Les différents types de diodes

S'il y a bien un argument marketing que l'on voit souvent chez les fabricants "boutique", ce sont les fameuses diodes ultra rares vintage en poil de licorne... Les diodes germaniums parfois synonyme de son vintage, rond et chaleureux, tandis que certaines diodes silicium rares alimentent les passions...
diode types

Il est temps de faire la lumière sur cette affaire !

Qu'est-ce qu'une diode ? Comment ça marche ? Lesquelles utiliser dans un circuit de pédales d'effet ?




Mais au fait, c'est quoi une diode ?

Pour bien comprendre la distinction entre les types de diodes, il faut un peu comprendre comment ça marche, mais vous allez voir ce n'est pas si compliqué.

Une diode est un composant semi conducteur ! Elles sont polarisées, avec une anode et une cathode, ce qu'on voit sur le symbole :
Diode shéma polarité

Qu'est-ce que ça veut dire ? Comme le nom l'indique, elle ne conduit pas le courant "normalement". Je vais essayer d'expliquer tout cela avec des mots qui vont sûrement choquer les électroniciens parmi nous, mais le but est de comprendre grosso modo comment ça marche !

La diode est composée de deux parties :
  • une partie pauvre en électron (jonction P, comme "positive conduction")
  • une partie riche en électron (jonction N, comme "negative conduction")
En gros, vous avez une partie où les électrons vont se sentir "bien" (la partie P, comme Pauvre en électrons), et une autre où ils vont avoir du mal à passer (partie N, ils sont déjà trop nombreux !)

Au départ, les électrons n'arrivent pas à passer la partie riche en électrons : ils vont s'accumuler dans la partie P. Dès qu'il y a assez d'électrons accumulés, ils ont assez de "puissance" pour pouvoir passer la zone riche et arriver dans la zone N : le courant passe !

Cela entraîne ce que l'on appelle une tension de seuil : en dessous d'une certain tension, le courant n'a pas "la force" de passer au travers des deux couches. Par exemple, pour une diode silicium classique, le courant ne passera pas en dessous de 0.6V.

Techniquement si on trace "courant qui passe" versus "tension aux bornes de la diode", ça donne ça :
diode tension de seuil
En dessous de 0.7V le courant ne passe pas. Au dessus : ça passe !

Cette tension de seuil entraîne aussi une chute de tension quand le courant passe au travers de la diode. Par exemple, si on fait passer 9V au travers d'une diode, en sortie vous aurez non pas 9V mais 8.4V !

Par ailleurs, le courant ne peut passer que de l'anode vers la cathode. Il y a toujours un petit courant qui peut passer appelé "courant de fuite", généralement très faible. Si vous appliquez une tension trop forte à l'envers, la diode laissera passer le courant en sens inverse : c'est la tension de claquage.

Ce qui nous donne le graphique suivant :
diodes caractéristiques
Ce type de graphique est présent sur toutes les datasheets de diodes. Si vous savez le lire (pas si compliqué hein ?), vous êtes capable de sélectionner les diodes comme un pro !

Selon la nature de la diode et des matériaux semi conducteurs utilisés, la tension de seuil change ! Comme nous le verrons plus tard, c'est important pour nos petites boîtes.



Les différents types de diodes

Il existe aujourd'hui un grand nombre de types de diodes différentes. Je vais lister les principales que vous retrouverez dans des pédales d'effet.

Diodes germanium

Les fameuses ! Elles sont utilisées dans des effets vintage, mais aussi dans des modernes. On les reconnait facilement avec leur grosse capsule en verre. Leur tension de seuil est faible, autour de 0.35V, mais cela peut varier selon les modèles.
germanium diode

Elles sont principalement utilisées pour distordre le signal, mais aussi parfois pour corriger un biais de température quand on utilise des transistors germanium. En effet, les diodes germanium sont sensibles à la température, comme les transistors germanium. En les positionnant stratégiquement dans le circuit, on peut compenser les variations de températures ! Lisez mon analyse du circuit de la Tonebender mkIII, il y en a justement une pour cela.

Ex: 1n34A


Diodes silicium de signal

Plus petites que les diodes germanium, leur tension de seuil est un peu plus élevées à 0.7V. On en trouve partout ! Dans la plupart des overdrives et distorsions ce sont les plus utilisées pour créer la saturation.
1n4148 silicium diode

La Big Muff en a par exemple quatre dans son circuit.

Ex : 1n4148, 1n914


Diodes silicium de puissance

Un peu plus grosses que les diodes silicium de signal, leur tension de claquage est plus élevée : elles peuvent supporter une plus grosse tension dans le sens opposé.
1n4001 silicium power diode

On les utilise généralement pour empêcher les court-circuits et protéger l'alimentation.

