1 Báo Cáo Nhóm Học Phần Vật Lý 1 Diode.pdf

Diode là gì: Diode bán dẫn gọi tắt là diode là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lạiCó nhiều loại diode bán dẫn, như d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

***

BÁO CÁO NHÓM

HỌC PHẦN: VẬT LÝ 1

DIODE

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình H

Hoàng Công H Nguyễn Huy H Nguyễn Hữu H

Lớp – Khóa : Điện tử 6 – K16 Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Sạ

Hà Nội, tháng 5 năm 2022

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

KẾT QUẢ BÀI ĐÁNH GIÁ THƯỜNG XUYÊN 2

Họ tên Sinh viên Điểm Chữ ký của Giảng viên

Nguyễn Đình H

Hoàng Công H

Nguyễn Huy H

Nguyễn Hữu H

MỞ ĐẦU

Hiện tượng cảm ứng điện từ có vai trò có ứng dụng Bếp

từ (Nêu lý do chọn chủ đề, ý nghĩa của chủ đề)

Bài báo cáo nhóm gồm:

 Phần mở đầu

 Bảng Phân công thành viên trong nhóm

 Chương 1 Hiện tượng cảm ứng điện từ

 Chương 2 Bếp từ

 Phần kết luận

 Tài liệu tham khảo

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC

Tên thành viên Công việc Thời gian hoàn thành Mức độ hoàn thành

Nguyễn Đình H 25%

Hoàng Công H 30%

Nguyễn Huy H 20%

Nguyễn Hữu H 25%

1 Tìm hiểu chung về diode

1.1 Diode là gì: Diode bán dẫn (gọi tắt là diode) là một loại linh

kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lạiCó nhiều loại diode bán dẫn, như diode chỉnh lưu thông thường, diode Zener, LED Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode

1.2.Cấu tạo: Diode bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nhất hiện nay,

là các mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc P-N được nối với hai chân ra làBanodeBvàBcathode

3.Kí hiệu: kí hiệu điện tử dùng để chỉ diode trong sơ đồ mạch để

chỉ các loại diode khác nhau

Diode phát sáng

Diode

Diode Schottky

4.Ứng dụng:

Vì diode có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ anode đến cathode khi phân cực thuận nên diode được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Ngoài ra diode có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên diode được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp Diode chỉnh lưu dòng điện, giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, điều đó có ý nghĩa rất lớn trong kĩ thuật điện tử Vì vậy diode được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.

Một số loại diode phổ biến

Diode biến dung ( Diode Varicap)

Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode

* Nguyên lý hoạt động

Khi phân cực nghịch, điốt hoạt động giống như một tụ điện Điện dung biến đổi khi

ta thay đổi điện áp ngược đặt vào diode

Ứng dụng của diode biến dung trong mạch cộng hưởng

Ứng dụng của diode biến dung trong mạch cộng hưởng

Trong đó: VR là triết áp

Ta thấy khi điện dung của diode thay đổi sẽ làm thay đổi tần số cộng hưởng của mạch Cụ thể: Khi ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi , điện dung của diode thay đổi => làm thay đổi tần số công hưởng của mạch

* Ứng dụng của điốt biến dung

Điốt biến dung được dùng nhiều cho máy thu hình, máy thu sóng FM, trong các mạch điều chỉnh tần số cộng hưởng bằng điện áp và nhiều thiết bị truyền thông khác

Diode xung: Là những diode có tần số đáp ứng cao từ vài chục kilohertz đến cả

megahertz

* Cấu tạo của Diode xung:

Về đặc điểm, hình dáng, cấu tạo thì Diode xung không có gì khác biệt lắm so với Diode thường, tuy nhiên Diode xung thường có vòng đánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng

* Ứng dụng của điốt xung

Những diode này thường được sử dụng để chỉnh lưu trong các bộ nguồn xung, các thiết bị điện tử cao tần

Diode tách sóng:Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu

* Cấu tạo của Diode tách sóng:

Là loại Diode nhỏ vỏ bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh.

* Ứng dụng của điốt tách sóng

Diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu.

