Bài giảng điện tử 1

LỜI NĨI ĐẦU Bài giảng mơn Điện Tử trang bị cho sinh viên kiến thức nguyên tắc hoạt động mạch áp dụng linh kiện bán dẫn như: Diode, Transistor, FET, UJT, PUT SCR TRIAC Mỗi linh kiện giới thiệu môn học bao gồm hai mục chính: Đặc tính chân linh kiện Các nội dung lý thuyết khác nhằm giải thích đặc tính chân linh kiện Các nội dung trình bày mơn học dạng: tóm lược phương trình định luật mô tả nguyên tắc hoạt động linh kiện, kèm theo thí dụ làm sáng tỏ thuyết minh qui luật áp dụng trình khảo sát linh kiện Với thời gian 45 tiết, mơn học trình bày chương: Chương bao gồm hai nội dung chinh Nội dung thứ nhứt trình bày kiến thức vật liêu bán dẫn n p Trong nội dung tóm lược lại kiến thức vật lý lượng tử hóa học có liên quan đến chất bán dẫn Khảo sát tính chất mối nối pn cấu trúc để tạo thành linh kiện bán dẫn Nội dung thứ hai trình bày nguyên tắc hoạt động đặc tính loại diode Trong chương mạch ứng dụng diode đề cập đến mạch chỉnh lưu bán kỳ, toàn kỳ mạch ổn áp dùng diode Zener Các thông số mạch chỉnh lưu, phương pháp san phẳng áp ngõ mạch chỉnh lưu dùng tụ Phương thức xác định dảy thông số làm việc mạch ổn áp dùng diode Zener tải thay đổi hay nguồn áp DC cấp vào mạch thay đổi Cấu trúc nguồn biến đổi áp xoay chiều (AC) thành chiều (DC) Chương trình bày nguyên tắc hoạt động phương pháp phân cực định điểm làm việc tỉnh (DC) cho transistor (BJT) loại pnp hay npn Sơ lược công dụng, chế độ hoạt động đặc tuyến Transistor Các phương trình cân dịng áp sử dụng phương pháp phân cực Phân tích ưu nhược điểm phương pháp phân cực nhiệt độ mơi trường thay đổi Tính ổn định điểm làm việc tỉnh nhiệt độ thay đổi Chương trình bày nguyên tắc hoạt động dùng hiệu ứng trường Transistor: JFET MOSFET Các thông số đặc tuyến đặc trưng tính chất loại FET Phương pháp phân cực FET MOSFET Phương pháp áp dụng tài liệu kỹ thuật nhà sản xuất để định thông số cho FET Các toán đặc biệt áp dụng để khảo sát mạch phân cực FET Chương trình bày nguyên tắc hoạt động, đặc tuyến volt ampere mạch áp dụng cho họ thyristor (linh kiện có lớp bán dẫn) Các linh kiện khảo sát bao gồm: SUS, DIAC, TRIAC, SCR Một loại linh kiện khác dùng tạo mạch phát xung kích khởi cho linh kiện SCRvà TRIAC UJT PUT khảo sát đến chương Mạch áp dụng UJT hay PUT khảo sát đến dao động tích điều kiện để trì dao động Chương trình bày nguyên tắc chung mạch khuyếch đại biên độ nhỏ dùng transistor Các dạng mạch khuếch đại khào sát đến bao gồm dạng: CE; CC CB Trong dạng mạch khuếch đại trình bày: phương pháp giải tích, mạch tương đương AC độ lợi khuếch đại áp, dịng cơng suất Sau chương từ đến sinh viên nên giải tập để lý luận áp dụng nội dung lý thuyết giới thiệu khảo sát Người Biên soạn NGUYỄN-THÊ-KIỆT BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG CHƯƠNG 01 DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG   1.1.TỞNG QUAN VỀ CHẤT BÁN DẪN: 1.1.1.TĨM TẮT VỀ CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ Theo lý thuyết cổ điển, nguyên tử thành phần nhỏ phần tử cịn trì đặc tính phần tử Mẫu nguyên tử theo Borh bao gồm: nhân chứa hạt mang điện tích dương gọi proton hạt mang điện tích âm electron chuyển động quỉ đạo bao quanh nhân Với nguyên tử khác loại số lượng electron proton ngun tử có giá trị khác nhau, xem hình H1.1 Các nguyên tử xếp thứ tự bảng phân loại tuần hoàn tương ứng với “nguyên tử số” (atomic number) Nguyên tử số xác định theo số lượng proton chứa nhân Trong điều kiện bình thường nguyên tử trạng thái trung hòa, nguyên tử có số lượng electron proton HÌNH H 1.1 Các điện tử chuyển động tầng quỉ đạo quanh nhân với khoảng cách khác Mỗi tầng quỉ đạo điện tử tương ứng với mức lượng khác Quỉ đạo điện tử gần nhân điện tử có mức lượng thấp quỉ đạo xa nhân mức lượng điện tử cao Trong nguyên tử quỉ đạo ghép thành nhóm băng lượng (energy bands) gọi shell Tương ứng với nguyên tử chọn trước số lượng shells cố định Mỗi shell có số điện tử tối đa cố định mức lượng cho phép Mức lượng chênh lệch quỉ đạo shell phải nhỏ mức lượng chênh lệch hai shell kế cận Các shell đánh số thứ tự 1, , từ nhân ngồi , xem hình H 1.2 Các điện tử xa nhân có mức lượng cao liên kết chặt với nguyên tử so với điện tử nằm gần nhân Lớp shell nằm gọi valence shell (lớp vỏ hóa trị) điện tử tầng gọi điện tử hóa trị Các điện tử hóa trị tham gia vào phản ứng hóa học, kết nối cấu trúc vật liệu tính chất điện vật liệu Khi nguyên tử hấp thu nhiệt hay quang năng, HÌNH H 1.2 lượng điện tử gia tăng Các điện tử hóa trị có khả nhảy đến tầng quỉ đạo có mức lượng cao shell hóa trị Khi điện tử hóa trị hấp thụ lượng ngồi đủ để khỏi lớp shell ngồi nguyên tử, nguyên tử mang điện tích dương số lượng proton nhiều lượng electron Q trình điện tử hóa trị gọi ion hóa nguyên tử gọi ion dương Các điện tử hóa trị khỏi nguyên tử gọi electron tự Khi electron hóa trị lượng trở tầng quỉ đạo shell nguyên tử trung hòa cho ta ion âm Tổng số lượng điện tử tối đa shell nguyên tử xác định theo quan hệ: Ne  2n2 (1.1) Trong đó, số thứ tự shell tính từ nhân phía ngồi STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG 1.1.2.CHẤT DẪN ĐIỆN, CHẤT CÁCH ĐIỆN VÀ CHẤT BÁN DẪN: Tất vật liệu tạo thành