QCM : Transformateurs et redressement (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une diode, quel est le sens du courant selon la convention récepteur ?

De l’anode vers la cathode
De l’anode vers la borne de tension positive
De la cathode vers l’anode
De la cathode vers la borne de tension négative

De l’anode vers la cathode

Explication

En convention récepteur, le courant qui traverse la diode est orienté de l’anode vers la cathode. Le sens cathode-anode inverse les bornes, tandis que les deux autres réponses confondent le courant avec une référence de tension.

2. Une diode idéale est soumise à une tension Vd>0V_d>0. Quel modèle équivalent faut-il retenir ?

Un circuit ouvert
Un court-circuit fermé
Une résistance de valeur constante
Un circuit avec une tension de seuil

Un court-circuit fermé

Explication

Dans le modèle idéal, une tension positive rend la diode passante et équivaut à un court-circuit. Le seuil appartient au modèle réel, l’état ouvert correspond à Vd<0V_d<0 et une résistance constante ne décrit pas le commutateur idéal.

3. Quelle description correspond aux deux matériaux accolés qui forment une jonction PN ?

Deux matériaux neutres contenant chacun des ions de même signe
Un matériau P neutre avec des ions positifs et un matériau N neutre avec des ions négatifs
Un matériau P positif avec des ions négatifs et un matériau N négatif avec des ions positifs
Un matériau P neutre avec des ions négatifs et un matériau N neutre avec des ions positifs

Un matériau P neutre avec des ions négatifs et un matériau N neutre avec des ions positifs

Explication

La jonction PN associe deux semiconducteurs accolés et électriquement neutres : P comporte des ions négatifs et N des ions positifs. Inverser les signes, rendre les matériaux chargés ou leur attribuer des ions de même signe contredit cette caractérisation.

4. Dans une jonction PN à l’équilibre, le champ électrique de la zone déplétée agit sur les porteurs. Quel effet produit-il ?

Il déplace les électrons et les trous dans le sens de la diffusion
Il entraîne un courant de conduction opposé au courant de diffusion
Il entraîne un courant de diffusion opposé au courant de conduction
Il renforce le courant de diffusion dans son sens initial

Il entraîne un courant de conduction opposé au courant de diffusion

Explication

Le champ électrique créé dans la zone déplétée déplace électrons et trous dans l’autre sens et entraîne ainsi un courant de conduction opposé au courant de diffusion. L’inversion des noms de courants ou le renforcement de la diffusion ne respecte pas ce mécanisme.

5. Que désigne le temps de recouvrement lors de la commutation d’une diode ?

Le délai nécessaire aux charges minoritaires accumulées en conduction pour retourner dans leur région et rétablir l’équilibre.
Le temps requis pour que la zone déplétée atteigne son épaisseur maximale en polarisation inverse.
La durée pendant laquelle la diode maintient une tension directe constante après avoir atteint le seuil.
Le délai nécessaire pour que le courant de fuite traverse la résistance de forte valeur en polarisation inverse.

Le délai nécessaire aux charges minoritaires accumulées en conduction pour retourner dans leur région et rétablir l’équilibre.

Explication

Lors d’une commutation, les charges minoritaires accumulées pendant la conduction doivent retourner dans leur région, ce qui empêche la diode de changer instantanément d’état. L’élargissement de la zone déplétée en polarisation inverse décrit son comportement sous une tension appliquée, et non le temps de recouvrement.

6. Dans le modèle grand signal passant, quelle relation linéaire décrit le courant de la diode en fonction de sa tension ?

Id=Vd0−VdRdI_d=\frac{V_{d0}-V_d}{R_d}
Id=Vd−Vd0RdI_d=\frac{V_d-V_{d0}}{R_d}
Id=VdRd+RI_d=\frac{V_d}{R_d+R}
Id=Is(exp⁡(VdVT)−1)I_d=I_s\left(\exp\left(\frac{V_d}{V_T}\right)-1\right)

$$I_d=\frac{V_d-V_{d0}}{R_d}$$

Explication

Le modèle grand signal passant assimile la caractéristique à une droite de pente déterminée par la résistance RdR_d et de seuil Vd0V_{d0}. L’équation de Shockley, autre réponse plausible, décrit la caractéristique exponentielle plutôt que son approximation linéaire.

