46\,\mathrm{V}

et

I_D=50,8\,\mathrm{mA}

V_D=0,7\,\mathrm{V}

et

I_D=66\,\mathrm{mA}

Explication

Le modèle à seuil fixe la tension de diode à $0,7\,\mathrm{V}$ et donne $I_D=(4-0,7)/50=66\,\mathrm{mA}$ . La valeur de $80\,\mathrm{mA}$ résulte du modèle idéal, qui ne prévoit aucune chute de tension.

Answer

$$V_D=0,7\,\mathrm{V}$$ et $$I_D=66\,\mathrm{mA}$$

Question 13

13. Dans un redresseur mono-alternance idéal, que devient la tension de sortie pendant les deux alternances d’une tension sinusoïdale ?

Elle conserve une valeur positive identique pendant les deux alternances.

Elle suit l’entrée avec une inversion pendant l’alternance positive et vaut zéro ensuite.

Elle suit l’entrée pendant l’alternance positive et vaut zéro pendant l’alternance négative.

Elle vaut zéro pendant l’alternance positive et suit l’entrée pendant l’alternance négative.

Explication

La diode transmet l’alternance positive, tandis qu’elle bloque l’alternance négative, ce qui donne respectivement $v_s(t)=v_e(t)$ puis $v_s(t)=0$ . Une sortie positive pendant les deux alternances caractérise plutôt le redressement double alternance.

Answer

Elle suit l’entrée pendant l’alternance positive et vaut zéro pendant l’alternance négative.

Question 14

14. Pour un pont de Graetz idéal, quelles diodes conduisent lorsque $v_e(t)<0$ et quelle est alors la sortie ?

D1 et D3 conduisent, et

v_s(t)=v_e(t)

.

D2 et D3 conduisent, et

v_s(t)=v_e(t)

.

D2 et D4 conduisent, et

v_s(t)=-v_e(t)

.

D1 et D4 conduisent, et

v_s(t)=0

.

Explication

Pendant l’alternance négative, le pont met en conduction D2 et D4 et inverse la polarité appliquée à la charge, de sorte que $v_s(t)=-v_e(t)$ . D1 et D3 conduisent pendant l’alternance positive, pas pendant la négative.

Answer

D2 et D4 conduisent, et $$v_s(t)=-v_e(t)$$.

Question 15

15. Dans un écrêteur utilisant des diodes de seuil de $0,7\,\mathrm{V}$ , comment évolue la sortie lorsque l’entrée dépasse les limites de conduction ?

Elle suit l’entrée avec une amplitude doublée dès que celle-ci franchit un seuil.

Elle est limitée à

0,7\,\mathrm{V}

pour les deux polarités de l’entrée.

Elle reste nulle entre les seuils, puis suit l’entrée au-delà de

0,7\,\mathrm{V}

.

Elle suit l’entrée entre les seuils, puis est limitée à

0,7\,\mathrm{V}

ou

-0,7\,\mathrm{V}

.

Explication

L’écrêteur est transparent entre les deux seuils, puis les diodes empêchent la sortie de dépasser environ $0,7\,\mathrm{V}$ ou de descendre sous $-0,7\,\mathrm{V}$ . Une limite positive identique pour les deux polarités ne décrit pas l’écrêtage symétrique indiqué.

Answer

Elle suit l’entrée entre les seuils, puis est limitée à $$0,7\,\mathrm{V}$$ ou $$-0,7\,\mathrm{V}$$.

QCM : Diodes et circuits redresseurs — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans une jonction PN, quelle association entre les régions et leur appellation est correcte ?

2. Quel rôle joue la zone de déplétion dans une jonction PN non polarisée ?

3. Comment une polarisation directe modifie-t-elle une jonction PN ?

4. Une diode au silicium reçoit une tension directe de 0,5 V. Quel comportement est le plus conforme au modèle de conduction normale ?

