Bài tập 1 đo đặc tuyến vôn – ampe (v a) của diode bán dẫn

  TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Bộ mơn Cơng nghệ điện tử Kỹ thuật Y sinh -o0o BÀI TẬP 1: ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA DIODE BÁN DẪN Giảng viên hướng dẫn: Ths Hoàng Quang Huy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Đức Lớp : Kỹ thuật điện tử (132718) Mã sinh viên: 20205931   Mục lục Mục lục I MẠCH ĐO ĐẶC TUYẾN V- A CỦA DIODE CHỈNH LƯU Cơ sở lý thuyết .2 Mạch đo sơ đồ mạch điện xác định đặc tuyến V-A Diode chỉnh lưu 3 Bảng số liệu Vẽ đặc tuyến V-A diode chỉnh lưu a) Đặc tuyến vùng (phân cực thuận)  b) Vùng phân cực ngược   Nhận xét II MẠCH ĐO ĐẶC TUYẾN VON-AMPE CỦA DIODE ZENER .8 Cơ sở lý thuyết .8 Mạch đo đặc tuyến V-A diode Zener Bảng số liệu 10 a) Đặc tuyến (Vùng phân cực thuận) 11  b) Đặc tuyến 2-3 (phân cực ngược-Zener) 11 Nhận xét đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng điện ID RD Diode  phân cực thuận ngược 11 III Tài liệu tham khảo 13   I MẠCH ĐO ĐẶC TUYẾN V- A CỦA DIODE CHỈNH LƯU Cơ sở lý thuyết a) Sơ lược Diode chỉnh lưu - Diode chỉnh lưu gồm miền bán dẫn p, n ghép với tùy thuộc Diode chế tạo - Nó gồm hai cực Anot(A) Catot(K) Cực Anot mang dấu dương nối với miền bán dẫn p, cực K mang dấu âm nối với miền bán dẫn n  b) Đặc tuyến V-A Diode chỉnh lưu   Mạch đo sơ đồ mạch điện xác định đặc tuyến V-A Diode chỉnh lưu D1 1N4007 E 12V R1 3.1kΩ Mạch gồm:   - Nguồn E có giá trị thay đổi [-E1,E2] Diode IN4007(STT: 17) Điện trở Rt Ta thay đổi giá trị nguồn E để xác định giá trị UD và ID tương ứng Tham số: E1= -50V; E2=10V MSSV: 20205931=> Rt=3.1kΩ   Bảng số liệu STT E(V) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0.2 0.4 0.6 0.8 10 ID(mA) UD(V) R D(Ω)   -49.984 9935201.75   -44.986 -39.988 -34.989 -29.991 -24.992 -19.994 -14.995 -9.997 -4.998 9928492.61 9920119.08 9909090.9 9894754.21 9874357.96 9844411.62 9794252.123 9696411.251 9394736.84 0.0014 0.021 0.196 0.335 0.066 0.395   ∞ 141312.18 15952.38 5984.85 0.121 0.426   3520.66 2491.62   655.82 -0.005031 -0.004531 -0.004031 -0.003531 -0.003031 -0.002531 -0.002031 -0.001531 -0.001031 -0.000532 0.179 0.446   0.485 0.498 1026.8 0.799   0.524 1.116   0.541 484.767 0.554 0.567 0.573 0.581 0.587 0.593 386.063 321.85 276.28 242.68 216.2 179.425 1.435 1.754 2.074 2.394 2.715 3.035   Vẽ đặc tuyến V-A diode chỉnh lưu Đặc tuyến V-A Diode chỉnh lưu -60 -50 -40 -30 -20 -10 a) Vùng phân cực thuận Vùng phân cực thuận 3.5 2.5 1.5 0.5 0 10 12 14 16 10   ID(mA) 0.001387 0.021 UD(V) 0.196 0.335 0.066 0.395 0.121 0.426 0.179 0.446   0.485 0.498 b ) Vùng phân cực ngược UD(V) ID(mA) -49.984 -44.986 -39.988 -34.989 -29.991 -24.992 -19.994 -14.995 -9.997 -4.998 -0.005031 -0.004531 -0.004031 -0.003531 -0.003031 -0.002531 -0.002031 -0.001531 -0.001031 -0.000532 Vùng phân cực ngược -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0.001 -0.002 -0.003 -0.004 -0.005 -0.006   Nhận xét Khi phân cực ngược, UD ~ E, dòng ID bé, gần cịn tải giá trị vơ lớn o Khi phân cực thuận, ID ban đầu nhỏ gần tăng nhanh sau giá trị định Đường thực nghiệm đặc tuyến V-A Diode 1N4007 tương đồng với