Histoire, fonctionnement et principales variantes

1. Aux origines : la galène, pionnière de la détection radio

Avant les composants modernes, les premiers radioamateurs utilisaient un cristal de galène (PbS), un sulfure de plomb, pour détecter les signaux radio.
Ce minéral, associé à une fine pointe métallique appelée « chatouilleuse », formait une jonction métal-semi-conducteur primitive.

Principe :
Quand une onde radio modulée en amplitude est reçue, elle produit une tension alternative.
La galène laisse passer le courant dans un seul sens, redressant le signal et permettant d’extraire la modulation audio (la voix ou la musique).
C’était la première diode au sens fonctionnel, bien que naturelle.

Les postes à galène n’avaient besoin d’aucune alimentation électrique. Ils utilisaient simplement l’énergie du signal reçu. C’était simple, ingénieux, et surtout magique pour l’époque.

2. La diode moderne : le principe fondamental

Une diode est un composant semi-conducteur qui laisse passer le courant dans un seul sens.
Elle est constituée d’une jonction entre deux zones dopées différemment d’un même cristal de silicium :

Zone P (riche en trous positifs)
Zone N (riche en électrons)

À la jonction de ces deux zones, il se forme une barrière de potentiel d’environ 0,7 volt pour le silicium.

Deux régimes de fonctionnement :

Polarisation directe : le courant passe, la barrière est abaissée.
Polarisation inverse : le courant est bloqué, la barrière se renforce.

C’est le principe du redressement du courant, utilisé dans les alimentations et la détection de signaux.

3. Le pont de diodes

Un pont de diodes est un assemblage de quatre diodes disposées de façon à convertir un courant alternatif (AC) en courant continu (DC).

Fonctionnement :

Durant la demi-alternance positive, deux diodes laissent passer le courant.
Durant la demi-alternance négative, les deux autres diodes conduisent à leur tour.
Le résultat : le courant dans la charge circule toujours dans le même sens.

On parle alors de redressement double alternance.
C’est le cœur de la plupart des alimentations secteur, souvent suivi d’un condensateur de filtrage pour lisser la tension.
Le pont de diodes a remplacé les redresseurs à tube ou les systèmes à demi-onde. Il est compact, fiable et bon marché.

4. Les différents types de diodes et leurs fonctions

1. Diode au silicium (classique)

Fonction : redressement du courant.
Tension de seuil : environ 0,7 volt.
Applications : alimentations, protection, circuits généraux.

2. Diode Schottky

Jonction métal–semi-conducteur au lieu de P–N.
Tension de seuil faible (0,2 à 0,3 volt).
Très rapide à commuter.
Supporte moins de tension inverse.
Applications : redressement haute fréquence, alimentation à découpage, circuits rapides.

C’est une descendante directe de la diode à galène : même principe de contact métal-semi-conducteur, mais perfectionné.

3. Diode Zener

Fonctionne en inverse.
Quand la tension inverse atteint une valeur précise, appelée tension Zener, la tension reste stable malgré les variations du courant.
Applications : régulateurs de tension, références précises, protections contre les surtensions.

Exemple : une Zener de 5,1 volts maintient cette tension même si la tension d’alimentation varie.

4. Diode Varicap (ou Varactor)

Diode à capacité variable selon la tension inverse appliquée.
Plus la tension inverse augmente, plus la capacité diminue.
Applications : circuits d’accord, oscillateurs à fréquence variable, syntonisation automatique.
Elle remplace avantageusement le condensateur variable mécanique dans les récepteurs modernes.

5. Diode LED (Light Emitting Diode)

Émet de la lumière lorsqu’elle est polarisée en direct.
Les électrons et trous se recombinent dans la jonction et libèrent des photons.
Applications : éclairage, voyants, affichages, signaux optiques.

6. Diode laser

Même principe que la LED, mais les photons sont amplifiés pour produire un faisceau cohérent.
Applications : télécommunications optiques, lecteurs CD/DVD, instruments de mesure, fibre optique.

7. Diodes spéciales : PIN, Tunnel, etc.

Diode PIN : utilisée en radiofréquence comme interrupteur ou atténuateur variable. Sa résistance dépend du courant de polarisation.
Diode Tunnel : très fortement dopée, elle exploite l’effet tunnel quantique et peut présenter une résistance négative. Utilisée dans certains oscillateurs HF.

8. Les diodes photosensibles et à effet spécial

Photodiode

La photodiode est une diode sensible à la lumière.
Lorsqu’elle est exposée à un flux lumineux, les photons frappent la jonction P–N et libèrent des électrons.
Elle est en général polarisée en inverse : plus la lumière est intense, plus le courant inverse augmente.

Fonction : convertir la lumière en courant électrique.
Applications : capteurs optiques, télécommandes infrarouges, cellules de mesure, fibres optiques.

Certains montages utilisent la photodiode en mode « photovoltaïque » (comme une mini cellule solaire), d’autres en mode « photoconducteur » (polarisation inverse pour une réponse rapide).

Diode Tunnel

Déjà évoquée, mais précisons son comportement unique :
C’est une diode extrêmement dopée des deux côtés, ce qui réduit la largeur de la barrière de potentiel à un point tel que les électrons peuvent la traverser par effet tunnel quantique.

Caractéristique essentielle : elle présente une zone de résistance négative, c’est-à-dire qu’en augmentant la tension, le courant peut… diminuer !
Applications : oscillateurs très haute fréquence, amplificateurs, circuits micro-ondes.

Diode Gunn (bonus pour les passionnés HF)

Techniquement, ce n’est pas une jonction P–N mais un composant à semi-conducteur (gallium, arséniure de gallium) exploitant l’effet Gunn.
Elle génère spontanément des oscillations hyperfréquences lorsqu’une tension suffisante est appliquée.

Applications : radars, détecteurs de mouvement, générateurs micro-ondes.

5. Tableau récapitulatif

Type de diode	Fonction principale	Particularité
Galène	Détection radio	Naturelle, pionnière
Silicium	Redressement	0,7 V de seuil
Schottky	Redressement rapide	Faible seuil (0,2 V)
Zener	Régulation de tension	Fonctionne en inverse
Varicap	Capacité variable	Accord électronique
LED	Émission lumineuse	Conversion électricité → lumière
Laser	Faisceau cohérent	Optique de précision
PIN / Tunnel	RF, oscillation	Effets spéciaux de jonction
Pont de diodes	Redressement double alternance	4 diodes en pont

6. Conclusion

Depuis la pierre de galène jusqu’à la diode laser, le principe reste le même :
contrôler le sens du courant grâce aux propriétés des matériaux semi-conducteurs.

La diode, modeste en apparence, est un composant fondamental.
Elle a permis la naissance de l’électronique moderne, des postes à galène d’autrefois jusqu’aux satellites et circuits intégrés d’aujourd’hui.