từ nguyên tử Những nguyên tử có liên quan đến đặc tính điện bao gồm tính dẫn điện vật liệu HÌNH H 1.3 Với mục tiêu khảo sát tính chất điện vật liệu, nguyên tử biểu diễn điện tử hóa trị phần lỏi bao gồm nhân shell bên Carbon loại vật liệu dùng làm điện trở có nguyên tử bao gồm electrons hóa trị shell hóa trị electron tầng cùng, nhân bao gồm protons neutrons Ta nói phần lỏi (core) ngun tử có tổng điện tích +4 (do protons electrons tạo nên, xem hình H1.3 1.1.2.1.CHẤT DẪN ĐIỆN (CONDUCTOR) Chất dẫn điện vật liệu cho phép dòng điện qua cách dễ dàng Các chất dẫn điện tốt vật liệu đơn nguyên tử : đồng, bạc, vàng , nhơm Ngun tử hình thành vật liệu loại nguyên tử có electron hóa trị electron dễ dàng thoát khỏi nguyên từ để thành electron tự Như vật dẫn vật liệu có khả chứa nhiều electrons tự 1.1.2.2.CHẤT CÁCH ĐIỆN (INSULATOR) Chất cách điện vật liệu không cho dịng điện qua điều kiện bình thường môi trường Hầu hết chất cách điện hợp chất không thuộc dạng vật liệu đơn nguyên tử Các điện tử hóa trị liên kết chặt với phần lỏi nguyên tử Trong chất cách điện điện tử tự 1.1.2.3.CHẤT BÁN ĐIỆN (SEMICONDUCTOR) Chất cách điện vật liệu trung gian chất dẫn điện chất cách điện Chất bán dẫn chất dẫn điện tốt chất cách điện tốt Chất bán dẫn đơn nguyên tử thông thường bao gồm: Si (Silicon) ; Ge (germanium); C (Carbon) Hợp chất bán dẫn là: Gallinium Asernide Với chất bán dẫn đơn nguyên tử ta có điện tử hóa trị shell hóa trị 1.1.3.DÃY NĂNG LƯỢNG (ENERGY BANDS): Với shell hóa trị nguyên tử biểu diễn mức dãy lượng dùng kềm giữ điện tử hóa trị shell hóa trị Mức lượng gọi dãy hóa trị (valence band) Khi điện tử hấp thu đủ lượng để thóat khỏi shell hóa trị trở thành điện tử tự tiếp tục trì trạng thái dãy lượng khác gọi dãy dẫn (conduction band) xem hình H1.4 Khoảng chênh lệch HÌNH H 1.4 lượng dãy hóa trị dãy dẫn gọi khe lượng (energy gap) Khi điện tử hấp thu đủ lượng mức khe lượng để đến dãy dẫn, điện tử di chuyển tự vật liệu không liên kết với nguyên tử khác STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG Trong hình H1.4 trình bày giản đồ phân bố lượng vật liệu cho thấy kết sau: Với chất cách điện: khe lượng rộng, điện tử hóa trị khơng thể nhảy đến dãy dẫn trừ có thêm điều kiện phá hủy trạng thái trường hợp đặt điện áp có giá trị cao (cao áp) ngang qua lớp vật liệu Với chất bán dẫn khe lượng hẹp so với trường hợp chất cách điện Khi khe lượng hẹp lại vài điện tử hóa trị nhảy sang dãy dẫn trở thành điện tử tự Với chất dẫn điện dãy hóa trị dãy dẫn phủ chồng lên nhau, vật dẫn có nhiều điện tử tụ 1.1.4.SO SÁNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ CỦA CHẤT DẪN ĐIỆN VÀ CHẤT BÁN DẪN: Trong hình H1.5 trình bày nguyên tử đồng chất dẫn điện nguyên tử Silicon chất bán dẫn Phần lõi nguyên tử Silicon có điện tích tổng +4 (14 ptotons 10 electrons) Phần lõi ngun tử đồng có điện tích tổng +1 (29 protons 28 electrons) HÌNH H 1.5 điện tử hóa trị lớp shell ngồi Phần lõi vật thể loại trừ điện tử hóa trị Điện tử hóa trị nguyên tử đồng “cảm nhận” lực hấp dẫn điện tích +1 phần lõi nguyên tử, điện tử hóa trị nguyên tử Silicon “cảm nhận” lực hấp dẫn điện tích +4 từ phần lõi nguyên tử Ta nói lực hấp dẫn lên điện tử HÌNH H 1.6 hóa trị nguyên tử Silicon gấp lần lực hấp dẫn lên điện tử hóa trị nguyên tử đồng Hơn điện tử hóa trị đồng lớp shell thứ điện tử hóa trị Silicon lớp shell thứ 3, điện tử hóa trị đồng xa nhân so với điện tử hóa trị Silicon nên lượng điện tử hóa trị nguyên tử đồng cao so với lượng điện tử hóa trị nguyên tử silicon.Từ nhận xét cho thấy điện tử hóa trị đồng dễ dàng hấp thu lượng để nhảy đến dãy dẫn thành điện tử tự so sánh với điện tử hóa trị nguyên tử Silicon Thực tế điều kiện nhiệt độ môi trường bình thường bêntrong đồng có chứa nhiều điện tử tự STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG 1.1.5.SO SÁNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ CỦA CHẤT BÁN DẪN SILICON VÀ GERMANIUM: Trong hình H1.6 trình bày cấu trúc nguyên tử chất bán dẫn Silicon Germanium Silicon chất bán dẫn sử dụng rộng rãi để chế tạo linh kiện: diode, transistor, mạch tích hợp (IC – intergrated circuit) Các nguyên tữ Silicon Germanium có số lượng điện tử hóa trị ( điện tử hóa trị) Tuy nhiên điện tử hóa trị Germanium lớp shell thứ điện tử hóa trị Silicon lớp shell thứ gần nhân Điều cho thấy khả hấp thu lượng để trở thành điện tử tự điện tử hóa trị nguyên tử Germanium dễ dàng điện tử hóa trị nguyên tử Silicon Do tính chất Germanium thường không ổn định nhiệt độ cao , lý khiến Silicon dùng rộng rãi 1.1.6.NỐI CỘNG HÓA TRỊ (COVALENT BONDS): Khi nguyên tử tổ hợp tạo thành vật rắn, tinh thể vật liệu, chúng tự xếp theo mơ hình đối xứng Các nguyên tử cấu trúc tinh thể nối kết với nối cộng hóa trị, kết nối hình thành tương tác điện tử hóa trị nguyên tử Silicon loại vật liệu tinh thể (crystalline material) Trong hình H1.7 trình bày cấu trúc tinh thể Silicon tạo HÌNH H 1.7 nguyên tử Silicon Một nguyên tử Silicon chia xẻ điện tử hóa trị với nguyên tử Silicon khác lân cận hình thành nối cộng hóa trị Sau tầng ngồi nguyên tử có đủ điện tử, đạt trạng thái cân hóa học Sự chia xẻ điện tử hóa trị tạo thành nối cộng hóa