La diode et la DEL : symbole, sens passant, sens bloqué, résistance de protection

Un composant qui ne laisse passer le courant que dans un sens

Dans un circuit avec une pile, une lampe et un interrupteur, on peut brancher la lampe dans un sens ou dans l’autre : elle brille pareil. La lampe, le résistor, le moteur à courant continu (à la rotation près) ne font pas de différence entre leurs deux bornes. La diode est le premier dipôle que l’on rencontre au collège qui n’est pas comme cela : elle a une borne d’entrée et une borne de sortie, et si on l’inverse, plus rien ne passe.

C’est ce que l’on appelle un dipôle polarisé ou non symétrique. Un petit composant de quelques millimètres, souvent un cylindre noir ou de verre avec un anneau de couleur, est capable de décider si le courant circule ou non dans une branche du circuit. Cette propriété paraît modeste ; elle est à la base de l’électronique moderne. Sans diode, pas de chargeur de téléphone, pas de panneau solaire utilisable, pas d’écran, pas de télécommande, pas de fibre optique.

La DEL, diode électroluminescente, est une diode particulière qui émet de la lumière quand le courant la traverse. Vous la connaissez sous son nom anglais, LED (light-emitting diode). Les voyants de tous les appareils, les écrans de téléphone, les phares des voitures récentes, les guirlandes et la quasi-totalité des ampoules vendues aujourd’hui reposent sur elle. Au programme de 5e et de 4e, la diode sert surtout à faire comprendre que le courant a un sens, et la DEL à s’en servir comme détecteur de ce sens.

Définition, bornes et symbole normalisé

Une diode est un dipôle à deux bornes qui portent chacune un nom :

• l’anode (notée A), la borne par laquelle le courant entre dans la diode ;
• la cathode (notée K, du grec kathodos, « chemin qui descend »), la borne par laquelle le courant sort.

Le symbole normalisé résume cela en un dessin : un triangle dont la pointe indique le sens du courant, appuyé contre une barre perpendiculaire au fil. Le triangle est du côté de l’anode, la barre du côté de la cathode. On retient : le courant va dans le sens de la flèche et s’arrête sur la barre s’il vient de l’autre côté. Ce symbole est le même dans le monde entier (norme internationale CEI 60617, reprise en France par la norme NF EN 60617), ce qui permet de lire n’importe quel schéma.

Sur le composant réel, il n’y a pas de triangle. La cathode est repérée par un anneau peint sur le boîtier, généralement gris, blanc ou noir : l’anneau joue le rôle de la barre du symbole. Le corps de la diode est un petit cylindre de verre ou de plastique noir, de 3 à 8 mm de long, traversé par deux fils métalliques. À l’intérieur se trouve un cristal de silicium dont les deux moitiés ont été traitées différemment ; c’est la jonction entre ces deux zones qui donne à la diode sa propriété de ne conduire que dans un sens. Le fonctionnement interne relève du lycée ; au collège, on s’intéresse à ce que fait la diode dans le circuit, pas à ce qui se passe dans le cristal.

Sens passant et sens bloqué : l’expérience

Le comportement de la diode se montre en classe avec un circuit très simple : un générateur (pile plate de 4,5 V ou alimentation réglée sur 6 V), une lampe de 6 V, une diode et des fils. La lampe sert de détecteur de courant : si elle brille, le courant passe ; si elle reste éteinte, il ne passe pas.

On observe deux résultats et deux seulement. Dans un sens, la lampe brille normalement, presque aussi fort que sans la diode : la diode laisse passer le courant, elle est passante, elle se comporte à peu près comme un simple fil. Dans l’autre sens, la lampe reste éteinte : la diode est bloquée, elle se comporte comme un interrupteur ouvert. Il n’y a pas de situation intermédiaire à basse tension, et l’intensité du courant dans le sens bloqué est si faible (quelques microampères) qu’un ampèremètre de collège la lit à zéro.

