photocourant I ph ). La caractéristique de la photodiode éclairée est alors modélisée par l’expression : I = I d − I ph avec I ph = aSE où E est la puissance lumineuse reçue par unité de surface
et a un coefficient positif. La figure (22.44) montre cette caractéristique, sans éclairement,
puis sous différents éclairements d’intensité croissante. Selon le quadrant de fonctionnement
du dispositif, la photodiode est utilisée comme détecteur ou comme générateur de courant.
0
0.2
0.4
0.6
−0.2
−0.4
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
−0.1
−0.2
I(A)
V (V)
E = 0
E = 500 W.m
−2
E = 1000 W.m
−2
I
II
III
IV
Figure 22.44
Données relatives au comportement électrique de la photopile :
T = 300 K ; E = 1 kW.m
−2 ; I s = 0, 1 nA ; S = 4.10
−4 m
2 et a = 0, 35 A.W
−1 .
a) Calculer le photocourant I ph pour une puissance E de 1 kW/m
2 .
Préciser dans quel quadrant (I à IV, figure 22.44) la diode peut fonctionner en mode
photovoltaïque. Retrouver, à l’aide de ce graphique, le résultat du calcul précédent.
b) Déterminer, en circuit ouvert, la tension de sortie notée V C0 ; préciser puis calculer sa
valeur limite si I ph I s ; quelle puissance électrique le dispositif peut-il fournir à l’extérieur ?
c) Si la photopile est en court-circuit, que vaut le courant de court-circuit noté I cc ? Quelle
est alors la puissance électrique fournie ?
d) Une résistance de charge R L étant placée aux bornes de la cellule, l’utilisation optimale
du dispositif consiste à faire fonctionner cette charge sous une tension maximale V M et une
intensité maximale I M .
Reproduire sur un schéma le tracé de la caractéristique de la photodiode (figure 22.44) pour
une puissance E de 1 kW/m
2 , en prenant comme sens positif du courant celui du courant
débité par la photopile. Déterminer et calculer V M et I M associés à une puissance électrique
maximale P M .
Positionner les points associés à ces grandeurs, puis trouver la résistance de charge
optimale R opt .
e) Le rendement de conversion h de la cellule est défini comme le rapport de la puissance
maximale pouvant être extraite, à la puissance du rayonnement incident sur la surface S de
la cellule.
Écrire et calculer ce rendement ; analyser le résultat obtenu.
589
et a un coefficient positif. La figure (22.44) montre cette caractéristique, sans éclairement,
puis sous différents éclairements d’intensité croissante. Selon le quadrant de fonctionnement
du dispositif, la photodiode est utilisée comme détecteur ou comme générateur de courant.
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0.4
0.6
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−0.4
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0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
−0.1
−0.2
I(A)
V (V)
E = 0
E = 500 W.m
−2
E = 1000 W.m
−2
I
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Figure 22.44
Données relatives au comportement électrique de la photopile :
T = 300 K ; E = 1 kW.m
−2 ; I s = 0, 1 nA ; S = 4.10
−4 m
2 et a = 0, 35 A.W
−1 .
a) Calculer le photocourant I ph pour une puissance E de 1 kW/m
2 .
Préciser dans quel quadrant (I à IV, figure 22.44) la diode peut fonctionner en mode
photovoltaïque. Retrouver, à l’aide de ce graphique, le résultat du calcul précédent.
b) Déterminer, en circuit ouvert, la tension de sortie notée V C0 ; préciser puis calculer sa
valeur limite si I ph I s ; quelle puissance électrique le dispositif peut-il fournir à l’extérieur ?
c) Si la photopile est en court-circuit, que vaut le courant de court-circuit noté I cc ? Quelle
est alors la puissance électrique fournie ?
d) Une résistance de charge R L étant placée aux bornes de la cellule, l’utilisation optimale
du dispositif consiste à faire fonctionner cette charge sous une tension maximale V M et une
intensité maximale I M .
Reproduire sur un schéma le tracé de la caractéristique de la photodiode (figure 22.44) pour
une puissance E de 1 kW/m
2 , en prenant comme sens positif du courant celui du courant
débité par la photopile. Déterminer et calculer V M et I M associés à une puissance électrique
maximale P M .
Positionner les points associés à ces grandeurs, puis trouver la résistance de charge
optimale R opt .
e) Le rendement de conversion h de la cellule est défini comme le rapport de la puissance
maximale pouvant être extraite, à la puissance du rayonnement incident sur la surface S de
la cellule.
Écrire et calculer ce rendement ; analyser le résultat obtenu.
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