Chương 1 diode bán dẫn

Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1 Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1 Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1 Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1 Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1 Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1 Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1Bài giảng mạch điện tử 1, chương 1

CHƯƠNG 1: DIODE BÁN DẪN

DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG

• Diode bán dẫn thông thường:

• Zenner diode:

• tạo điện áp chuẩn

• LED (light-emitting diode): tạo ánh sáng

1 DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG

3

Cấu trúc và ký hiệu

• Lớp tiếp xúc pn (pn junction)

Phân cực của diode

1 DIODE BÁN DẪN (tt)

5

Quan hệ giữa dòng điện &điện áp

• v i > 0: i D > 0 và v D = 0 (Diode ngắn mạch: short circuit)

• v i < 0: v D < 0 và i D = 0 (Diode hở mạch: open circuit)

Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ, tìm dòng qua diode.

a Giả sử diode ON = > V D =0 với I D >0

I D > 0 (đúng với giả thiết)

b Giả sử diode OFF => I D =0 với V D < 0

10=10 4 I D - V D

=>V D = - 10V

I D =0 (đúng với giả thiết)

1 DIODE BÁN DẪN (tt)

7

Ví dụ: Cho Diode lý tưởng, tìm V?

Đặc tuyến VoltAmpere (VA)

Diode thực tế và xấp xỉ

• V  : điện áp ngưỡng

• R f : điện trở thuận của diode= điện trở động rd+điện trở tiếp xúc

Phương pháp phân tích mạch diode

• Đối với mạch tín hiệu lớn

 Xem như diode lý tưởng

 giải tích mạch

• Đối với mạch tín hiệu bé

 Xem diode như một điện trở động

1 DIODE BÁN DẪN (tt)

11

• Chỉnh lưu là quá trình chuyển đổi tín hiệu xoay chiều

(ac) thành tín hiệu một chiều (dc)

• Có 2 loại chỉnh lưu:

• Chỉnh lưu bán kỳ (Half-wave rectification)

• Chỉnh lưu toàn kỳ (Full-wave rectification)

• Lưu ý: Các ví dụ trong phần này sử dụng đặc tuyến diode lý tưởng.

2 CHỈNH LƯU

13

Chỉnh lưu bán sóng (Half-wave rectification)

• v i > 0: v D = 0 (Diode ngắn mạch)

vi = Vimcos(ot)

ri vD iD

vL_

RL

+

_ +

Hoạt động và điện áp ra trên tải v L (chỉnh lưu toàn sóng)

• Tụ C được nạp nhanh đến giá trị V max của điện áp v 0 (t).

• Khi v 0 (t) giảm, tụ C phóng điện qua R L với quy luật:

• Quá trình tuần hoàn với tần số chỉnh lưu f p :

• Xấp xỉ tín hiệu ngõ ra bằng dạng sóng răng cưa

11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM

Mạchlọc

2 CHỈNH LƯU (tt)

19

• Mạch nhân đôi điện áp một bán kỳ:

• Bán kỳ âm của v S : C 1 nạp điện qua D 1 đến điện áp V Smax

• Bán kỳ dương của v S : Điện áp chồng chập của C 1 và v S nạp điện cho C 2 qua D 2 đến điện áp 2V Smax

C2 D1

• Mạch nhân đôi điện áp hai bán kỳ:

• Bán kỳ dương của v S :

• C2 nạp điện qua D1 đến điện áp VSmax

• Tổng điện áp vS và VSmax trên C1 (được nạp từ bán kỳ trước) đặt lên tải RL

thông qua D1

• Bán kỳ âm của v S :

• C1 nạp điện qua D2 đến điện áp VSmax

• Tổng điện áp vS và VSmax trên C2 (được nạp từ bán kỳ trước) đặt lên tải RL

thông qua D2

C1 C2

3 MẠCH NHÂN ĐÔI ĐIỆN ÁP

21

11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM

3 MẠCH GHIM ĐỈNH

23

• Diode Zener:

• Hoạt động chủ yếu trong vùng phân cực nghịch

• Ký hiệu và đặc tuyến VA

• Phân cực thuận: như Diode thông thường

• Phân cực nghịch: IZ max  iZ  IZ min , vZ = VZ = constant

 VZ: Điện áp Zener

 IZmax: Dòng phân cực nghịch tối đa của Diode Zener

 IZmin: Dòng phân cực nghịch tối thiểu để vZ = VZ, thường

IZmin= 0.1IZmax

 PZmax= VZIZmax: Công suất tối

đa tiêu tán trên Diode Zener

• Mạch ổn áp dùng Diode Zener:

• Thiết kế mạch sao cho Diode Zener hoạt động trong vùng ổn áp:

I Zmax  i Z  I Zmin , v Z = V Z

• Để I Zmax  i Z  I Zmin với mọi giá trị của v S vài L :

min(i Z )  I Zmin và max(i Z )  I Zmax

v S và i L : không ổn định

S i

 I  I

Z min Lmax

 I  I

i Z

i Z

R

VS max VZmax( i )

R

VS min VZmin(i ) 

4 DIODE ZENER (tt)

25

• Với yêu cầu về nguồn (v S ) và tải (i L ) cho trước

và: I Z max  I L max và: I Z min  0.1I Z max  I L min  I Z max  10I L min

• Thiết kế: Làm theo thứ tự ngược lại để xác định I Zmax của Diode Zener và R i

I L max  I Z min I L min  I Z max

• Thường chọn I Zmin = 0.1 I Zmax

Q&A