Ce que l’expérience révèle est plus profond qu’une propriété de composant : elle prouve que le courant électrique a un sens. Sans la diode, rien dans un circuit simple ne le montre ; une lampe brille de la même façon quand on inverse la pile. Avec la diode, l’inversion devient visible. C’est pourquoi le programme introduit la diode au moment où l’on définit le sens conventionnel du courant : à l’extérieur du générateur, le courant va de la borne + vers la borne −, et la diode est passante quand la pointe de son triangle suit ce sens.

La DEL, une diode qui éclaire

Une diode électroluminescente (DEL, ou LED en anglais) est une diode dont le cristal, quand il est traversé par le courant, émet de la lumière d’une couleur précise. Comme toute diode, elle est polarisée : elle ne s’allume que dans le sens passant. On l’utilise donc pour deux choses : signaler qu’un courant circule (voyants), et depuis une vingtaine d’années éclairer.

Sa couleur ne dépend pas de la couleur du plastique du boîtier, mais du matériau du cristal. Chaque matériau donne une lumière d’une longueur d’onde particulière, ce qui fixe aussi la tension de seuil : plus la couleur est proche du bleu, plus la tension nécessaire est grande.

Couleur de la DEL	Tension de seuil typique	Longueur d’onde	Matériau (culture)
Infrarouge (télécommande)	1,2 à 1,4 V	850 à 940 nm	GaAs
Rouge	1,8 à 2,0 V	620 à 660 nm	AlGaAs, GaAsP
Jaune / ambre	2,0 à 2,2 V	585 à 600 nm	AlGaInP
Vert	2,0 à 3,2 V	520 à 570 nm	GaP, InGaN
Bleu	3,0 à 3,4 V	450 à 475 nm	InGaN
Blanc	3,0 à 3,4 V	bleu + luminophore jaune	InGaN + YAG:Ce

Sources : fiches techniques constructeurs (Vishay, Kingbright, Nichia) pour des DEL indicatrices de 5 mm alimentées à 20 mA ; ordres de grandeur cohérents avec le CRC Handbook of Chemistry and Physics.

Une DEL indicatrice de 5 mm, celle des montages de collège, supporte au maximum une intensité d’environ 20 mA (0,020 A) et une tension de 2 à 3 V. Elle émet une lumière peu intense mais bien visible, presque sans chauffer. Les DEL de puissance des ampoules et des phares sont des composants différents, alimentés sous 350 mA à plusieurs ampères, et montés sur des radiateurs métalliques.

Le symbole de la DEL est celui de la diode auquel on ajoute deux flèches qui s’éloignent du composant, pour représenter la lumière émise. Attention à ne pas les confondre avec les deux flèches qui arrivent sur le symbole de la photodiode ou du capteur de lumière. Sur le composant, trois indices permettent de retrouver la cathode sans schéma : la patte la plus courte, le côté aplati du rebord du boîtier, et à l’intérieur du dôme la partie métallique la plus grosse (la coupelle qui porte le cristal).

La résistance de protection : pourquoi et comment la calculer

Une DEL ne se branche jamais directement sur une pile. Une pile plate fournit 4,5 V ; une DEL rouge n’a besoin que de 2 V et ne supporte que 20 mA. Si on la connecte seule, la pile impose 4,5 V à ses bornes, bien au-dessus de son seuil : l’intensité grimpe à plusieurs centaines de milliampères, le cristal chauffe et la DEL grille en moins d’une seconde, parfois avec un petit claquement. Ce n’est pas la tension en soi qui détruit la DEL, c’est l’intensité excessive qu’elle provoque.

La solution est un résistor en série, appelé résistance de protection ou de limitation. Il joue deux rôles à la fois : il « absorbe » la tension en trop, et il fixe l’intensité. En série, les tensions s’ajoutent : la tension du générateur se partage entre la DEL (qui prend sa tension de seuil) et le résistor (qui prend le reste). Et comme le résistor obéit à la loi d’Ohm, l’intensité dans toute la branche vaut la tension à ses bornes divisée par sa résistance.

$$R=\frac{U_G-U_{\text{DEL}}}{I}$$

• U_G : tension du générateur, en volts ;
• U_DEL : tension de seuil de la DEL, en volts (2 V pour une rouge, 3,2 V pour une bleue ou une blanche) ;
• I : intensité souhaitée, en ampères (0,020 A pour une DEL indicatrice, souvent 0,010 A suffit) ;
• R : résistance à placer en série, en ohms.