trị có tính chất liên kết ngun tử với nhau, tinh thể (intrinsic crystal) không tạp chất (no impurities) silicon tạo nối cộng hóa trị trình bày hình H.1.8 Tinh thể Germanium có kết cấu tương có điện tử hóa trị lớp shell ngồi HÌNH H1.8 1.1.8.TÍNH DẪN ĐIỆN TRONG VẬT LIỆU BÁN DẪN: Phương thức dẫn dòng điện qua vật liệu kiến thức quan trọng dùng giải thích nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử Như trình bày, điện tử ngun tử ổn định dãy lượng định trước Mỗi shell quanh nhân tương ứng với dãy lượng cách biệt với shell khác lân cận khe lượng Trong hình H1.9 trình bày giản đồ dãy lượng nguyên tử tinh thể silicon khiết khơng kích thích (khơng có lượng bên ngồi ánh sáng tác động vào nguyên tử) STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG Điều kiện xãy nhiệt độ tuyệt đối 0o Kelvin 1.1.8.1.TÍNH DẪN CỦA ELECTRONS VÀ LỔ TRỐNG: Một tinh thể silicon khiết nhiệt độ mơi trường có đủ nhiệt để vài điện tử hóa trị nhảy qua khe lượng từ dãy hóa trị đến dãy dẫn để trở thành điện tử tự Các điện tử tự gọi điện tử dẫn (conduction electrons) Sự kiện trình bày giản đồ lượng (energy diagram) giản đồ nối cộng hóa trị (bonding diagram) hình H1.10 Khi điện tử nhảy sang dãy dẫn tạo khiếm khuyết dãy hóa trị tinh thể Vị trí khiếm khuyết gọi lỗ trống (hole) Với điện tử hấp thu lượng nhảy đến dãy dẫn hình thành lổ trống dãy hóa trị, lúc ta có cặp điện tử lỗ trống, xem hình H1.10 HÌNH H1.9 HÌNH H1.10 Tại nhiệt độ bình thường mơi trường, tinh thể Silicon trình hình thành cặp điện tử tự lổ trống tạo cách ngẩu nhiên, xem hình H1.11 1.1.8.2.DỊNG ĐIỆN TẠO BỞI CỦA ELECTRONS VÀ LỔ TRỐNG: Khi cấp điện áp chiều ngang qua hai đầu của tinh thể Silicon, xem hình H.1.12 , điện tử tự dãy dẫn di chuyển tự cách ngẩu nhiên cấu trúc tinh thể dễ dàng phía cực dương (+) nguồn áp cung cấp HÌNH H1.11 STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG Sự chuyển động điện tử tự tinh thể bán dẫn hình thành loại dịng điện qua chất bán dẫn gọi dòng điện tạo điện tử (electron current) Một loại dòng điện khác xuất dãy hóa trị lỗ trống sinh Các điện tử HÌNH H1.12 cịn lại dãy hóa trị cịn liên kết với nguyên tử chúng di chuyển tự cách ngẩu nhiên cấu trúc tinh thể điện tử tụ Tuy nhiên, điện tử hóa trị di chuyển đến lổ trống lân cận với thay đổi lượng tạo thành lổ trống khác điện tử hóa trị di chuyển Như lỗ trống xem di chuyển cách thực từ vị trí sang vị trí khác tinh thể chất bán dẫn Sự di chuyển lổ trống hình thành dịng điện lỗ trống ( holes current), xem hình H 1.13 Điện tử hóa trị di chuyển đến lổ trống thứ tạo lổ trống thứ Điện tử hóa trị di chuyển đến lổ trống thứ tạo lổ trống thứ Điện tử hóa trị di chuyển đến lổ trống thứ tạo lổ trống thứ Điện tử hóa trị di chuyển đến lổ trống thứ tạo lổ trống thứ Điện tử tự rời lổ trống shell hóa trị Điện tử hóa trị di chuyển đến lổ trống thứ tạo lổ trống thứ Khi điện tử hóa trị di chuyển từ trái sang phải lắp đầy lổ trống tạo lổ trống khác, lổ trống xem di chuyển ngược lại từ phải sang trái Mủi tên màu xám hướng chuyển động thực lổ trống HÌNH H1.13 1.1.9.BÁN DẪN LOẠI N VÀ BÁN DẪN LOẠI P: Các vật liệu bán dẫn khơng dẫn điện tốt có giới hạn trạng thái khiết, số lượng điện tử tự dãy dẫn lỗ trống dãy hóa trị Silicon khiết (hay germanium) phải cải thiện cách gia tăng lượng điện tử tự hay lổ trống để gia tăng tính dẫn tạo thành linh kiện điện tử hữu ích Công việc thực cách thêm tạp chất vào vật liệu khiết Có hai loại vật liệu bán dẫn không khiết (extrinsic semiconductor) bán dẫn loại n bán dẫn loại p Tính dẫn silicon germanium gia tăng cách mạnh mẽ cách kiểm soát tạp chất thêm vào vật liệu bán dẫn khiết Phương thức gọi phụ gia làm tăng hạt tải : điện tử hay lổ trống STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG 1.1.9.1.BÁN DẪN LOẠI N: Để gia tăng lượng điện tử dãy dẫn silicon khiết, nguyên tử có hóa trị thêm vào Các nguyên tử có điện tử hóa trị chẳng hạn : As (arsenic); P (phosphorus) ; Bi (bismuth) Sb (antimony) Trong hình H1.14 trình bày liên kết cộng hóa trị nguyên tử Sb với nguyên tử Si lân cận Bốn điện tử hóa trị Sb dùng tạo nối cộng hóa trị với nguyên từ Si điện tử thừa tách ly thành điện tử tụ không liên kết với nguyên tử Nguyên tử có hóa trị dùng làm tăng điện tử tự gọi nguyên tử cho (donor atom) HÌNH H1.14 Số lượng điện tử tự kiểm soát số lượng nguyên tử tạp chất thêm vào HẠT TẢI ĐA (MAJORITY CARRIERS) VÀ HẠT TẢI THIỂU (MINORITY CARRIERS) Phương pháp tạo điện tử tự theo phương thức khơng hình thành lổ trống dãy hóa trị Bán dẫn tạo nên từ Silicon (hay Germanium) liên kết với nguyên tử hóa trị gọi bán dẫn loại n dòng tải tạo nên điện tử Trong trường hợp điện tử gọi hạt tải đa (majority carriers) bán dẫn loại n Mặc dù dòng tải chủ yếu điện tử có số lổ trống tạo có điện tử thóa khỏi tầng hóa trị tác dụng nhiệt Các lổ trống không tạo thành thêm vào cấu trúc nguyên tử tạp chất hóa trị Lổ trống chất bán dẫn n gọi hạt tải thiểu (minority carriers) 1.1.9.2.BÁN DẪN LOẠI N: Để gia tăng lượng lổ trống bán dẫn silicon khiết, nguyên tử có hóa trị thêm vào Các nguyên tử có điện tử hóa trị chẳng hạn : B (boron); In (indium) Ga (gallium) Trong hình H1.15 trình bày liên