Đang tải... (xem toàn văn)
Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 Giáo trình Điện tử cơ bản tiếp tục cung cấp cho bạn đọc nội dung về chất bán dẫn & Diode, cấu tạo của Transistor, mạch khuếch đại, mạch điện tử, giới thiệu về Mosfet,... Mời quý thầy cô và các em sinh viên cùng tham khảo chi tiết giáo trình tại đây.
Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Chương VIII - Chất bán dẫn & Diode Chất bán dẫn Chất bán dẫn nguyên liệu để sản xuất loại linh kiện bán dẫn Diode, Transistor, IC mà ta thấy thiết bịđiện tửngày Chất bán dẫn chất có đặc điểm trung gian chất dẫn điện chất cách điện, phương diện hố học bán dẫn chất có điện tửở lớp ngồi ngun tử chất Germanium ( Ge) Silicium (Si) Từ chất bán dẫn ban đầu ( tinh khiết) người ta phải tạo hai loại bán dẫn bán dẫn loại N bán dẫn loại P, sau ghép miếng bán dẫn loại N P lại ta thu Diode hay Transistor Si Ge có hố trị 4, tức lớp ngồi có điện tử, thểtinh khiết nguyên tử Si (Ge) liên kết với theo liên kết cộng hoá trị hình Chất bán dẫn tinh khiết Chất bán dẫn loại N * Khi ta pha lượng nhỏ chất có hố trị Phospho (P) vào chất bán dẫn Si nguyên tử P liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hố trị, ngun tử Phospho có điện tử tham gia liên kết dư điện tử trở thành điện tử tự => Chất bán dẫn lúc trở thành thừa điện tử ( mang điện âm) gọi bán dẫn N ( Negative : âm ) Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Ngược lại ta pha thêm lượng nhỏ chất có hố trị nhưIndium (In) vào chất bán dẫn Si nguyên tử Indium liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị liên kết bị thiếu điện tử => trở thành lỗ trống ( mang điện dương) gọi chất bán dẫn P Chất bán dẫn P Tiếp giáp P - N Cấu tạo Diode bán dẫn Khi có hai chất bán dẫn P N , ghép hai chất bán dẫn theo tiếp giáp P - N ta Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử dư thừa bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào lỗ trống => tạo thành lớp Ion trung hoà vềđiện => lớp Ion tạo thành miền cách điện hai chất bán dẫn Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo Diode * Ở hình mối tiếp xúc P - N cấu tạo Diode bán dẫn Phòng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Ký hiệu hình dáng Diode bán dẫn Phân cực thuận cho Diode Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , tác dụng tương tác điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, điện áp chênh lệch giữhai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) 0,2V ( với Diode loại Ge ) diện tích miền cách điện giảm khơng => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn dịng qua Diode tăng nhanh chênh lệch điện áp hai cực Diode không tăng (vẫn giữở mức 0,6V ) Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim mức 0,6V Đường đặc tuyến điện áp thuận qua Diode * Kết luận : Khi Diode (loại Si) phân cực thuận, điện áp phân cực thuận < 0,6V chưa có dịng qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V có dịng qua Diode sau dịng điện qua Diode tăng nhanh sụt áp thuận giữở giá trị 0,6V Phân cực ngược cho Diode Khi phân cực ngược cho Diode tức cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), tương tác điện áp ngược, miền cách điện rộng ngăn cản dòng điện qua mối tiếp giáp, Diode chiu điện áp ngược lớn khoảng 1000V diode bịđánh thủng Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Diode bị cháy áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V Phương pháp đo kiểm tra Diode Đo kiểm tra Diode Đặt đồng hồở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, : Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên => Diode tốt Nếu đo hai chiều kim lên = 0Ω => Diode bị chập Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => Diode bịđứt Ở phép đo Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập D3 bịđứt Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim lên chút Diode bị dò Ứng dụng Diode bán dẫn * Do tính chất dẫn điện chiều nên Diode thường sử dụng mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành chiều, mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động mạch chỉnh lưu Diode có thểđược tích hợp thành Diode cầu có dạng Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Diode cầu mạch chỉnh lưu điện xoay chiều Diode Zener * Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener ứng dụng chếđộ phân cực ngược, phân cực thuận Diode zener nhưdiode thường phân cực ngược Diode zener gim lại mức điện áp cốđịnh giá trị ghi diode Hình dáng Diode Zener ( Dz ) Ký hiệu ứng dụng Diode zener mạch Sơđồ minh hoạứng dụng Dz, nguồn U1 nguồn có điện áp thay đổi, Dz diode ổn áp, R1 trở hạn dòng Ta thấy nguồn U1 > Dz áp Dz luôn cốđịnh cho dù nguồn U1 thay đổi Khi nguồn U1 thay đổi dịng ngược qua Dz thay đổi, dịng ngược qua Dz có giá trị giới hạn khoảng30mA Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => lần Dz lắp trở hạn dòng R1 cho dòng ngượclớn qua Dz < 30mA Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử 10 Diode Thu quang ( Photo Diode ) Diode thu quang hoạt động chếđộ phân cực