Ce calcul est une application directe de la loi d’Ohm, au programme de 3e ; en 5e et 4e, on retient surtout la règle et l’ordre de grandeur : avec une pile de 4,5 V ou de 9 V, un résistor de 220 à 470 Ω protège une DEL. Vous pouvez vérifier n’importe quelle combinaison avec le calculateur de loi d’Ohm : tension aux bornes du résistor et intensité voulue donnent la résistance.

Exemple 1 — Protéger une DEL rouge sur une pile plate

Pile de 4,5 V, DEL rouge (seuil 2,0 V), intensité souhaitée 20 mA.

Tension que doit prendre le résistor : 4,5 − 2,0 = 2,5 V. Intensité : 20 mA = 0,020 A.

R = 2,5 ÷ 0,020 = 125 Ω. Cette valeur n’existe pas dans la série normalisée ; on prend la valeur standard immédiatement supérieure, 150 Ω, ce qui donne I = 2,5 ÷ 150 ≈ 17 mA : la DEL brille presque autant et est mieux protégée. Prendre 220 Ω donne 11 mA, toujours bien visible.

Un point que les élèves trouvent surprenant : plus la résistance est grande, moins la DEL brille, mais elle ne s’éteint qu’à des valeurs très élevées. Avec 1 kΩ sur 4,5 V, il reste 2,5 mA et une DEL moderne est encore nettement visible. On peut donc presque toujours prendre une valeur plus grande que le calcul « par sécurité » ; l’erreur dangereuse est dans l’autre sens. Sur les montages permanents, on vérifie aussi la puissance dissipée par le résistor, P = U × I : ici 2,5 V × 0,017 A ≈ 0,04 W, très inférieur au quart de watt que supporte un résistor ordinaire.

La caractéristique d’une diode (pour aller vers la 3e)

En 3e, on apprend à tracer la caractéristique d’un dipôle, c’est-à-dire la courbe de l’intensité I qui le traverse en fonction de la tension U à ses bornes. Pour un résistor, c’est une droite passant par l’origine : c’est la loi d’Ohm. Pour une diode, la courbe est très différente, et elle explique tout ce qui a été dit plus haut.

On lit trois choses sur cette courbe. D’abord, en dessous d’une tension de seuil, ici 1,6 V, l’intensité est nulle : la DEL est éteinte même si elle est branchée dans le bon sens, ce qui explique qu’une pile de 1,5 V ne l’allume pas. Ensuite, au-dessus du seuil, l’intensité augmente très vite pour une très petite variation de tension : entre 1,9 V et 2,05 V, elle passe de 10 à 30 mA. C’est cette raideur qui rend la résistance de protection indispensable : la tension d’une pile n’est pas assez précise pour régler seule l’intensité. Enfin, la courbe n’est pas une droite : une diode n’obéit pas à la loi d’Ohm, et parler de « la résistance d’une diode » n’a pas de sens, puisque le rapport U / I change d’un point à l’autre.

En sens bloqué (tensions négatives), la caractéristique est confondue avec l’axe horizontal : l’intensité reste nulle jusqu’à une tension de claquage (plusieurs volts pour une DEL, des dizaines ou des centaines de volts pour une diode de redressement) au-delà de laquelle le composant est détruit. C’est pour cela que l’on ne branche pas une DEL à l’envers sur une source de tension élevée : bloquée à 9 V elle survit généralement, à 30 V pas toujours.

Exemple 2 — Lire la caractéristique

Sur le graphique ci-dessus, quelle tension y a-t-il aux bornes de la DEL quand elle est traversée par 20 mA ? Que vaut l’intensité pour U = 1,0 V ?