Diode chỉnh lưu:Diode chỉnh lưu là loại diode chỉ cho phép dòng điện đi theo một

hướng duy nhất Vai trò chủ yếu của loại diode này là chuyển đổi dòng điện xoay chiều (Điện thế từ 50Hz đến 60Hz) về dòng điện một chiều

* Nguyên lý hoạt động

Diode chỉnh lưu thường hoạt động ở dải tần thấp, chịu được dòng điện lớn và có áp ngược chịu đựng dưới 1000V

* Ứng dụng của điốt chỉnh lưu

Những diode này chủ yếu để dùng chỉnh lưu dòng điện xoay chiều đầu vào thành nguồn cung cấp một chiều

Diode tín hiệu:là một chất bán dẫn phi tuyến tính nhỏ thường được sử dụng trong

các mạch điện tử, nơi tần số cao và dòng nhỏ, trong mạch vô tuyến truyền hình, máy phát thanh và trong các mạch logic số

* Nguyên lý hoạt động

Thông thường ở tần số thấp, điốt có thể dễ dàng khóa lại (ngưng dẫn) khi chiều phân cực thay đổi từ thuận sang nghịch, nhưng khi tần số tăng đến một ngưỡng nào

đó, sự ngưng dẫn không thể đủ nhanh để ngăn chặn dòng điện suốt một phần của bán kỳ ngược

Diode Schottky có điện áp rơi thấp hơn so với các diode tiếp giáp P-N thông thường Điện áp rơi vào khoảng 0,15 -0,4 V cho những dòng thấp, so với 0,6 V của diode Silic Do đó diode Schottky khắc phục được điểm yếu của những diode thông thường như đã nêu ở trên

Diode Zener (Diode ổn áp):còn gọi là “điốt đánh thủng” hay “điốt ổn áp” là loại

điốt được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng

* Cấu tạo của Diode Zener:

Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P – N ghép với nhau

* Nguyên lý hoạt động:

Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ ghim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode

Đây là một diode có chức năng hoạt động rất đặc biệt vì có thể cho dòng điện chạy

từ K sang A nếu như nguồn điện áp đủ lớn hơn điện áp ghim của nó.

Các bạn xem thêm về nguyên lý hoạt động của diode zener trong sơ đồ sau:

* Ứng dụng của Diode Zener:

Được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn điện áp thấp bởi đặc tính ổn áp của nó

Tận dụng đặc tính của điện áp đánh thủng, các diode Zener thường được sử dụng để tạo ra một điện áp tham chiếu chính xác làm điện áp Zener Chúng có thể được sử dụng như một bộ điều chỉnh điện áp cho các tải nhỏ

* Một số loại Diode Zener thường dùng:

Linh kiện điện tử Vietnic - Diode zener 1W (3.3V > 36V)

Diode thu quang (Photodiode): là loại diode nhạy với ánh sáng, có thể biến đổi

ánh sáng vào thành đại lượng điện

* Cấu tạo của Diode thu quang

Cũng giống như điốt bán dẫn, diode thu quang được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n Tuy nhiên vỏ diode có một miếng thuỷ tinh

để ánh sáng chiếu vào mối P - N

* Nguyên lý hoạt động:

Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, dòng điện ngược qua diode

tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode

* Ứng dụng của diode thu quang

Diode thu quang thường được sử dụng ở các máy ảnh (đo cường độ sáng), sử dụng trong các mạch điều khiển (kết hợp một điốt phát quang và một điốt thu quang

thành một cặp), các module đầu ra của các PLC…

Ngoài ra , diode quang còn được sử dụng để phát hiện ánh sáng, ranh giới độ rộng,

độ trong suốt

Diode phát quang ( Light Emitting Diode: LED)

Diode phát quang – LED (Light Emitting Diode) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại

* Cấu tạo của Diode phát quang:

Cũng giống như điốt bán dẫn, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n

* Nguyên lý hoạt động

Diode phát quang là diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 – 2,2V dòng qua Led khoảng 5mA đến 20mA

* Ứng dụng của điốt phát quang

Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện

Đặc biệt đèn LED được sử dụng nhiều để làm đèn chiếu sáng, đèn báo hiệu và đèn led quảng cáo

Diode tunnel:Diode tunnel được Leo Esaki phát minh vào năm 1958 và ông đã

nhận được giải thưởng Nobel năm 1973, đó là lý do tại sao nó còn được gọi là diode Esaki

Diode tunnel là một diode có tiếp giáp P-N pha tạp nặng Nó hoạt động trên nguyên tắc của hiệu ứng tunnel Do nồng độ pha tạp nặng, lớp tiếp giáp trở nên rất mỏng Điều này cho phép các electron dễ dàng thoát qua Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng tunnel hay hiệu ứng đường hầm

Diode tunnel có khả năng dẫn ngược và nó được xem là một thiết bị chuyển mạch nhanh Chúng được dùng trong các ứng dụng như bộ tạo dao động và bộ khuếch đại

vi sóng

Diode cầu:Diode cầu là diode dùng trong các mạch chỉnh lưu, nắn điện AC thành

điện DC trong toàn kỳ Chúng có cấu tạo gồm 4 diode chỉnh lưu thường nối với nhau thành một cầu

Diode Schottky:Diode Schottky, được đặt theo tên của một nhà vật lý người Đức

Walter H Schottky, là một loại diode bao gồm một điểm nối nhỏ giữa chất bán dẫn loại N và kim loại Nó không có lớp tiếp giáp P-N

