- Trong công nghiệp, việc kiểm tra và đo đạc các thông số diode như điện áp ngưỡng, dòng điện rò,...là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng thiết bị.- Trong hệ thống điện mặt trời, diode
lOMoARcPSD|39474592 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÁO CÁO NHÓM HỌC PHẦN: VẬT LÝ 1 ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ CHỦ ĐỀ DIODE Giáo viên hướng dẫn : DƯƠNG VŨ TRƯỜNG Sinh viên thực hiện : HOÀNG MINH ĐỨC (2023603304) ( LÊ VĂN ĐỨC (2023602207) NGUYỄN VĂN ĐẠT (2023602834) LÝ VĂN ĐOÀN (2023601923) Lớp : 2023DHDKTD02 Ngày… tháng… năm… 1 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 MỤC LỤC Phần mở đầu 4 Lý do thực hiện dự án 4 Bảng phân công thành viên trong nhóm: 5 Phần kết luận: 5 i) Tổng quan về diode 7 1 Định nghĩa về diode .7 2 Kí hiệu diode 8 3 Cấu tạo của diode 8 4 Cực của diode 9 5 Đặc tính phân cực thuận và nghịch của diode .9 6 Đặc điểm của diode 10 7 Nguyên lí hoạt động của diode .10 ii) Trình bày cách đo và kiểm tra diode còn tốt hay không? Phân loại diode .11 1 Cách đo và kiểm tra diode còn tốt hay không bằng đồng hồ số 11 2 Kiểm tra diode bằng đồng hồ vạn năng kim 12 3 Phân loại diode .13 iii) Một số ứng dụng của diode 14 iiii) Hình vẽ Diode 16 Hình 1 .16 Hình 2 .16 Hình 6a .17 2 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Phần mở đầu Lý do thực hiện dự án - Diode được sử dụng rộng rãi trong điện tử và là thành phần cơ bản của nhiều mạch điện tử - Có nhiều loại diode khác nhau như diode tín hiệu, diode Zener, diode điện áp chiều, diode phát quang, - Diode được sử dụng trong chỉnh lưu, giúp chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC) - Trong công nghiệp, việc kiểm tra và đo đạc các thông số diode như điện áp ngưỡng, dòng điện rò, là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng thiết bị - Trong hệ thống điện mặt trời, diode đóng vai trò then chốt trong việc chỉnh lưu dòng điện từ tấm pin và giảm thiểu tổn thất điện năng Ý nghĩa khi thực hiện dự án - Hiểu được cách hoạt động cơ bản của một linh kiện điện tử thiết yếu - diode - Biết cách sử dụng diode để chỉnh lưu dòng điện, tức là chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC) - Hiểu được ứng dụng phổ biến của diode là gì, ví dụ như trong mạch điện, trong đèn LED, trong pin năng lượng mặt trời - Có thể phân tích, khắc phục sự cố đơn giản cho các mạch điện sử dụng diode - Là bước khởi đầu để có thể hiểu sâu hơn về các linh kiện, mạch điện tử phức tạp hơn 4 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Bảng phân công thành viên trong nhóm: STT Họ và tên Phần việc phân Thời hạn công 1 Hoàng Minh Đức Làm phần ii, Trước ngày 2 Lý Văn Đoàn Làm phụ lục 26/11 Tổng hợp nội dung Làm phần iii Trước ngày 26/11 3 Nguyễn Văn Đạt Vẽ hình Trước ngày 26/11 4 Lê Văn Đức Làm phần i Trước ngày 26/11 Phần kết luận: Tóm tắt các kết quả chính: Kết quả đạt được: - Đã trình bày khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của diode 5 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 - Đã mô tả cách đo và kiểm tra diode bằng đồng hồ số và đồng hồ vạn năng - Đã liệt kê các loại diode phổ biến và một số ứng dụng của chúng - Đã minh họa bằng các hình vẽ về diode Hướng phát triển: - Bổ sung thêm thông tin kỹ thuật về các loại diode khác nhau - Mô tả chi tiết hơn các ứng dụng thực tế của diode trong công nghiệp, điện tử, năng lượng - Bổ sung thêm hình vẽ, sơ đồ minh họa cho các nội dung lý thuyết - Trình bày thêm các vấn đề về an toàn khi sử dụng diode i) Tổng quan về diode 1 Định nghĩa về diode - Diode (Đi ốt) là một linh kiện điện tử bán dẫn được chế tạo bởi hợp chất giữa Silic, Photpho và Bori, nó chỉ cho dòng điện chay qua theo một chiều và chặn dòng điện chạy ngược lại - Một số hình ảnh về diode: 6 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 1.1 Diode cầu 1.2 Diode