Pour I = 20 mA, on lit sur la courbe bleue U ≈ 2,0 V. Pour U = 1,0 V, on est en dessous du seuil : I = 0 mA, la DEL est éteinte. Pour le résistor de 100 Ω au contraire, 1,0 V donne 10 mA et 2,0 V donne 20 mA : l’intensité est proportionnelle à la tension.

Où trouve-t-on des diodes ? Les applications

La diode est le composant électronique le plus fabriqué au monde, très loin devant tous les autres : on estime que plusieurs centaines de milliards de DEL sont produites chaque année. Voici les usages que vous croisez tous les jours, avec ce qu’ils exploitent de la diode.

L’éclairage. Depuis l’interdiction progressive des ampoules à incandescence en Europe (2009 à 2012) puis des halogènes (2018), les ampoules à DEL représentent l’essentiel des ventes. Elles exploitent la conversion directe de l’électricité en lumière : selon l’ADEME, une ampoule à DEL consomme environ 8 fois moins qu’une incandescente équivalente. Une ampoule blanche est en réalité une DEL bleue recouverte d’une poudre jaune, le luminophore, qui convertit une partie du bleu en jaune ; le mélange paraît blanc. Les phares et feux arrière des voitures récentes, les feux de signalisation tricolores et l’éclairage public utilisent le même principe.

Les écrans. Un écran de téléphone ou de télévision affiche des millions de points, les pixels, chacun composé de trois sous-pixels rouge, vert et bleu. Sur un écran OLED, chaque sous-pixel est une minuscule DEL organique qui émet sa propre lumière. Sur un écran LCD à rétroéclairage LED, des DEL blanches éclairent par l’arrière une dalle de cristaux liquides qui filtre la lumière. Dans les deux cas, ce que vous regardez, ce sont des diodes.

La télécommande infrarouge. Une télécommande de téléviseur contient une DEL infrarouge, invisible à l’œil, de longueur d’onde $\mathrm{\lambda }\approx 940\text{nm}$. Elle clignote très vite (environ 38 000 fois par seconde) selon un code propre à chaque touche ; un récepteur, lui aussi une diode, capte ce code. Vous pouvez la voir fonctionner en filmant la télécommande avec l’appareil photo d’un téléphone : le capteur perçoit l’infrarouge et montre la DEL qui scintille en violet pâle.

Le redressement. Le réseau électrique fournit un courant alternatif, qui change de sens 100 fois par seconde (50 allers-retours). Tous les appareils électroniques, téléphones, ordinateurs, télévisions, ont besoin d’un courant continu, qui circule toujours dans le même sens. Le chargeur qui transforme l’un en l’autre contient quatre diodes montées en « pont » : quel que soit le sens du courant qui arrive, il ressort toujours du même côté. C’est l’application directe du sens passant et du sens bloqué. Les panneaux solaires utilisent aussi des diodes, pour empêcher la batterie de se décharger dans les panneaux la nuit.

Les voyants et détrompeurs. Le petit point lumineux qui indique qu’un appareil est en veille, la DEL de charge d’un ordinateur portable, le témoin d’un interrupteur : ce sont des DEL indicatrices avec leur résistance de protection, exactement le montage étudié en classe. Et dans les montages où une erreur de branchement serait grave, une diode placée en série interdit le courant si l’utilisateur inverse les bornes : c’est un détrompeur électrique.

Exemple 3 — Combien de DEL pour un écran ?

Un téléviseur « 4K » affiche 3 840 × 2 160 pixels, chacun avec trois sous-pixels. Sur un écran OLED, combien de DEL cela représente-t-il ?

Nombre de pixels : 3 840 × 2 160 = 8 294 400. Nombre de DEL : 8 294 400 × 3 ≈ 25 millions de DEL sur une seule dalle, chacune allumée ou éteinte individuellement plusieurs dizaines de fois par seconde.