kết cộng hóa trị nguyên tử B với nguyên tử Si lân cận Ba điện tử hóa trị B dùng tạo nối cộng hóa trị với nguyên tử Si thiếu điện tử nên tạo thành lỗ trống Nguyên tử có hóa trị lấy thêm điện tử nên gọi nguyên tử nhận (acceptor atom) Số lượng lỗ trống kiểm soát số lượng nguyên tử tạp chất thêm vào lỗ trống tạo phương thức không với điện tử tụ HÌNH H1.15 HẠT TẢI ĐA (MAJORITY CARRIERS) VÀ HẠT TẢI THIỂU (MINORITY CARRIERS) Dòng điện tải trường hợp lỗ trống, chất bán dẫn silicon (hay germanium) liên kết với nguyên tử hóa tri cho bán dẫn loại p Lỗ trống hiểu điện tích dương; ngun tử thiếu điện tử, điện tích tồn phần ngun tử mang giá trị dương Lổ trống xem hạt tải đa bán dẫn loại p Mặc dù dòng dẫn bán dẫn p chủ yếu lỗ trống, có số điện tử tự sinh có tác động nguồn nhiệt bên ngồi Các điện tử tự khơng tạo thêm vào tạp chất nguyên tử hóa trị Điện tử chất bán dẫn p hạt tải thiểu STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG 1.2.DIODE: 1.2.1.ĐỊNH NGHĨA VÀ CẤU TẠO: Bán dẫn p Tiếp giáp pn Bán dẫn n Khi tạo thành mối nối pn khối bán dẫn loại n khối bán dẫn p ta có diode Diode linh kiện bán dẫn cho phép dịng điện qua theo hướng định trước Trong hình H1.16 trình bày cấu tạo mối nối pn, vùng p có nhiều lổ trống (hạt tải đa) có vài điện tử tử (hạt tải thiểu) sinh tác dụng nhiệt Lổ trống Trong vùng n chứa nhiều điện tử tự (hạt tải đa) số lỗ trống (hat tải thiểu) Điện tử tự HÌNH H1.16 Như trình bày mục trên, bán dẫn loại p tạo nên từ nguyên tử silicon kết hợp với tạp chất nguyên tử có hóa trị boron Các lỗ trống hình thành có nối cộng hóa trị nguyên tử boron nguyên tử silicon Tuy nhiên tổng số proton tổng số điện tử vật liệu; nên vật liệu có tính trung hịa điện Tương tự , bán dẫn loại n tạo nên từ nguyên tử silicon kết hợp với tạp chất nguyên tử có hóa trị antimony Các điện tử hình thành có nối cộng hóa trị nguyên tử tạp chất với bốn nguyên tử silicon Tuy nhiên tổng số proton tổng số điện tử (bao gồm điện tử tự do) vật liệu; nên vật liệu có tính trung hịa điện 1.2.2.VÙNG NGHÈO (DEPLETION REGION): Với cấu tạo mối nối pn hình H1.16, điện tử tự vùng n di chuyển cách ngẫu nhiên theo hướng Khi tạo thành mối nối pn, điện tử tự gần mối nối vùng n bắt đầu khuếch tán sang vùng p, dây chúng tái hợp với lỗ trống gần mối nối, xem hình H.1.17 Tiếp giáp pn Vùng nghèo (deplete region) Điện rào cản (Barrier Voltage) a./ Tại lúc hình thành mối nối pn, điện tử tự vùng n bắt đầu khuếch tán sang mối nối tái hợp với lỗ trống năm gần mối nối vùng p HÌNH H1.17 b./ Với điện tử tự đo khuếch tán sáng mối nối tái hợp với lổ trống, điện tích dương để lại vùng n điện tích âm hình thành vùng p Các điện tích tạo thành điện rào cản Tác động diển tiến tiếp tục điện rào cản ngăn q trình khuếch tán HÌNH H1.18 STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 192 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR Trong hình H5.34 ta nhận thấy tín hiệu vào mạch khuếch đại CC cấp từ ngõ mạch khuếch đại cực phát chung CE ; tổng trở vào tồn phần ac mạch khuếch đại CC ảnh hưởng đến điện trở ngõ mạch khuếch đại CE (xem lại nội dung mục 5.3.4) Ta có điện trở ac cực thu mạch khuếch đại CE xác định theo quan hệ: RC Rin(Tot) RCtd  RC  Rin(Tot)   6,162  0,86 k  860   6,162 Độ lợi điện áp mạch khuếch đại cực phát chung CE là: AV1  RCtd r 'e  860  172 Câu b: Độ lợi áp mạch khuếch đại cực thu chung CC xác định theo quan hệ (5.40): AV2  Re r 'e  Re  5,867  0,98738 5,867  0,075 Câu c: Độ lợi áp toàn mạch toàn mạch khuếch đại cực phát chung CE ghép liên lạc với mạch khuếch ddại cực thu chung CC : AVTotal  AV1  AV2  172  0,98738  169,829  170 CHÚ Ý: Trong trường hợp dùng mạch khuếch đại cực phát chung CE cấp tín hiệu đến Tải Loa (Speaker) có điện trở RL = Ω mà khơng có tầng khuếch đại cực thu chung CC, điện trở Tải có giá trị bé nên điện trở ac cực thu lúc R'Ctd  RC RL RC  RL  1000   7,9365  1000  Độ lợi áp mạch khuếch đại CE trường hợp có giá trị là: AV1  R,Ctd r 'e  7,9365  1,587 Tư giá trị cho thấy mạch khuếch đại CC dùng cặp transistor Darlington cải thiện độ khuếch đại áp cho mạch khuếch đại CE Tải có giá trị thấp 5.5.MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN CỰC CỰC NỀN CHUNG (CB): Mạch khuếch đại cực chung cho phép tạo độ lợi áp có giá trị cao với độ lợi dịng tối đa Mạch khuếch đại cho điện trở vào có giá trị thấp nên mạch khuếch đại CB thường áp dụng cho trường hợp nguồn tín hiệu cấp vào mạch khuếch đại có điện trở thấp Môt dạng mạch tiêu chuẩn mạch khuếch đại cực chung trình bày hình H5.35 Cực đầu chung điểm masse ac Tín hiệu vào cấp vào cực phát thơng qua tụ điện Tín hiệu lấy cực thu thơng qua tụ điện trước đến cấp đến điện trở Tải Trong hình H5.36, trình bày mạch tương đương ac mạch khuếch đại cực chung, khảo sát cần phân biệt điện trở dùng phân cực tạo điểm làm việc tỉnh cho transistor phần tử khác ảnh hưởng đến chức khuếch đại áp, dịng xét tín hiệu ac vào Ta có kết sau STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI BIÊN ĐỘ NHỎ DÙNG TRANSISTOR 193 HÌNH H5.35: Mạch khuếch đại cực chung CB (Common Base) 5.5.1 ĐỘ LỢI ÁP: Điện áp ac vào mạch khuếch đại cấp vào cực phát, ta có Vin  Ve , áp lấy cực