đường lý thuyết o    II MẠCH ĐO ĐẶC TUYẾN VON-AMPE CỦA DIODE ZENER Cơ sở lý thuyết a) Sơ lược Diode Zener  Diode Zener loại diode bán dẫn, có cấu tạo gồn cực: cực Anot(+) Katot(-) Khi phân cực thuận làm việc giống Diode chỉnh lưu, phân cực ngược với giá trị điện áp cho phép có chức nắng ổn định điện áp (ổn áp) – vùng làm việc Diode Zener Điện áp ổn định (Uz) diode có giá trị từ khoảng 1,8V đến hàng trăm V  b) Đặc tuyến V-A Diode Zener: 10   Hình: Datasheet Diode Zener 1N4746 11   Mạch đo đặc tuyến V-A diode Zener IR +   0.319   R A 100Ω DC 1e-009Ohm IRt + 5.832m   A DC 1e-009Ohm - URt + D1 18.082 1N4746A V DC 10MOhm - E Rt 50V 3.1kΩ Mạch gồm: - nguồn E có giá trị thay đổi đoạn[-E1,E2] - Diode 1N4746(STT:17) - Điện trở Rt = 3.1k, R=100 Ta thay đổi giá trị E phạm vi [-E1,+E2], ghi rõ giá trị điện áp U Z, IRt và Iz tương ứng theo dạng với tham số sau đây: 12   Tham số: + -E1=-10V; E2=50V +R=100Ω + MSSV: 20205931 => Rt=3.1kΩ Bảng số liệu E(V) Urt(V) 18.08 50 18.07 45 18.07 40 18.06 35 18.05 30 25 18.04 18.00 20 14.53 15 10 9.687 4.844 3.875 2.906 1.937 0.969 0 -2 -0.563 -4 -0.585 -6 -0.597 -8 -0.605 -10 -0.612 Iz(mA) IR(mA) Irt(mA) 313.168 319 5.832 263.169 269 5.831 213.171 219 5.829 163.173 169 5.827 113.176 64.181 119 70 5.824 5.819 14.193 20 5.807 0.002 0.001 0.001 0 0 -14.182 -34.189 -54.192 -74.195 -94.197 4.689 3.126 1.563 1.25 0.937 0.625 0.312 -14 -34 -54 -74 -94 4.687 3.125 1.562 1.25 0.937 0.625 0.312 -0.182 -0.189 -0.192 -0.195 -0.197 13   Đặc tuyến Diode Zener 1N4746 Đặc tuyến V-A Diode Zenner 1N4746 350 300 250 200 150 100 50 -5 -50 10 -100 -150 14 15 20   a) Đặc tuyến 2-3 (Vùng phân cực ngược-Zener) 15   Vùng phân cực ngược -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 E(V) -2 -4 -6 -8 -10 Urt(V) -0.563 -0.585 -0.597 -0.605 -0.612 b) Đặc tuyến (phân cực thuận) 9- 16 Iz(mA) -14.182 -34.189 -54.192 -74.195 -94.197   Vùng phân cực thuận 350 300 250 200 150 100 50 0 E(V) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 10 Urt(V) 18.082 18.077 18.072 18.065 18.055 18.04 18.002 14.531 9.687 4.844 3.875 2.906 1.937 0.969 17 12 14 16 Iz(mA) 313.168 263.169 213.171 163.173 113.176 64.181 14.193 0.002 0.001 0.001 0 0 18 20   Nhận xét đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng điện ID RD Diode phân cực thuận ngược    Khi phân cực thuận (E0), vùng Zener, dòng điện tăng cao điện áo điện áp Ud Diode tăng Khi |UD|>|ID|, diode bị đánh thủng Qua quan sát đồ thị thực nghiệm với đồ thị lý thuyết Diode Zener, ta thấy chúng tương đồng chứng tỏ thực nghiệm Muốn điện áp Rt xấp xỉ Uz, theo datasheet phải lựa chọn E bao nhiêu? - Theo datasheet, Diode Zener 1N4746 có giá trị điển hình Uz=18V dịng thử nghiệm IZ=14mA Bài giải: (MSSV 20205931) IRt=UZ/Rt=18/3100= 5.8 mA IR =IZ+IRt=14+5.8 = 19.8 mA UR =R*IR = 100x19.8x10-3 = 1.98 V E=UR +UZ=18+1.98=19.98 V III Tài liệu tham khảo Hướng dẫn tập Hướng dẫn báo cáo tập -slide-2 ET- Hướng dẫn sử dụng Multisim 2020 Datasheet (link): https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/61864/GE/1N4746.html https://www.youtube.com/watch?v=IdXEYymz0F4 01-Huong dan bai tap 1.pdf  18   19   20