Un peu d’histoire

Le phénomène est plus ancien qu’on ne le croit. En 1907, l’ingénieur britannique Henry Joseph Round, qui travaille pour Marconi sur les postes de radio, remarque qu’un cristal de carbure de silicium émet une faible lueur jaune quand on lui applique une tension : il publie une note de quelques lignes et passe à autre chose. Dans les années 1920, le technicien russe Oleg Losev étudie sérieusement cette « électroluminescence » et en publie une description détaillée, sans que personne n’en voie l’usage.

La diode à semi-conducteur moderne, en germanium puis en silicium, apparaît dans les laboratoires des années 1940 et 1950 avec le transistor. La première DEL visible, rouge, est réalisée en 1962 par Nick Holonyak chez General Electric ; elle coûte alors plus de 100 dollars pièce et sert de voyant dans les équipements coûteux. Les DEL vertes et jaunes suivent dans les années 1970, et l’on voit apparaître les premiers affichages à chiffres rouges sur les calculatrices et les montres.

Il manque le bleu, sans lequel aucune lumière blanche n’est possible. Après vingt ans d’échecs de l’industrie, trois physiciens japonais, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura, y parviennent au début des années 1990 avec le nitrure de gallium. Ils reçoivent pour cela le prix Nobel de physique 2014 ; le comité Nobel souligne que « les lampes à incandescence ont éclairé le XX^e siècle, le XXI^e siècle sera éclairé par les DEL ». En vingt-cinq ans, la DEL blanche est passée du laboratoire à la totalité des rayons d’éclairage.

Les erreurs classiques

Confondre la couleur du boîtier et la couleur de la lumière. Beaucoup de DEL ont un boîtier transparent ou blanc laiteux ; la couleur émise dépend du cristal. Inversement, une DEL au boîtier rouge peut contenir un cristal infrarouge et ne rien émettre de visible.

Croire qu’une DEL à l’envers est grillée. Si elle ne s’allume pas, la première chose à vérifier est le sens du branchement : retournez-la. La deuxième est la tension du générateur par rapport au seuil. Une DEL bleue sur deux piles de 1,5 V en série (3 V, en pratique 2,8 V sous charge) éclaire à peine ; ce n’est pas une panne.

Oublier la résistance de protection parce que « la pile est petite ». Une pile bouton de 3 V sur une DEL rouge la traverse de plusieurs dizaines de milliampères et la fait vieillir très vite ; une pile plate de 4,5 V la détruit. La règle est simple : une DEL, un résistor, toujours.

Écrire la formule avec les mauvaises unités. Dans R = (U_G − U_DEL) / I, l’intensité est en ampères : 20 mA s’écrit 0,020 A. Oublier la conversion donne une résistance mille fois trop petite, donc un montage qui grille.

Inverser les flèches des symboles. Sur la DEL les flèches sortent (lumière émise) ; sur la photodiode et la photorésistance elles entrent (lumière reçue). Sur le symbole de la diode, la pointe du triangle indique le sens du courant, pas le sens interdit.

Parler de « la résistance de la diode ». Une diode n’est pas un résistor : sa caractéristique n’est pas une droite et le rapport U / I n’a pas de valeur fixe. On parle de tension de seuil et d’intensité maximale, jamais de résistance.

Exemple 4 — Diagnostic d’un montage qui ne fonctionne pas

Un élève monte en série une pile de 4,5 V, un résistor de 330 Ω et une DEL verte. La DEL ne s’allume pas. Que vérifier, dans l’ordre ?

1. Le sens de la DEL : la patte courte (cathode) doit être du côté qui mène à la borne − de la pile. Si elle est à l’envers, la retourner règle tout.
2. La tension disponible : 4,5 V est bien supérieur au seuil d’une verte (2,2 V), donc ce n’est pas la cause.
3. L’intensité : I = (4,5 − 2,2) ÷ 330 ≈ 0,007 A = 7 mA, suffisant pour une DEL moderne. Ce n’est pas la cause non plus.
4. Les contacts : fils mal enfoncés, pile usée (mesurer sa tension au voltmètre), DEL grillée par un essai précédent sans résistor. Dans neuf cas sur dix, c’est le point 1.