thu Vout  Vc Như độ lợi áp xác định theo quan hệ : Vout AV  Vin Vc  (5.54) Ve Điện trở ac tương đương cực thu có xét đến ảnh hưởng điện trở tải xác định theo quan hệ : Rctd  HÌNH H5.36: Mạch tương đương ac mạch CB RC  RL (5.55) RC  RL Điện trở ac tương đương cực phát xác định theo quan hệ: Re  r 'e  RE (5.56) r 'e  RE Khi xem dòng ac cực phát cực thu có giá trị xấp xỉ nhau, suy ra: AV  Vc Ve  Rctd.Ic Re Ie  Rctd Re (5.57) Trong trường hợp RE  r 'e ta có Re  r 'e , quan hệ (5.57) viết lại sau: AV  Rc r 'e (5.58) STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 194 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR 5.5.2 ĐIỆN TRỞ VÀO: Điện trở vào nhìn từ cực phát xác định theo quan hệ sau: Rin(emitter)  Vin Iin  Ve Ie  Re Ie Ir  Re (5.59) Trong trường hợp RE  r 'e ta có Rin(emitter)  r 'e , 5.5.3 ĐIỆN TRỞ RA: Khi nhìn vào cực thu điện trở ac r 'c đấu song song với RC Theo nội dung đẽ khảo sát mạch khuếch đại cực phát chung CE ta có r 'c >> RC Tóm lại ta có: Rout  RC (5.60) THÍ DỤ 5.9: Cho mạch khuếch đại cực nên chung (CB) hình H5.37, với transistor có DC  250 Xác định: a./ Điện trở vào b./ Độ lợi áp c./ Độ lợi công suất GIẢI: Đầu tiên xác định điểm phân cực tỉnh transistor, ta có: RTH  R1.R2 R1  R2  56  12  9,882 k 56  12  12  10  1,7647 V 56  12 HÌNH H5.37 VTH  IB  VTH  VBE   RTH  DC   RE Dòng cực thu: Dòng cực phát:  1,7647 V  0,7 V   9,882 k  250   k R2 Vcc R1  R2  0,00408 mA IC  DC IB  250  0,00408  1,02 mA IE  IB  IC  0,00408  1,02  1,024 mA Áp VCE : VCE  VCC  RE IE  12   1,02  10,98 V STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI BIÊN ĐỘ NHỎ DÙNG TRANSISTOR Điện trở AC cực phát: r 'e  195 25 mV 25 mV   24,414  IE 1,024 mA Điện trở ac tương đương cực phát xác định theo quan hệ: Re  r 'e  RE r 'e  RE  0,024414   0,0238 k  23,8  0,024414  Theo (5.59) ta có điện trở vào nhìn từ cực phát xác định theo quan hệ: Rin(emitter)  Re  23,8  Điện trở ac tương đương cực thu có xét đến ảnh hưởng điện trở tải xác định theo quan hệ (5.55) : Rctd  Độ lợi áp: AV  RC  RL RC  RL Rctd Re   2,2  10  1,803 k 2,2  10 1803  75,76 23,8 Vì độ lợi dịng điện xấp xỉ nên ta có độ lợi cơng suất AP  A V  Ai  A V STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 196 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR BÀI TẬP BÀI TẬP 5.1 a./ Vẽ mạch DC AC tương đương cho mạch khuếch đại hình H5.38 b./ Xác định giá trị : Rin(base) ; Rin(Tot) ; AV c./ Nối tụ bypass điện trở RE tính lại thơng số u cầu câu b d./ Nối thêm điện trở ngõ tính lại thơng số u cầu câu c HÌNH H5.38 BÀI TẬP 5.2 Cho mạch khuếch đại hình H5.39 a./ Xác định thông số điểm làm việc tỉnh DC b./ Xác định thông số ac mạch khuếch đại: Rin(base) ; Rin(Tot) ; AV ; Ai ; AP HÌNH H5.39 c./ Giả sử nguốn áp xoay chiều cấp vào mạch khuếch đại có nội trở 600Ω , áp hiệu dụng lả 12µV Xác định độ lợi áp toàn phần mạch BÀI TẬP 5.3 Cho mạch khuếch đại hình H5.40 điều chỉnh thay đổi độ lợi biến trở 100Ω cực phát a./ Tìm độ lợi áp cực đại cực tiểu mạch khuếch đại b./ Nếu lắp thêm điện trở tải 600Ω ngõ ra, xác định lại độ lợi áp cực cực tiểu c./ Tìm độ lợi áp toàn phần cực đại điện trở tải kΩ nguồn áp vào có nội trở 300Ω HÌNH H5.40 STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI BIÊN ĐỘ NHỎ DÙNG TRANSISTOR 197 BÀI TẬP 5.4 Cho mạch khuếch đại CC hình H5.41 a./ Xác định xác độ lợi áp mạch b./ Tìm điện trở vào toàn phần mạch Điện áp DC mạch bao nhiệu ? c./ Khi nối thêm điện trở tải RL ngõ thông qua tụ điện Nếu độ lợi áp giảm đến giá trị 0,9 điện trở tải có giá trị bao nhiêu? HÌNH H5.41 BÀI TẬP 5.5 Cho mạch khuếch đại dùng cặp transistor Darlington hình H5.42 a./ Xác định điểm làm việc tỉnh DC cặp transistor Darlington b./ Điện trở vào tồn phần c./ Xác định độ lợi dịng tồn phần mạch khuếch đại BÀI TẬP 5.5 HÌNH H5.42 Cho mạch khuếch đại dùng cặp transistor Darlington hình H5.43 Tìm Rin(emitter) ; AV ; Ai ; AP lúc mạch khuếch đại không tải Bất lợi mạch khuếch đại CB so với loại khuếch đại CE CC HÌNH H5.43 STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 198 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LÊ PHI YẾN – LƯU PHÚ – NGUYỄN NHƯ ANH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh - 2005 [2] JIMMIE J CATHEY THEORY AND PROBLEMS OF ELECTRONICS DEVICE AND CIRCUITS Schaum’s Outline Series - McGRAW-HILL 2002 [3] TONY R KUPHALDT LESSONS IN ELECTRIC CIRCUIT- VOL - SEMICONDUCTOR Design Science License – 2006 [4] STEVEN T KARRIS ELECTRONIC DEVICE AND AMPLIFIER CIRCUITS WITH MATLAB APPLICATIONS Orchard Publications 2005 STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – PHỤ LỤC – LINH KIỆN R – L – C PL1 PHỤ LỤC   PHƯƠNG PHÁP ĐỌC ĐIỆN TRỞ  VẠCH MÀU  PL1.1 VẬT LIỆU CHẾ TẠO ĐIỆN TRỞ : Khi chế tạo mạch điện tử, người ta thường dùng nhiều phần tử điện trở Kích thước điện trở dùng mạch điện tử bé khoảng vài milimet lớn khoảng vài cm Vật liệu chế tạo nên điện trở đa dạng; phổ biến gồm loại sau: Than (các điện trở công suất bé < 1W) Oxid kim loại (các điện trở cơng suất bé có độ xác cao) Kim loại có điện trở suất lớn (các điện trở công suất lớn 2W) Loại thường sử dụng thiết bị gia nhiệt, mạch khởi động động dùng