Trang bi dien dien tu linh kien ban dan

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Đại Học Bách Khoa Khoa Cơ Khí Bộ Mơn Cơ Điện Tử Môn Học: Trang Bị Điện-Điện Tử Trong Máy Công Nghiệp Cơ Bản Về Điện Tử Phần I: Linh Kiện Bán Dẫn TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Contents ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Lý Thuyết Bán Dẫn Diod Diod Zener Bipolar Junction Transistor MOSFET Thyristor (SCR) Triac Quang Trở Pin Quang Điện TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Lý Thuyết Bán Dẫn Cấu Trúc Nguyên Tử - Mỗi nguyên tử bao gồm hạt nhân trung tâm chứa điện tích dương mà ta gọi proton Hạt nhân bao xung quanh electron mang điện tích âm - Số lượng electron với số lượng proton hạt nhân - Điện tích proton electron nên nguyên tử trung hòa điện Các electron xếp vào ba quỹ đạo xung quanh hạt nhân Ta nói electron chiếm lớp vỏ nguyên tử TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Cấu Trúc Nguyên Tử - Khi hấp thụ đủ lượng (ví dụ từ nhiệt), electron thoát khỏi nguyên tử trở thành electron tự Chất dẫn điện có nhiều electron tự chất cách điện có electron tự - Số electron lớp vỏ ngồi có ảnh hưởng lớn đến tính chất điện vật liệu - Vật liệu dẫn điện có electron lớp vỏ cùng, cần lượng nhỏ giải phóng chúng trở thành electron tự - Đối với vật liệu cách điện, lớp vỏ thường liên kết chặt với hạt nhân, chúng có electron tự TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Nguyên Tử Bán Dẫn Silicon (Si) Nguyên tử bán dẫn Si, có electron lớp ngồi TS Ngơ Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Vật Liệu Bán Dẫn - Dựa tính dẫn điện, vật liệu bán dẫn vật liệu cách điện mà vật liệu dẫn điện tốt - Vật liệu bán dẫn có khuynh hướng đạt đến trạng thái bền vững tạm thời cách lấp đầy lớp lớp vỏ - Nguyên tử bán dẫn thực điều cách chia sẻ bốn electron lớp vỏ với bốn electron bốn nguyên tử lân cận - Các chất bán dẫn điển Gecmanium (Ge), Silicium (Si), … nguyên tố thuộc nhóm bảng hệ thống tuần hồn TS Ngơ Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Dòng Điện Trong Bán Dẫn - Trong vật liệu dẫn điện có nhiều electron tự - Khi điều kiện môi trường, hấp thu lượng nhiệt electron giải phóng khỏi nguyên tử - Khi electron chuyển động có hướng sinh dịng điện - Đối với vật liệu bán dẫn, electron tự sinh cách tương tự Tuy nhiên, lượng cần để giải phóng electron lớn vật liệu dẫn điện chúng bị ràng buộc liên kết hóa trị - Thuyết lượng tử cho phép nhìn mơ hình ngun tử dựa lượng nó, thường biểu diễn dạng giản đồ lượng TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Dòng Điện Trong Bán Dẫn Giản đồ lượng TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Bán Dẫn Loại P & Bán Dẫn Loại N - Trong bán dẫn thuần, mật độ electron tự với mật độ lỗ trống - Trong thực tế, người ta tạo vật liệu bán dẫn mật độ electron lớn mật độ lỗ trống vật liệu bán dẫn có mật độ lỗ trống lớn mật độ electron tự Các vật liệu bán dẫn gọi bán dẫn có pha tạp chất - Bán dẫn mà electron tự chi phối gọi bán dẫn loại N, ngược lại, bán dẫn lỗ trống chi phối chủ yếu gọi bán dẫn loại P TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn TRIAC TRIAC - TRIAC (Triode for Alternating Current) phần tử bán dẫn gồm lớp bán dẫn tạo thành cấu trúc p-n-p-n TRIAC coi tương đương với thyristor đấu song song ngược - Để điều khiển TRIAC, cần cấp xung cho chân G - Ứng dụng điều khiển đèn, bơm, quạt … TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Đặc Tuyến Volt-Ampere TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Cách Đo Kiểm Tra TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Một Số Sơ Đồ Điều Khiển TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Một Số Sơ Đồ Điều Khiển TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Quang Trở Định Nghĩa - Điện trở quang (photo-resistor, LDR: light-dependent resistor) linh kiện điện tử có điện trở thay đổi theo ánh sang chiếu vào - Dùng làm cảm biến nhạy sang mạch dị sáng tối để đóng cắt đèn chiếu sáng TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Cấu Tạo - Quang trở làm chất bán dẫn trở kháng cao, khơng có tiếp giáp - Gồm lớp bán dẫn mỏng (Cadmi Sulfur: CdS); cách điện; điện cực kim loại - Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức vài trăm Ω TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Nguyên Lý Hoạt Động - Hoạt động dựa hiệu ứng quang điện khối vật chất: photon có lượng đủ lớn đập vào, làm bật electron khỏi phân tử thành tự khối chất → chất bán dẫn thành dẫn điện - Mức độ dẫn điện tùy thuộc vào số photon hấp thụ - Tùy thuộc chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác với bước song photon khác TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Pin Quang Điện Định Nghĩa - Pin quang điện nguồn điện quang chuyển hóa thành điện - Pin quang điện hoạt động dựa tượng quang điện chất bán dẫn: german, silic, selen TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Nguyên Lý Hoạt Động - Ánh sáng có bước sóng thích hợp rọi vào điện cực dương + (trong suốt) vào lớp bán dẫn loai p - Tại lớp p, xảy tượng quang điện tạo thành lỗ trống electron quang điện - Điện trường lớp tiếp xúc p - n đẩy lỗ trống lớp p đẩy e lớp n - Lớp kim loại mỏng nhiễm điện dương - Phần đế tiếp xúc với lớp n nhiễm điện âm trở thành cực âm TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn Ứng Dụng - Máy đo ánh sáng - Máy đo màu sắc lux kế - Chế tạo pin dùng tàu vũ trụ - Xe chạy lượng mặt trời TS Ngô Hà Quang Thịnh, nhqthinh@hcmut.edu.vn The End 94