Exercices corrigés

Les exercices vont du repérage du symbole au calcul de la résistance de protection. Cherchez avant d’ouvrir la correction ; les deux derniers utilisent la loi d’Ohm et s’adressent plutôt aux élèves de 4e qui prennent de l’avance ou de 3e en révision.

Exercice 1

Symbole et bornes

5e●○○

1. Dessiner le symbole normalisé d’une diode et nommer ses deux bornes.
2. Dessiner le symbole d’une DEL. Qu’est-ce qui le distingue de celui de la diode ?
3. Sur une diode réelle, comment repère-t-on la cathode ? Et sur une DEL ?

Voir la correction

1. Un triangle dont la pointe touche une barre, sur un fil. Côté triangle : l’anode ; côté barre : la cathode.
2. Le même symbole avec deux flèches qui s’éloignent, représentant la lumière émise.
3. Diode : l’anneau peint sur le boîtier. DEL : la patte la plus courte et le côté plat du boîtier.

Exercice 2

Passante ou bloquée ?

5e●○○

Un circuit en série comprend une pile, une lampe et une diode. La borne + de la pile est reliée à l’anode de la diode.

1. La diode est-elle passante ou bloquée ? La lampe brille-t-elle ?
2. On retourne la pile sans toucher au reste. Que se passe-t-il ?
3. On revient à la situation de départ et on retourne cette fois la diode. Que se passe-t-il ?

Voir la correction

1. Le courant sort de la borne + et entre dans la diode par l’anode : la diode est passante, la lampe brille.
2. Le courant arrive maintenant sur la cathode : diode bloquée, lampe éteinte.
3. Même résultat : diode bloquée, lampe éteinte. Retourner la pile ou retourner la diode revient au même ; ce qui compte est l’orientation de la diode par rapport au sens du courant.

Exercice 3

Deux lampes et une diode

5e●●○

Un générateur alimente deux lampes L1 et L2 montées en dérivation. Une diode est placée en série avec L2 seulement, dans le sens bloqué.

1. Quelle(s) lampe(s) brille(nt) ?
2. On inverse les bornes du générateur. Quelle(s) lampe(s) brille(nt) ?
3. Comment pourrait-on utiliser ce montage pour indiquer le sens de branchement d’un générateur ?

Voir la correction

1. Dans la branche de L1, rien ne s’oppose au courant : L1 brille. La diode bloque la branche de L2 : L2 est éteinte.
2. La diode devient passante : L1 et L2 brillent toutes les deux (L1 n’est pas sensible au sens).
3. L2 sert de témoin : allumée, le générateur est branché dans un sens ; éteinte, dans l’autre. Avec deux DEL de couleurs différentes montées en sens opposés, on aurait un indicateur à deux couleurs.

Exercice 4

La bonne pile pour la bonne DEL

4e●●○

On dispose d’une pile bouton de 1,5 V, de deux piles de 1,5 V en série, d’une pile plate de 4,5 V et de trois DEL : rouge (seuil 1,9 V), verte (2,2 V) et bleue (3,1 V). Chaque DEL est montée dans le bon sens avec un résistor de 100 Ω.

1. Quelle tension fournissent les deux piles en série ?
2. Quelles DEL s’allument avec la pile bouton ? avec les deux piles ? avec la pile plate ?
3. Pourquoi la DEL bleue a-t-elle besoin de plus de tension que la rouge ?

Voir la correction

1. En série, les tensions s’ajoutent : 1,5 + 1,5 = 3 V.
2. Pile bouton (1,5 V) : inférieure à tous les seuils, aucune DEL. Deux piles (3 V) : rouge et verte (la bleue, seuil 3,1 V, reste éteinte ou luit à peine). Pile plate (4,5 V) : les trois.
3. La lumière bleue transporte plus d’énergie par photon que la rouge ; le cristal doit donc recevoir plus d’énergie par électron, ce qui se traduit par une tension de seuil plus grande.

Exercice 5

Calculer la résistance de protection

4e●●●

On veut alimenter une DEL blanche (seuil 3,2 V, intensité maximale 20 mA) avec une pile de 9 V.