điện trở để hạn chế dòng điện khởi động PL1.2 KÝ HIỆU, ĐƠN VỊ ĐO VÀ CÁC DẠNG THƯỜNG GẶP : Ký hiệu chuẩn bên có đỉnh nhọn Ký hiệu: Đơn vị đo tiêu chuẩn :  , thường dùng k (103) M (106) Loại vòng màu, 1/2W Loại vòng màu, 1/2W Loại vịng màu, 1W Điện trở cơng suất Điện trở loại dán lên mạch in Điện trở mảng Điện trở công suất lớn dùng mạch cơng suất HPL1.1: Hình dạng số điện trở thông dụng STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 PL1 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – PHỤ LỤC – LINH KIỆN R – L – C PL1.3 CÔNG SUẤT DANH ĐỊNH HAY CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC CỦA ĐIỆN TRỞ : Mỗi điện trở chế tạo với công suất tối đa cho phép gọi công suất danh định, ký hiệu Pdđ Khi dùng điện trở mạch điện phải tính tốn cho cơng suất tiêu thụ thực R nhỏ công suất danh định truờng hợp Trong đa số trường hợp kích thước điện trở phụ thuộc vào cơng suất danh định xác định cách đọc thông số ghi điện trở (thường có điện trở cơng suất lớn 1W) xem kích thước điện trở Điện trở loại hàn xuyên lớp bé có cơng suất danh định 1/8 W ; 1/4 W 1/2W Các điện trở có cơng suất từ 1W trở lên có đường kính tiết diện ngang bé khoảng 4mm PL1.4 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ R VÀ DUNG SAI BẰNG LUẬT MÀU VÀ LUẬT SỐ : Các điện trở có cơng suất bé 1W thường có giá trị điện trở cho vịng màu số ghi thân điện trở Đối với điện trở có giá trị cho vịng màu, có hai dạng phổ biến loại vịng màu loại vòng màu Các điện trở dán (loại dán mạch in – khơng có chân để xuyên qua mạch in) có giá trị cho quy ước số ghi thân Cách xác định sau: HPL1.2: Giá trị điện trở xác định theo quy ước màu quy ước số Điện trở hay vòng màu Vòng Vòng Vòng Vòng Vòng Số thứ Số thứ Số thứ Số mủ Sai số ĐEN 0 10 NÂU 1 10 ±1% ±2% ĐỎ 2 10 CAM 3 10 VÀNG 4 10 5 10 ± 0,5 % 6 10 ± 0,25 % TÍM 7 10 XÁM 8 TRẮNG 9 LỤC (XANH LÁ) LAM (XANH DƯƠNG) ± 0,1 % ± 0,05 % VÀNG KIM 0,1 ±5% BẠC 0,01 ± 10 % HPL1.3: Bảng tiêu chuẩn giá trị vòng màu vòng sai số Khi xác định R, cần phải xác định vòng sai số trước dựa vào đặc điểm sau:  Vòng sai số nằm riêng rẽ, cách xa vịng khác  Vịng sai số có số màu định STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – PHỤ LỤC – LINH KIỆN R – L – C PL1 Sau xác định vòng sai số, đặt vịng nằm vị trì cuối bên phải đọc từ trái qua phải Sau xác định vòng sai số, đặt vòng nằm vị trí cuối bên phải đọc từ trái qua phải Với loại điện trở vịng màu thì: R = AB.10C  sai số A số thứ nhất, B số thứ hai C số mũ Với loại vịng màu thì: R = ABC.10D  sai số A số thứ B số thứ hai C số thứ ba D số mũ HPL1.4: Bảng tóm tắt qui tắc đọc giá trị điện trở Bằng vòng màu vòng sai số THÍ DỤ: R có vịng màu : Đỏ, tím, nâu, vàng nhũ giá trị : 27.101  5% = 270  5% R có vịng màu : Vàng, tím, đen, đỏ, nâu giá trị : 470.102  1% = 47000  1% R có ghi số 682K giá trị : 68.102  10% BẢNG GIÁ TRỊ THƯƠNG MẠI (GIÁ TRỊ CÓ SẢN XUẤT): Bảng 1.1 : Bảng giá trị thương mại điện trở < 1  10 1.5 2.2 0.33 0.47 3.3 3.9 4.7 5.6 6.2 8.2 10  100 10 12 15 18 22 24 27 33 39 47 51 56 62 68 82 100  1k 100 120 150 180 220 240 270 330 390 470 510 560 620 680 820 1k  10k 1k 1.2k 1.5k 1.8k 2.2k 2.4k 2.7k 3.3k 3.9k 4.7k 5.1k 5.6k 6.2k 6.8k 8.2k 10k  100k 10k 12k 15k 18k 22k 24k 27k 33k 39k 47k 51k 56k 62k 68k 82k 100k  1M 100k 120k 150k 180k 220k 240k 270k 330k 390k 470k 510k 560k 620k 680k 820k  1M 1M 1.2M 1.5M 1.8M 2.2M 2.4M 2.7M 3.3M 3.9M 4.7M 5.1M 5.6M 6.2M 6.8M 8.2M Các điện trở thực tế chế tạo với giá trị theo bảng 1.1 Khi thiết kế mạch thường ta chọn giá trị gần với giá trị tính tốn mà khơng chọn xác giá trị theo tính tốn Việc chọn gần nhằm mục đích tìm điện trở thị trường có sẳn để lắp vào mạch Vì chọn gần nên số trường hợp cần phải tính tốn lại theo giá trị chọn để có độ xác Ngồi dùng nhiều điện trở mắc nối tiếp, song song hỗn hợp để có giá trị điện trở mong muốn Ví dụ ta cần điện trở 2k thị trường có điện trở loại 1k; 1,2k; 1,8k; 2,2k Trong trường hợp mắc nối tiếp điện trở loại 1k để có điện trở tương đương 2k Một ví dụ khác ghép song song điện trở loại 2,2k để có điện trở tương đương 1,1k Trong trường hợp ghép nhiều điện trở mạch rắc rối dùng biến trở để chỉnh định STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010 MỤC LỤC CHƯƠNG 01 DIODE VÀ CÁC MẠCH ỨNG DỤNG 1.1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT BÁN DẪN: 1.1.1.TÓM TẮT VỀ CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ 1.1.2.CHẤT DẪN ĐIỆN, CHẤT CÁCH ĐIỆN VÀ CHẤT BÁN DẪN: 1.1.2.1.CHẤT DẪN ĐIỆN (CONDUCTOR) 1.1.2.2.CHẤT CÁCH ĐIỆN (INSULATOR) 1.1.2.3.CHẤT BÁN ĐIỆN (SEMICONDUCTOR) 1.1.3.DÃY NĂNG LƯỢNG (ENERGY BANDS): 1.1.4 SO SÁNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ CỦA CHẤT DẪN ĐIỆN VÀ CHẤT BÁN DẪN: 1.1.5 SO SÁNH CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ CỦA CHẤT BÁN DẪN SILICON VÀ GERMANIUM: 1.1.6 NỐI CỘNG HÓA TRỊ (COVALENT BONDS): 1.1.8 TÍNH DẪN ĐIỆN TRONG VẬT LIỆU BÁN DẪN: 1.1.8.1.TÍNH DẪN CỦA ELECTRONS VÀ LỔ TRỐNG: 1.1.8.2.DÒNG ĐIỆN TẠO BỞI CỦA ELECTRONS VÀ LỔ TRỐNG 1.1.9 BÁN DẪN LOẠI N VÀ BÁN DẪN LOẠI P: 1.1.9.1.BÁN DẪN LOẠI N: 1.1.9.2.BÁN DẪN LOẠI P: 1.2.DIODE: 1.2.