Diode et LED

Programmes : KS3, GCSE, Sek I, cycle 4

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Objectif

Vérifier qu’une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens, et brancher une LED avec une résistance de limitation du courant.

Le montage

En haut, deux circuits de 5 V avec des ampoules de 4,5 V / 1 W : à gauche, la diode est branchée dans le sens passant ; à droite, dans le sens bloquant. En bas, une source de 5 V, une résistance de 220 Ω et une LED.

Protocole

1. Comparez les ampoules des deux circuits du haut.
2. Observez la LED.
3. Dans le panneau des paramètres de la résistance de la LED, remplacez 220 Ω par 1 kΩ, puis par 100 Ω.

Résultat attendu

Avec la diode dans le sens passant, l’ampoule s’allume ; avec la diode inversée, elle reste éteinte : une diode ne laisse passer le courant que de l’anode vers la cathode. La LED s’allume ; l’intensité du courant qui la traverse est d’environ 14 mA : environ 1,8 V aux bornes de la LED et les 3,2 V restants aux bornes de la résistance. Avec 1 kΩ, la LED faiblit ; avec 100 Ω, elle devient plus brillante — l’intensité est d’environ 31 mA. Pour une LED ordinaire de 5 mm, l’intensité de fonctionnement est de 20 mA et le maximum de 25–30 mA : 31 mA, c’est déjà la limite. C’est la résistance qui limite l’intensité : sans elle, seules la source et la LED elle-même limiteraient l’intensité, et une vraie LED grillerait aussitôt.

Questions

1. Comment savoir, d’après le schéma du circuit, dans quel sens la diode laisse passer le courant ?
2. Quelle résistance faut-il à une LED de 2 V, 20 mA alimentée en 9 V ?

Réponses

1. Le symbole de la diode est un triangle qui pointe vers une barre. Le courant passe dans le sens où pointe le triangle, de l’anode, du côté du triangle, vers la cathode, du côté de la barre.
2. La résistance doit prendre les 9 − 2 = 7 V restants sous 20 mA : \(R = (U - U_{LED}) / I\) = 7 V / 0,02 A = 350 Ω. La valeur normalisée immédiatement supérieure, 390 Ω, donne environ 18 mA.