nghịch, vỏ diode có miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode Ký hiệu Photo Diode Minh hoạ hoạt động Photo Diode 11 Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED ) Diode phát phang Diode phát ánh sáng phân cực thuận, điện áp làm việc LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA Led sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện vv Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Diode phát quang LED 12 Diode Varicap ( Diode biến dung ) Diode biến dung Diode có điện dung tụđiện, điện dung biến đổi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode Ứn dụng Diode biến dung Varicap ( VD ) mạch cộng hưởng Ở hình ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi , điện dung củadiode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng mạch Diode biến dung sử dụng kênh Ti vi mầu, mạch điều chỉnh tần số cộnghưởng điện áp 13 Diode xung Trong nguồn xung ởđầu biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lưu diode xung diode làm việc tần sốcao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thường khơng thểthay vào vị trí diode xung được, ngựơc lại diode xung thay cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao diode thường nhiều lần Vềđặc điểm , hình dáng Diode xung khơng có khác biệt với Diode thường, nhiên Diode xung thường có vịng dánh dấu đứt nét đánh dấu hai vòng Ký hiệu Diode xung 14 Diode tách sóng Là loại Diode nhỏ thuỷ tinh gọi diode tiếp điểm mặt tiếp xúc hai chất bán dẫn P - N điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu 15 Diode nắn điện Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện chỉnh lưu nguồn AC 50Hz , Diode thường có loại 1A, 2A 5A Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Diode nắn điện 5A Chương IX - Transistor Cấu tạo Transistor ( Bóng bán dẫn ) Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Cấu tạo Transistor Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ), lớp bán dẫn Brất mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp (Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị cho Ngun tắc hoạt động Transistor * Xét hoạt động Transistor NPN Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Giáo trình điện tử Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Mạch khảo sát nguyên tắc hoạt động transistor NPN Ta cấp nguồn chiều UCEvào hai cực C E (+) nguồn vào cựcC (-) nguồn vào cựcE Cấp nguồn chiều UBEđi qua cơng tắc trở hạn dịng vào hai cực B E , cực (+) vào chânB, cực (-) vào chân E Khi công tắc mở , ta thấy rằng, hai cực C E cấp điện khơng có dịng điệnchạy qua mối C E ( lúc dịng IC = ) Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn U BEqua cơngtắc => qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dòng IBxuất => có dịng ICchạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, vàdịng IC mạnh gấp nhiều lần dịng IB Như rõ ràng dịng IChồn tồn phụ thuộc vào dịng IBvà phụ thuộc theo cơng thức IC = β.IB Trong IClà dòng chạy qua mối CE I B dòng chạy qua mối BE β hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độpha tạp thấp, sốđiện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tửđó vào lỗ trống tạo thành dịng I B cịn phần lớn sốđiện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp U CE=> tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor * Xét hoạt động Transistor PNP Sự hoạt động Transistor PNP hồn tồn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B Ký hiệu & hình dáng Transistor Ký hiệu Transistor Transistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn Ký hiệu ( thân Transistor ) * Hiện thị trường có nhiều loại Transistor nhiều nước sản xuất thông dụng transistor Nhật bản, Mỹ Trung quốc Transistor Nhật bản: thường ký hiệu A , B , C , D Ví dụA564, B733, C828, D1555trong đócác Transistor ký hiệu A B Transistor thuận PNP ký hiệu C D Transistor ngược NPN Transistor A C thường có cơng xuất nhỏ tần số làm việc cao Transistor B D thường có cơng xuất lớn tần số làm việc thấp Transistor Mỹ sản xuất thường ký hiệu 2N ví dụ2N3055, 2N4073vv Transistor Trung quốc sản xuất: Bắt đầu số 3, hai chũ Chữ thức chobiết loại bóng : ChữA B bóng thuận , chữ C D bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X P bòng âm tần, A G bóng cao tần Các chữ sốở sau thứ tự sản phẩm Thí dụ : 3CP25 , 3AP20 vv Cách xác định chân E, B, C Transistor Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 04-37101466 - 301 ... thường có loại 1A, 2A 5A Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 0 4-3 7101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Diode nắn điện 5A Chương IX - Transistor Cấu tạo... Phịng đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 0 4-3 7101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử Các thông số kỹ thuật Transistor Điện áp cực đại :Là điện áp giới... đào tạo Cơng ty máy tính OSC Tel: 0 4-3 7101466 - 301 Cơng ty Máy tính - Mạng - Truyền Thơng OSC Giáo trình điện tử đèn ngược ) , KRC ( đèn ngược ) KRA ( đèn thuận), RN 12 ( đèn ngược ), RN 22 (đèn