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ CẤU TẠO: 1.2.2 VÙNG NGHÈO (DEPLETION REGION): 1.2.3 ĐIỆN THẾ RÀO CẢN (BARRIER POTENTIAL): 1.2.4 GIẢN ĐỔ NĂNG LƯỢNG TẠI MỐI NỐI PN VÀ VÙNG NGHÈO 1.2.5 PHÂN CỰC DIODE: 10 1.2.5.1.PHÂN CỰC THUẬN: 10 1.2.5.2.PHÂN CỰC NGHỊCH: 11 1.2.6 ĐẶC TUYẾN VOLT AMPERE CỦA DIODE: 12 1.2.6.1.ĐẶC TUYẾN VOLT AMPERE KHI PHÂN CỰC THUẬN (FORWARD BIAS): 12 1.2.6.2.ĐIỆN TRỞ ĐỘNG (DYNAMIC RESISTANCE): 13 1.2.6.3.ĐẶC TUYẾN VOLT AMPERE KHI PHÂN CỰC NGHỊCH (REVERSE BIAS): 14 1.2.6.4 ĐẶC TUYẾN VOLT AMPERE CỦA DIODE: 14 1.2.6.5 PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TUYẾN VOLT AMPERE CỦA DIODE THEO SCHOCKLEY: 15 1.3.CÁC MƠ HÌNH CỦA DIODE: 16 1.3.1.MƠ HÌNH DIODE LÝ TƯỜNG: 16 1.3.2.MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM CỦA DIODE: 17 1.3.3.MƠ HÌNH HOÀN CHỈNH CỦA DIODE: 18 1.4.CHỈNH LƯU BÁN KỲ (HALF-WAVE RECTIFIERS): 20 1.4.1.BỘ NGUỒN DC CƠ BẢN: 20 1.4.2.MẠCH CHỈNH LƯU BÁN KỲ: 21 1.4.3.GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH CỦA ÁP CHỈNH LƯU BÁN KỲ: 21 1.4.5.ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN THẾ RÀO CẢN LÊN TÍN HIỆU RA CỦA MẠCH CHỈNH LƯU: 22 1.4.6.ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐỈNH TRÊN DIODE (PIV - PEAK INVERSE VOLTAGE): 24 1.4.7.CHỈNH LƯU BÁN KỲ PHỐI HỢP VỚI BIẾN ÁP CÁCH LY GIẢM ÁP: 24 1.5.CHỈNH LƯU TOÀN KỲ (FULL- WAVE RECTIFIERS) : 25 1.5.1.TỔNG QUAN: 25 1.5.2.CHỈNH LƯU TOÀN KỲ DÙNG DIODE VÀ MÁY BIẾN ÁP CÓ ĐIỂM GIỮA: 26 1.5.3.CHỈNH LƯU TOÀN KỲ DÙNG MẠCH CẦU DIODE (CẦU GRAETZ) : 28 1.6 MẠCH LỌC (FILTER): 31 1.6.1.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH LỌC: 31 1.6.2 ÁP TỨC THỜI TRÊN TẢI KHI CHỈNH LƯU TỒN KỲ CĨ MẠCH LỌC TỤ : 32 1.6.3 HỆ SỐ NHẤP NHÔ ĐIỆN ÁP TRÊN TẢI : 34 1.7.DIODE ZENER: 39 1.7.1.TỔNG QUAN: 39 1.7.2.MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA DIODE ZENER: 40 1.7.3.CÁC ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN DIODE ZENER: 42 1.7.3.1.HỆ SỐ NHIỆT (TEMPERATURE COEFFICIENT): 42 1.7.3.2.CÔNG SUẤT TIÊU TÁN (POWER DISSIPATION): 42 1.7.4.CÁC ÁP DỤNG CỦA DIODE ZENER: 43 1.7.4.1.DÙNG DIODE ZENER ĐIỀU HÒA ÁP NGÕ RA KHI ÁP NGÕ VÀO THAY ĐỔI: 43 1.7.4.2.DÙNG DIODE ZENER ĐIỀU HÒA ÁP NGÕ RA KHI TẢI THAY ĐỔI: 45 1.7.4.3.MẠCH GIỚI HẠN DÙNG DIODE ZENER – MẠCH XÉN: 47 1.8.LED (LIGHT-EMITTING DIODE): 48 1.8.1.NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO: 48 1.8.2.THƠNG SỐ VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA LED: 50 1.8.3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA LED: 52 1.8.3.1.LED ĐOẠN (7 SEGMENTS LED): 52 1.8.3.2.LED CÓ CƯỜNG ĐỘ SÁNG LỚN (HIGH INTENSITY) LED CỰC SÁNG (ULTRA BRIGHT): ………………………………………………… 53 CHƯƠNG TRANSISTOR – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC 2.1.TỔNG QUAN VỀ TRANSISTORS: 51 2.1.1.CẤU TRÚC CỦA TRANSISTORs: 51 2.1.2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTORs: 51 2.1.3.CÁC THÀNH PHẦN DỊNG ĐIỆN QUA TRANSISTORS:………………………………………… 52 2.1.4.CÁC THƠNG SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CỦA TRANSISTORS: 54   2.1.4.1.HỆ SỐ DC VÀ HỆ SỐ DC : 54 2.1.4.2.GIẢI TÍCH ÁP VÀ DỊNG TRONG MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR: 54 2.1.4.3.ĐẶC TUYẾN CỰC THU CỦA TRANSISTOR: 55 2.1.4.4.VÙNG NGƯNG DẪN (CUT OFF): 57 2.1.4.5.VÙNG BÀO HÒA (CUT OFF): 57 2.1.4.6.ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE): 58 2.1.4.7.ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ LÊN HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI DÒNG  DC : 59 2.1.4.8.CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA TRANSISTOR: 59 2.1.4.9.SỰ THAY ĐỔI CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI THEO NHIỆT ĐỘ: 60 2.2.CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRANSISTOR: 61 2.2.1.CHẾ ĐỘ KHUẾCH ĐẠI: 61 2.2.1.1.CÁC ĐẠI LƯỢNG DC VÀ AC: 61 2.2.1.2.KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR: 61 2.2.2.CHẾ ĐỘ ĐÓNG NGẮT: 63 2.2.2.1.ĐIỀU KIỆN ĐẠT TRẠNG THÁI NGƯNG DẪN: 63 2.2.2.2.ĐIỀU KIỆN ĐẠT TRẠNG THÁI BẢO HÒA: 63 2.3.HÌNH DẠNG VÀ VỊ TRÍ CHÂN RA CỦA TRANSISTOR: 65 2.4.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC TRANSISTOR: 67 2.4.1 ĐIỂM LÀM VIỆC DC: 67 2.4.1.1 PHÂN CỰC DC: 67 2.4.1.2 GIẢI TÍCH MẠCH DÙNG ĐỔ THỊ: 67 2.4.1.3 ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE): 69 2.4.1.4 VÙNG LÀM VIỆC TUYẾN TÍNH 70 2.4.1.5 SỰ SÁI DẠNG (DISTORSION) : 71 2.4.2 PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP: 72 2.4.2.1 ĐIỆN TRỞ NHẬP TẠI CỰC NỀN : 73 2.4.2.2 GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP : 73 2.4.2.3 GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG MẠCH THÉVENIN TƯƠNG ĐƯƠNG : 75 2.4.2.4 KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP : 76 2.4.2.5 GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP CHO TRANSISTOR PNP : 77 2.4.3.PHÂN CỰC CỰC NỀN (BASE BIAS): 80 2.4.4.PHÂN CỰC CỰC PHÁT ( EMITTER BIAS): 81 2.4.5.PHÂN CỰC HỒI TIẾP CỰC PHÁT (COLLECTOR-FEEDBACK BIAS): 83 CHƯƠNG 03 TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG – FET 3.1 JFET (JUNCTION FIELD-EFFECT TRANSISTOR): 97 3.1.1.NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: 97 3.1.2.ĐẶC TÍNH VÀ THƠNG SỐ CỦA JFET: 98 3.1.2.