Điểm cộng của diode Schottky là nó có điện áp chuyển tiếp rất thấp và chuyển mạch nhanh Vì không có đường giao nhau P-N, tốc độ chuyển mạch diode Schottky rất nhanh

Hạn chế của diode Schottky là nó có điện áp đánh thủng thấp và dòng rò ngược cao

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm

Dòng điện định mức: Là dòng điện hoạt động giới hạn của đi-ốt, nếu

đi-ốt làm việc với dòng điện cao hơn giá trị định mức này thì đi-ốt sẽ bị hỏng

Điện áp rơi trên diode khi phân cực thuận V F: Khi có dòng điện chạy qua đi-ốt thì giữa hai chân Anode và Cathode có một điện thế , điện thế này gọi là điện áp rơi trên diode gọi là V hay V Thông thường điện áp F AK

này có giá trị từ 0.3 đến 0.8 V

Tần số hoạt động: Là tần số đối đa đi-ốt có thể làm việc được Quá

tần số này thì đi-ốt sẽ hỏng

Điện áp ngược tối đa mà diode có thể chịu được: Trong mạch điện

thì đi-ốt thường phải làm việc ở cả chế độ phân cực thuận và chế độ phân cực nghịch Trong chế độ phân cực nghịch thì diode không dẫn nhưng nếu điện áp V (điện áp ngược ) quá lớn sẽ làm diode bị đứt hoặcKA

nổ thành than

Ứng dụng của diode

Mạch chỉnh lưu

Mạch chỉnh lưu là mạch chuyển đổi dòng xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) Việc chuyển đổi này là rất quan trọng đối với tất

cả các loại thiết bị điện tử gia dụng vì các thiết bị này chỉ sử dụng điện một chiều trong khi điện áp lưới là điện áp xoay chiều

Mạch chỉnh lưu bán kỳ có thể được tạo ra chỉ với một đi-ốt Ví dụ, nếu

điện áp đưa vào mạch là điện áp xoay chiều, dạng hình sin khi qua mạch chỉnh lưu bán kỳ thì phần điện áp âm sẽ bị xén đi

Mạch chỉnh lưu toàn kỳ sử dụng bốn đi-ốt để chuyển đổi những phần điện

áp âm trong tín hiệu AC thành các khối dương

Các mạch này là một thành phần quan trọng trong các bộ nguồn, biến điện áp xoay chiều 120/240VAC từ ổ cắm điện thành các điện áp DC, 5V, 12V, vv

Bảo vệ dòng điện ngược

Có bao giờ bạn cấp nguồn cho mạch bị sai cực tính vì nhầm lẫn giữa dây đen và dây đỏ chưa? Nếu vậy, nhờ một đi-ốt mà mạch của bạn vẫn còn sống Một đi-ốt được mắc nối tiếp với cực dương của nguồn điện được gọi là đi-ốt bảo vệ dòng ngược Đi-ốt này có nhiệm vụ chỉ cho phép dòng điện chảy theo chiều dương và nguồn điện chỉ cung cấp điện áp dương cho mạch

Ứng dụng đi-ốt này rất hữu ích khi đầu nối nguồn điện không được phân cực, làm cho bạn bị nhầm lẫn và vô tình kết nối nguồn âm với nguồn dương của mạch ngõ vào

Hạn chế của diode bảo vệ dòng ngược là nó sẽ gây ra một ít tổn thất điện áp do rơi áp điện áp phân cực thuận Điều này làm cho diode Schottky trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho đi-ốt bảo vệ dòng ngược

Các cổng logic

Các cổng logic đơn giản như NOT, AND, OR,…có thể được tạo ra từ đi-ốt

Ví dụ, một cổng OR hai ngõ vào có thể được xây dựng từ hai đi-ốt với các cực cathode được nối chung Ngõ ra của mạch logic cũng được đặt tại nút đó Bất cứ khi nào một trong hai ngõ vào (hoặc cả hai) có mức logic 1 (mức cao / 5V), ngõ ra của mạch cũng có mức logic 1 Khi cả hai ngõ vào có mức logic 0 (mức thấp / 0V), ngõ ra được kéo xuống mức thấp thông qua điện trở

Cổng AND được xây dựng theo cách tương tự Các cực anode của cả hai đi-ốt được kết nối lại với nhau, đó cũng chính là ngõ ra của mạch Khi

cả hai ngõ vào cùng có mức logic 1 thì cả 2 đi-ốt đều không dẫn điện và ngõ ra của mạch sẽ ở mức cao Nếu một trong hai ngõ vào mức thấp, dòng điện sẽ chạy từ nguồn 5V qua đi-ốt