Ex : 1n4001


LED

On les oublie souvent celles là, et pourtant ce sont aussi des diodes !
red LED

Elles ont la particularité d'avoir une tension de seuil élevée qui varie avec la couleur de la LED :
Couleur Tension de seuil
Rouge 1.7V
Orange 2.0V
Jaune 2.1V
Vert 2.2V
Bleu 3.2V
Ex : LED rouge, verte ...etc


Diodes Schottky

Ces diodes nommées d'après M. Schottky (à vos souhait), physicien allemand, ont la particularité d'avoir une tension de seuil très bas.

Elle sont très pratique pour protéger l'alimentation des court-circuits car elles entraînent des pertes de voltage quasi nulles, contre 0.6V pour les diodes de puissance.


Molecular diodes

Celui là est plus pour le fun ! En 2017, le demi-dieu fabricant Dr Scientist a commercialisé une série de distorsion nommée Heisenberg avec des "diodes moléculaires". Vous pouvez les voir ici, sur des cartes SIM :
Molecular diode overdrive pedal

Késako qu'une diode moléculaire ? Au lieu de laisser la jonction P-N "vide", on ajoute une couche de 2 nanomètres avec des molécules organiques. Cela donne des diodes qui réagissent de manière complètement différentes ! Elles laissent par exemple passer le courant dans les deux sens !

Ces diodes sont encore assez difficiles à trouver dans le commerce et viennent plutôt du milieu de la recherche, mais comme Dr Scientist n'a aucune limites, il en a fait un effet ! Il y a même une publication dans un journal scientifique associée.



Mais laquelle choisir ?

Ce qui va nous intéresser ici, c'est surtout la tension de seuil. En effet, la plupart des distorsions jouent sur le fait que les diodes vont "couper" le signal lorsque celui-ci est au dessus ou en dessous de la tension de seuil, ce qui va créer de la saturation !

Selon les diodes que l'on choisit, on peut moduler ce phénomène :
écretage diodes
Selon la nature des diodes, on va écréter plus ou moins le signal : on va créer plus ou moins de saturation ! Ce phénomène est souvent désigné comme le "diode clipping", terme que vous avez sûrement déjà entendu.

Les diodes germanium coupent plus le signal et créent donc une plus grosses distorsion. A l'inverse une LED donnera un son beaucoup plus ouvert, j'en utilise d'ailleurs sur ma Dolmen Fuzz, ça dynamise vraiment le son !

Un petit tableau pour récapituler tout ça :

TypeTseuilSaturation
Schottky0.15VUltra compressé, trop de distorsion !
Germanium0.35VSaturation lourde et compressée
Silicium0.6VSaturation classique, de l'overdrive à la distorsion
LED/td>1.6VSaturation ouverte et dynamique

Mais ce n'est pas tout ! On peut aussi combiner les diodes ! En mettant deux diodes d'affilée, l'écrêtage est moins important :

diodes clipping
Il est aussi possible de faire du "clipping assymétrique" en mettant deux diodes d'un côté et une de l'autre, mais aussi de mélanger le type de diodes... etc. Voilà un monde d'opportunités et de choses à tester qui s'ouvre à vous !

 Attention ! Tout cela dépend aussi évidemment de comment les diodes sont placées dans le circuit ! Cela marche la plupart du temps, mais certains cas sont particuliers. Testez !

La bonne nouvelle c'est que c'est très facile à tester avec un switch DPDT ! Câblez le à l'emplacement des diodes comme je l'ai fait sur mon clone de Pharaoh :
Diode mod pharaoh
Ici un exemple avec clipping assymétrique avec des diodes germanium, et clipping classique avec 2 diodes silicium. Mais vous pouvez tester toute les combinaisons que vous voulez !


Protection des inversions de polarité

On va aussi se servir des diodes pour protéger le circuit des inversions de polarités. Imaginez : un petit malin s'amuse à brancher la pile à l'envers sur votre super pédale boutique.

evil though
Branchons la pile à l'envers pour voir ce que ça donne...

Si elle n'a pas de diode de protection, il y a de fortes chances que les composants de votre circuit subissent des dommages (notamment les condensateurs polarisés !).... Voire pire qu'ils prennent feu ou explosent !

Pour éviter ce scénario catastrophe, on ajoute une diode de protection. Si l'alimentation est branché à l'envers, elle ne laissera pas passer le courant !
simple polarity inversion schematic
On utilise une diode capable d'encaisser pas mal de courant comme une diode de puissance 1n4001, ou une diode Schottky qui ne fera pas perdre beaucoup de tension en sortie. Un des inconvénients de la diode Schottky est qu'elle a un peu de courant de fuite.

C'est un petit circuit bien simple à bien ajouter dans chacun de ses effets !




Voilà ! Vous savez tout sur les diodes ! A vous d'expérimenter maintenant !
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