1. Quelle tension le résistor de protection doit-il prendre à ses bornes ?
2. Calculer la résistance nécessaire pour que l’intensité soit de 15 mA.
3. On ne dispose que des valeurs 220 Ω, 330 Ω, 470 Ω et 1 kΩ. Laquelle choisir ? Quelle est alors l’intensité ?
4. Que se passerait-il en branchant la DEL directement sur la pile ?

Voir la correction

1. En série, les tensions s’ajoutent : U_R = 9 − 3,2 = 5,8 V.
2. I = 15 mA = 0,015 A. R = 5,8 ÷ 0,015 ≈ 387 Ω.
3. On choisit la valeur normalisée juste au-dessus pour ne pas dépasser l’intensité : 470 Ω. Alors I = 5,8 ÷ 470 ≈ 0,012 A = 12 mA, la DEL est bien visible. 330 Ω donnerait 17,6 mA, acceptable aussi mais moins de marge.
4. Les 9 V s’appliqueraient à la DEL, très au-dessus du seuil : intensité de plusieurs centaines de milliampères, échauffement, destruction de la DEL en une fraction de seconde.

Exercice 6

Deux DEL en série sur une même pile

4e●●●

On monte en série une pile de 9 V, un résistor R et deux DEL rouges identiques (seuil 2,0 V chacune).

1. Quelle tension totale les deux DEL prennent-elles ?
2. Calculer R pour une intensité de 20 mA.
3. L’une des deux DEL est montée à l’envers. Que voit-on ? Justifier.
4. Compléter : pour alimenter n DEL rouges en série sur 9 V, on ne peut pas dépasser n = … Justifier.

Voir la correction

1. Les tensions s’ajoutent en série : 2,0 + 2,0 = 4,0 V.
2. Le résistor prend 9 − 4,0 = 5,0 V. R = 5,0 ÷ 0,020 = 250 Ω (on prendra 270 Ω, valeur normalisée).
3. Les deux DEL sont éteintes : la DEL à l’envers est bloquée et, en série, elle coupe le courant dans toute la boucle, y compris dans la DEL correctement montée.
4. Il faut que la somme des seuils reste inférieure à 9 V : 4 DEL demandent 8,0 V (il reste 1 V pour le résistor, c’est juste mais possible) ; 5 DEL demanderaient 10 V, impossible. n = 4 au maximum.

Quiz : dix questions pour vérifier

1. Une diode laisse passer le courant…

   dans les deux sensdans un seul sensjamaisseulement si elle est chaude
2. Sur le symbole de la diode, la pointe du triangle indique…

   la borne −le sens passant du courantle sens interditla borne du voltmètre
3. La borne par laquelle le courant sort de la diode s’appelle…

   l’anodela cathodela basele collecteur
4. Dans un circuit en série, une diode bloquée se comporte comme…

   un filun interrupteur ouvertune lampeun résistor de 100 Ω
5. Sur une DEL de 5 mm, la cathode est…

   la patte la plus longuela patte la plus courte, côté platindifférentela patte de couleur rouge
6. Le symbole de la DEL se distingue de celui de la diode par…

   un cercledeux flèches qui sortentdeux flèches qui entrentune double barre
7. Pourquoi met-on un résistor en série avec une DEL ?

   pour la faire briller pluspour limiter l’intensité et éviter qu’elle grillepour changer sa couleurpour la rendre passante dans les deux sens
8. Une DEL rouge (seuil 1,9 V) branchée dans le bon sens sur une pile de 1,5 V…

   brille normalementreste éteintegrillebrille en vert
9. Pile 4,5 V, DEL de seuil 2 V, intensité voulue 10 mA : la résistance de protection vaut…

   25 Ω250 Ω2,5 Ω450 Ω
10. Une DEL obéit-elle à la loi d’Ohm ?

    oui, comme tout dipôlenon, sa caractéristique n’est pas une droite passant par l’origineoui, mais seulement en sens bloquéoui, si elle est rouge

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Fiche : ce qu’il faut retenir

Questions fréquentes

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