7. Quel est le rôle du modèle petit signal de la diode autour de son point de polarisation passant ?

Décrire le blocage de la diode pour toute tension inférieure au seuil
Calculer le courant continu à partir de la résistance série du circuit
Modéliser le claquage inverse lorsque la tension dépasse sa valeur limite
Linéariser la caractéristique pour représenter de petites variations autour de ce point

Linéariser la caractéristique pour représenter de petites variations autour de ce point

Explication

Ce modèle approxime la caractéristique de la diode par une relation linéaire au voisinage du point de polarisation afin d’étudier de faibles variations. Le blocage sous le seuil relève plutôt d’un modèle grand signal.

8. En quoi la résistance dynamique d’une diode diffère-t-elle lorsque son point de polarisation passant augmente plutôt que lorsqu’il est proche de la tension de seuil ?

Elle reste constante quand le point de polarisation augmente, comme près de la tension de seuil.
Elle augmente quand le point de polarisation augmente, alors qu’elle est faible près de la tension de seuil.
Elle devient nulle quand le point de polarisation augmente, alors qu’elle est élevée près de la tension de seuil.
Elle diminue quand le point de polarisation augmente, alors qu’elle est élevée près de la tension de seuil.

Elle diminue quand le point de polarisation augmente, alors qu’elle est élevée près de la tension de seuil.

Explication

La résistance dynamique est élevée près de la tension de seuil et diminue lorsque le point de polarisation augmente. L’idée qu’elle augmente avec la polarisation inverse cette dépendance.

9. Pourquoi un transformateur idéal parfait ayant le même nombre de spires au primaire et au secondaire fournit-il la même tension aux deux enroulements ?

Parce que le couplage parfait annule les tensions induites dans les deux enroulements.
Parce que la tension secondaire dépend de la charge plutôt que du nombre de spires.
Parce que le courant primaire et le courant secondaire sont égaux dans tout transformateur idéal.
Parce que son rapport de transformation vaut un lorsque les nombres de spires sont égaux.

Parce que son rapport de transformation vaut un lorsque les nombres de spires sont égaux.

Explication

Le rapport de transformation relie le rapport des tensions au rapport des nombres de spires : lorsque ceux-ci sont égaux, le rapport des tensions vaut un. L’égalité des courants n’est pas la cause de l’égalité des tensions; dans le cas idéal, les courants suivent au contraire un rapport inverse des spires.

10. Pour obtenir un redressement monoalternance dans un circuit pratique, comment la diode doit-elle être utilisée par rapport au signal alternatif d’entrée ?

La placer en série avec une résistance afin qu’elle laisse passer les alternances positives.
La placer en parallèle avec une résistance afin qu’elle inverse les alternances négatives.
La remplacer par un condensateur afin qu’il supprime les alternances négatives.
La placer en série avec deux diodes afin que chaque alternance alimente la charge.

La placer en série avec une résistance afin qu’elle laisse passer les alternances positives.

Explication

En série avec la résistance, la diode conduit pendant les alternances positives et bloque les négatives, ce qui réalise le redressement monoalternance. Un montage à deux diodes sert au redressement double alternance, et non au montage demandé.

11. Quelle propriété caractérise le fonctionnement du redresseur double alternance à deux diodes ?

Chaque diode conduit sur une alternance, mais une seule des deux alternances apparaît à la sortie.
Les deux diodes conduisent ensemble pendant l’alternance positive, puis restent bloquées pendant l’alternance négative.
Une diode conduit pendant les deux alternances, tandis que l’autre sert à limiter la tension de sortie.
Chaque diode conduit à tour de rôle sur une alternance, de sorte que les deux alternances contribuent à la sortie redressée.

Chaque diode conduit à tour de rôle sur une alternance, de sorte que les deux alternances contribuent à la sortie redressée.

Explication

Les tensions secondaires sont en opposition de phase et chaque diode conduit pendant l’alternance positive de sa tension, ce qui exploite les deux alternances du signal. Contrairement à une confusion possible avec un redresseur monoalternance, une seule alternance ne contribue pas ici à la sortie.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Transformateurs et redressement.

Quelles sont les deux bornes d’une diode ?

L’anode et la cathode.

Dans le modèle idéal, quel rôle la tension joue-t-elle pour la diode ?

Elle commande son ouverture ou sa fermeture.

Quels matériaux accolés forment une jonction PN ?

Deux semiconducteurs dopés P et N.

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