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN : 98 3.1.2.2 ĐẶC TUYẾN CHUYỂN CỦA JFET .101 3.1.2.3 HỆ SỐ ĐIỆN DẪN CỦA JFET (FORWARD TRANSCONDUCTANCE) 104 3.1.2.3 ĐIỆN TRỞ NHẬP (INPUT RESISTANCE) VÀ ĐIỆN DUNG (CAPACITANCE) 105 3.1.2.5 ĐIỆN TRỞ GIỮA CỰC DRAIN VÀ SOURCE : 106 3.1.3.PHÂN CỰC JFET: 106 3.1.3.1 MẠCH PHÂN CỰC JFET DẠNG TỰ PHÂN CỰC : 106 3.1.3.2 MẠCH PHÂN CỰC JFET DÙNG CẦU PHÂN ÁP : 112 3.2 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor): 115 3.2.1.DMOSFET (DEPLETION MOSFET): .115 3.2.1.1.CHẾ ĐỘ NGHÈO (DEPLETION MODE): .115 3.2.1.2 CHẾ ĐỘ TÁC ĐỘNG TĂNG (ENHANCEMENT MODE): 116 3.2.1.3 KÝ HIỆU CỦA D-MOSFET: 116 3.2.2.EMOSFET (ENHANCEMENT MOSFET): .116 3.2.3 MOSFET CÔNG SUẤT (POWER MOSFET): 117 3.2.3.1 LDMOSFET (LATERAL DOUBLE DIFFUSED MOSFET): .117 3.2.3.2 VMOSFET (V-GROOVE MOSFET): .117 3.2.3.3 TMOSFET (T-GROOVE MOSFET): .118 3.2.4 MOSFET CỔNG KÉP (DUAL GATE MOSFET): 118 3.2.5 ĐẶC TÍNH VÀ THƠNG SỐ CỦA MOSFET : 118 3.2.5.1 ĐẶC TUYẾN CHUYỂN CỦA D-MOSFET: .118 3.2.5.2 ĐẶC TUYẾN CHUYỂN CỦA E-MOSFET: .119 3.2.5.3 CÁC ĐIỂM QUAN TRỌN CẦN CHÚ Ý: 121 3.2.6 PHÂN CỰC MOSFET : 121 3.2.6.1 PHÂN CỰC D-MOSFET: 122 3.2.6.2 PHÂN CỰC E-MOSFET 122 CHƯƠNG 04 THYRISTOR VÀ CÁC LINH KIỆN KHÁC 4.1 LINH KIỆN LỚP BÁN DẪN CƠ BẢN: 129 4.1.1 ÁP BẺ GẢY LÚC PHÂN CỰC THUẬN (FORWARD-BREAKOVER VOLTAGE): 130 4.1.2 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA SUS : 131 4.2.SCR (SILICON-CONTROLLED RECTIFIER): 132 4.2.1.MẠCH ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA SCR: 133 4.2.1.1.TÁC ĐỘNG SCR DẪN (KÍCH KHỞI SCR): 133 4.2.1.2.TÁC ĐỘNG SCR NGƯNG DẪN (TẮT SCR): 134 4.2.2.ĐẶC TÍNH VÀ CÁC THƠNG SỐ CỦA SCR: 135 4.2.3 MỘT SỐ CÁC ỨNG DỤNG CỦA SCR: 136 4.2.3.1.TÁC ĐỘNG ĐÓNG NGẮT MẠCH DC DÙNG SCR: 136 4.2.3.2.ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT CHỈNH LƯU BÁN KỲ: 137 4.2.3.3.HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG DỰ PHỊNG DUY TRÌ HOẠT ĐỘNG KHI MẤT NGUỒN ĐIỆN LƯỚI: 137 4.2.3.4.MẠCH BẢO VỆ QUÁ ÁP DÙNG SCR: 138 4.3.DIAC VÀ TRIAC: 139 4.3.1 DIAC: 139 4.3.2 TRIAC: 140 4.3.3 ỨNG DỤNG TRIAC 141 4.4 UJT (UNIJUNCTION TRANSISTOR): 145 4.4.1 ĐIỆN TRỞ GIỮA CÁC CỰC NỀN 146 4.4.2 MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA UJT 146 4.4.3 HỆ SỐ KÍCH DẪN  : 147 4.4.4 ĐẶC TÍNH CỰC PHÁT CỦA UJT: 147 4.4.5 CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC CỦA UJT (QUI ĐỊNH DO NHÀ SẢN XUẤT): 148 4.4.6 MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH THỐT (RELAXATION OSCILATOR) DÙNG UJT: 150 4.4.7 GIỚI HẠN ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ R TRONG MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH THỐT: 155 4.5 PUT (PROGRAMMABLE UNIJUNCTION TRANSISTOR): 157 4.5.1 CẤU TRÚC VÀ KÝ HIỆU: 157 4.5.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: 157 4.5.3 MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH THỐT DÙNG PUT: 159 4.5.4 CÁC THÔNG SỐ CỦA PUT: 160 4.5.5 ĐIỀU KIỆN ĐỂ DUY TRÌ TRẠNG THÁI DẪN HỒN TỒN CHO PUT: 161 CHƯƠNG 05 MẠCH KHUẾCH ĐẠI BIÊN ĐỘ NHỎ DÙNG TRANSISTOR 5.1.HOẠT ĐỘNG KHUẾCH ĐẠI: 167 5.1.1.CÁC ĐẠI LƯỢNG AC: 167 5.1.2.BỘ KHUẾCH ĐẠI TUYẾN TÍNH (THE LINEAR AMPLIFIER): 167 5.2.MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG AC CỦA TRANSISTOR: 168 5.2.1.THÔNG SỐ r VÀ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG THÔNG SỐ r : 168 5.2.2.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ r 'e BẰNG CÔNG THỨC: 169 5.2.3.SO SÁNH CÁC THÔNG SỐ  AC VỚI THÔNG SỐ DC : 170 5.2.4.THÔNG SỐ h VÀ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG THÔNG SỐ h : 170 5.2.5.Ý NGHĨA CỦA CÁC MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG THÔNG SỐ h VÀ THÔNG SỐ r : 171 5.3.MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN CỰC CỰC PHÁT CHUNG (CE): 174 5.3.1.GIẢI TÍCH MẠCH TRẠNG THÁI DC: 175 5.3.2 MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG AC: 175 5.3.3 TÍN HIỆU AC TẠI CỰC NỀN: 176 5.3.4 ĐỘ LỢI ( ĐỘ KHUẾCH ĐẠI) ĐIỆN ÁP: 178 5.3.5 ỔN ĐỊNH ĐỘ LỢI ( ĐỘ KHUẾCH ĐẠI) ĐIỆN ÁP: 181 5.3.6 TRẠNG THÁI ĐẢO PHA ÁP RA TRONG MẠCH KHUẾCH ĐẠI CE: 182 5.3.7 ĐỘ LỢI DÒNG ĐIỆN độ lợi công suất: 185 5.4.MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN CỰC CỰC THU CHUNG (CC): 185 5.4.1 ĐỘ LỢI ĐIỆN ÁP: 186 5.4.2 TỔNG TRỞ NHẬP: .186 5.4.3 ĐIỆN TRỞ RA: .187 5.4.4 ĐỘ LỢI DÒNG ĐIỆN VÀ ĐỘ LỢI CÔNG SUẤT: .188 5.4.5.MẠCH DARLINGTON VÀ ỨNG DỤNG: .190 5.5.MẠCH KHUẾCH ĐẠI PHÂN CỰC CỰC NỀN CHUNG (CB): 192 5.5.1 ĐỘ LỢI ÁP: 193 5.5.2 ĐIỆN TRỞ VÀO: 194 5.5.3 ĐIỆN TRỞ RA: .194 ... H 1. 5 điện tử hóa trị lớp shell ngồi Phần lõi vật thể loại trừ điện tử hóa trị Điện tử hóa trị nguyên tử đồng “cảm nhận” lực hấp dẫn điện tích +1 phần lõi nguyên tử, điện tử hóa trị nguyên tử. .. cặp điện tử lỗ trống, xem hình H1 .10 HÌNH H1.9 HÌNH H1 .10 Tại nhiệt độ bình thường mơi trường, tinh thể Silicon trình hình thành cặp điện tử tự lổ trống tạo cách ngẩu nhiên, xem hình H1 .11 1. 1.8.2.DỊNG... 2 010 BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG – DIODE VÀ CÁC MẠCH ÁP DỤNG 1. 1.2.CHẤT DẪN ĐIỆN, CHẤT CÁCH ĐIỆN VÀ CHẤT BÁN DẪN: Tất vật liệu tạo thành từ nguyên tử Những nguyên tử có liên quan đến đặc tính điện