chỉnh lưu 7 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 1.3 Diode quang 1.4 Diode zener 2 Kí hiệu diode - Diode có rất nhiều loại, mỗi loại diode có một kí hiệu riêng biệt, đây là kí hiệu của các loại diode: 8 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 2.1 Kí hiệu diode 3 Cấu tạo của diode - Cấu tạo của diode bao gồm hai lớp bán dẫn loại P và N được tiếp xúc với nhau Lớp bán dẫn loại P có nhiều lỗ trống, lớp bán dẫn loại N có nhiều điện tử tự do - Khi hai lớp bán dẫn này tiếp xúc với nhau, các lỗ trống từ lớp P sẽ di chuyển sang lớp N, và các điện tử tự do từ lớp N sẽ di chuyển sang lớp P - Quá trình này tạo ra một vùng không có điện tử và lỗ trống, được gọi là vùng cách điện 9 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 3.1 Cấu tạo diode 4 Cực của diode - Cực của diode đấu với lớp P được gọi là anot - Cực còn lại đấu với lớp N được gọi là catot 5 Đặc tính phân cực thuận và nghịch của diode Đặc tính phân cực thuận: - Khi diode được phân cực thuận, điện áp đặt trên diode là dương Dòng điện đi qua diode sẽ tăng theo cấp số mũ khi điện áp đặt trên diode tăng - Điện áp nhỏ nhất cần thiết để dòng điện bắt đầu đi qua diode được gọi là điện áp ngưỡng Điện áp ngưỡng của diode phụ thuộc vào loại diode và nhiệt độ Đặc tính phân cực nghịch: - Khi diode được phân cực ngược, điện áp đặt trên diode là âm Dòng điện đi qua diode rất nhỏ, thường chỉ vài nanoamp Dòng điện này được gọi là dòng điện dò 10 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 - Khi điện áp đặt trên diode tăng đến một giá trị nhất định, gọi là điện áp ngược tối đa, diode sẽ bị đánh thủng Khi diode bị đánh thủng, dòng điện qua diode sẽ tăng đột ngột 6 Đặc điểm của diode - Điện áp tiếp giáp là điện áp tối thiểu cần thiết để dòng điện đi qua diode khi phân cực thuận - Dòng điện bão hòa thuận là dòng điện tối đa có thể đi qua diode khi phân cực thuận - Điện áp đánh thủng là điện áp tối đa mà diode có thể chịu được khi phân cực ngược mà không bị hư hỏng - Điện dung chuyển tiếp là điện dung được tạo ra giữa hai cực của diode khi phân cực thuận 7 Nguyên lí hoạt động của diode - Khi diode được phân cực thuận, điện áp giữa lớp P và N là dương, giúp các lỗ trống và điện tử tự do dễ dàng di chuyển qua vùng cách điện Dòng điện sẽ đi qua diode từ anot sang catot - Khi diode được phân cực ngược, điện áp giữa lớp P và N là âm, khiến các lỗ trống và điện tử tự do khó di chuyển qua vùng cách điện Dòng điện sẽ không thể đi qua diode 11 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 ii) Trình bày cách đo và kiểm tra diode còn tốt hay không? Phân loại diode 1 Cách đo và kiểm tra diode còn tốt hay không bằng đồng hồ số Bước 1: Cần xác định chính xác cực âm và cực dương của Diode Bước 2: Đặt que đo màu đỏ của đồng hồ vạn năng điện tử chạm vào đầu cực dương, que đo màu đen kết nối với cực âm Bước 3: Kết quả hiển thị trên màn hình nếu giá trị điện áp ở khoảng 0.6 - 0.7 tức là diode vẫn hoạt động tốt Trong trường hợp diode gecmani giá trị đo sẽ ở khoảng 0.25 - 0.3 Bước 4: Đảo ngược lại các cực của đồng hồ đo, sau đó đặt que đo màu đỏ vào cực âm, que đo màu đen vào cực dương của diode Lúc này, điốt sẽ phân cực và không có dòng điện chạy qua 12 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Bước 5: Nếu màn hình hiển thị ký hiệu [OL] thì diode vẫn hoạt động tốt Nếu không hiển thị, nghĩa là diode đã bị hở, ngắn mạch hoặc bị hỏng 2 Kiểm tra diode bằng đồng hồ vạn năng kim Bước 1: Điều chỉnh núm vặn xoay tới thang đo điện trở thấp (khoảng 1k) để đo chế độ thuận của diode Bước 2: Cắm 2 que đo màu đỏ và màu đen lần lượt vào cathode và anode của thiết bị Bước 3: Quan sát kết quả hiển thị trên màn hình Nếu đồng hồ kim hiển thị giá trị điện trở thấp nghĩa là diode vẫn hoạt động tốt Bước 4: Xoay núm điều chỉnh của đồng hồ VOM kim tới dải điện trở cao (khoảng 