5. Quelle connexion et quel effet caractérisent la polarisation inverse d’une diode ?

6. Quel comportement décrit correctement une diode idéale selon le sens de polarisation ?

7. Quelles zones peuvent apparaître sur la caractéristique d’une diode réelle ?

8. Quelle relation décrit le modèle linéaire d’une diode réelle en conduction ?

9. Une diode présente deux points de fonctionnement tels que $V_{D1}=0,80\,\mathrm{V}$ , $I_{D1}=20\,\mathrm{mA}$ , $V_{D2}=0,90\,\mathrm{V}$ et $I_{D2}=40\,\mathrm{mA}$ . Quelle est sa résistance dynamique entre ces points ?

10. Dans un montage série comportant une source, une résistance et une diode, quelle relation exprime la loi des tensions ?

11. Une diode idéale passante est montée en série avec une résistance $R$ et une source $V_E$ . Quelle expression donne le courant du circuit ?

12. Pour $R=50\,\Omega$ et $V_E=4\,\mathrm{V}$ , quel point de fonctionnement obtient-on avec le modèle à seuil de $0,7\,\mathrm{V}$ ?

13. Dans un redresseur mono-alternance idéal, que devient la tension de sortie pendant les deux alternances d’une tension sinusoïdale ?

14. Pour un pont de Graetz idéal, quelles diodes conduisent lorsque $v_e(t)<0$ et quelle est alors la sortie ?

15. Dans un écrêteur utilisant des diodes de seuil de $0,7\,\mathrm{V}$ , comment évolue la sortie lorsque l’entrée dépasse les limites de conduction ?

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Questions et réponses du QCM

1. Dans une jonction PN, quelle association entre les régions et leur appellation est correcte ?

2. Quel rôle joue la zone de déplétion dans une jonction PN non polarisée ?

3. Comment une polarisation directe modifie-t-elle une jonction PN ?

4. Une diode au silicium reçoit une tension directe de 0,5 V. Quel comportement est le plus conforme au modèle de conduction normale ?

5. Quelle connexion et quel effet caractérisent la polarisation inverse d’une diode ?

6. Quel comportement décrit correctement une diode idéale selon le sens de polarisation ?

7. Quelles zones peuvent apparaître sur la caractéristique d’une diode réelle ?

8. Quelle relation décrit le modèle linéaire d’une diode réelle en conduction ?

10. Dans un montage série comportant une source, une résistance et une diode, quelle relation exprime la loi des tensions ?

11. Une diode idéale passante est montée en série avec une résistance RRR et une source VEV_EVE​. Quelle expression donne le courant du circuit ?

12. Pour R=50 ΩR=50\,\OmegaR=50Ω et VE=4 VV_E=4\,\mathrm{V}VE​=4V, quel point de fonctionnement obtient-on avec le modèle à seuil de 0,7 V0,7\,\mathrm{V}0,7V ?

13. Dans un redresseur mono-alternance idéal, que devient la tension de sortie pendant les deux alternances d’une tension sinusoïdale ?

14. Pour un pont de Graetz idéal, quelles diodes conduisent lorsque ve(t)<0v_e(t)<0ve​(t)<0 et quelle est alors la sortie ?

15. Dans un écrêteur utilisant des diodes de seuil de 0,7 V0,7\,\mathrm{V}0,7V, comment évolue la sortie lorsque l’entrée dépasse les limites de conduction ?

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12. Pour $R=50\,\Omega$ et $V_E=4\,\mathrm{V}$ , quel point de fonctionnement obtient-on avec le modèle à seuil de $0,7\,\mathrm{V}$ ?

14. Pour un pont de Graetz idéal, quelles diodes conduisent lorsque $v_e(t)<0$ et quelle est alors la sortie ?

15. Dans un écrêteur utilisant des diodes de seuil de $0,7\,\mathrm{V}$ , comment évolue la sortie lorsque l’entrée dépasse les limites de conduction ?