100K) để đo chế độ nghịch của điốt 13 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Bước 5: Đặt que đo đen chạm vào anode và que đo đỏ chạm vào cathode Bước 6: Nếu giá trị điện trở cao tức là diode vẫn còn tốt Ngược lại, nếu kết quả đo không trùng với giá trị các bước trên nghĩa là diode đã bị hỏng hoặc gặp vấn đề 3 Phân loại diode Dưới đây là một số diode phổ biến hiện nay Diode chỉnh lưu: Đây là loại điốt hoạt động ở dải tần thấp có khả năng chịu được dòng điện lớn Loại điốt này thường được ứng dụng trong điều chỉnh dòng xoay chiều thành dòng một chiều 14 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Diode phát quang (đèn LED): Là những loại đèn LED thường được sử dụng để làm đèn chiếu sáng, đèn báo hiệu, đèn quảng cáo Diode hạn xung hai chiều (TVS): Là những điốt hoạt động ở dải tần số cao từ vài chục kilo Hecz đến cả Megahertz Loại này thường được sử dụng trong các bộ nguồn xung, các thiết bị điện tử cao tần Diode biến dung (Varicap): Loại Điốt bán dẫn này có nhiệm vụ thay đổi điện dung Diode zener: Tiếp tục là một loại điốt bán dẫn hoạt động chế độ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng (breakdown) iii) Một số ứng dụng của diode Diode là một thành phần điện tử quan trọng và có nhiều ứng dụng trong công nghệ hiện đại Tính chất chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng duy nhất của diode đã tạo ra nhiều ứng dụng hữu ích Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của diode: 15 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 - Bộ chỉnh lưu: Diode được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Các bộ chỉnh lưu có thể là bán sóng (sử dụng một diode) hoặc toàn sóng (sử dụng hai diode) - Bộ bảo vệ ngược cực: Diode được sử dụng để bảo vệ các linh kiện điện tử khác khỏi điện áp ngược cực Khi có điện áp ngược cực xuất hiện, diode sẽ bị đảo ngược và ngăn chặn dòng điện đi qua, bảo vệ các linh kiện khác khỏi hỏng hóc - Đèn LED: Diode phát quang (LED) là một ứng dụng quan trọng của diode Khi dòng điện đi qua diode, năng lượng sẽ được chuyển đổi thành ánh sáng Đèn LED được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chiếu sáng, màn hình điện tử, đèn báo và nhiều ứng dụng khác - Năng lượng mặt trời: Diode được sử dụng trong các tấm pin mặt trời để chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng Diode trong pin mặt trời giúp điều chỉnh dòng điện và ngăn chặn dòng điện ngược từ pin 16 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 - Mạch bảo vệ: Diode có thể được sử dụng trong các mạch bảo vệ để ngăn chặn dòng điện quá tải hoặc quá áp gây hỏng hóc cho các linh kiện khác trong mạch điện - Viễn thông: Diode được sử dụng trong các ứng dụng viễn thông như đèn laser, phát xạ và thu sóng điện từ, và các thiết bị phát sóng và thu sóng - Điện tử công suất: Diode công suất được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao như điều khiển động cơ, biến tần và các thiết bị điện tử công suất khác - Mạch chuyển đổi: Diode có thể được sử dụng trong các mạch chuyển đổi để điều chỉnh dòng điện và điện áp - Mạch phát hiện: Diode có thể được sử dụng trong các mạch phát hiện để phát hiện sự thay đổi trong dòng điện hoặc điện áp - Mạch điều khiển: Diode có thể được sử dụng trong các mạch điều khiển để điều chỉnh hoặc giới hạn dòng điện hoặc điện áp Đây chỉ là một số ví dụ về các ứng dụng của diode Diode còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, khoa học quân sự, điện tử tiêu dùng và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác 17 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 iiii) Hình vẽ Diode 18 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 Hình 1 Hình 2 19 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com) lOMoARcPSD|39474592 +12V Uc Hình 6a 820 Hình 6b 20 Downloaded by nhim nhim (nhimbien3@gmail.com)