tìm hiểu kiến thức các linh kiện bán dẫn trong thực tế

1 S GIÁO DC VÀ ÀO TO LÀO CAI Trng THPT s 2 TP Lào Cai ====== * * * ====== SÁNG KIN KINH NGHIM Tên đ tài : " Tìm hiu kin thc các linh kin bán dn trong thc t” H tên : Lng Vn Thng n v : T vt lý – Công ngh Trng THPT s 2 TP Lào Cai Nm hc : 2010 – 2011 2 PHN 1 T VN  Môn công ngh là mt phân môn có s gi thc thc hành tng đi nhiu và nó cng là phân môn ph tr cho các môn hc chính . T tng suy ngh ca hc sinh ch tp chung vào các môn chính đ thi vào các trng đi hc . Còn hc môn công ngh ch là đ hoàn thành chng trình và đ đim đ d thi tt nghip . Cho nên vic ging dy môn này thc s là khó khn khi lên lp nu giáo viên qun lý lp không tt và không đi mi phng pháp khi ging dy . Trong chng trình có rt nhiu bài thc hành gn gi vi thc t nu giáo viên không thng xuyên t chc các gi thc hành mà li tng vic dy lý thuyt thì các em thc s là chán hc môn này . Vì l đó trong quá trình ging dy môn công ngh tuy kinh nghim cha có nhiu nhng tôi mnh dn đa ra mt s ý kin mang tính đi mi phng pháp ging dy sao cho khi dy hc môn công ngh hc sinh s hng thú hn và tích cc hn, Vi tiêu đ “Giúp hc tìm hiu kin thc các linh kin bán dn trong thc t” Ý kin ca tôi đa ra tuy cha đc sâu sc nhng cng phn nào nói nên đc nhng vn đ cn khc phc và cn vn dng trong quá trình ging dy môn công ngh . Mong các đng chí đng nghip tham gia góp ý kin xây dng cho bài sáng kin kinh nghim ca tôi đc chn vn hn . Tôi xin chân thành cm n 3 I - C s lý lun : : Trong quá trình ging dy, khi tip xúc vi hc sinh , yêu cu hc sinh phi hiu các thit b đin nào trong thc t hay phi s dng linh kin bán dn . Các em rt lúng túng, s st khi phi k tên các thit b đin trong gia đình có dùng linh kin bán dn và ti sao phi dùng dùng chúng . Nm bt đc tình hình đó nên vic ch đng ca ngi giáo viên phi hng dn ch bo các em nm bt kin thc thc t chu đáo, c th nhng yêu cu nh trên trong tng tit dy . Sau mi bài dy cn có kim tra, đánh giá rút kinh nghim . II- c s thc tin : Qua ging dy nhiu nm  lp 12 cho thy đ hc sinh hiu rõ công dng, ng dng ca linh kin bán dn đi vi tng lnh vc thì ta phi giúp các em tìm hiu và nghiên cu thêm các ni dung sau: 1- Khái nim v linh kin bán dn. 2- Các phn t bán dn. 3- Kim tra đánh giá hc sinh. III- i tng nghiên cu : Hc sinh lp 12 IV- Thi gian thc hin : Hc k I nm hc 2010-2011 . 4 PHN II CÁC NI DUNG  TÀI 2.1 -KHÁI NIM V CHT BÁN DN 2.1.1 Khái nim Cht bán dn là cht trung gian gia cht dn đin và cht cách đin. Cht bán dn thng gp trong k thut là Gécmany (Ge), Silíc (Si), Indi (In)… 2.1.2 c đim ca cht bán dn. - in tr ca cht bán dn gim khi nhit đ tng và ngc li. - in tr ca cht bán dn thay đi theo đ tinh khit ca cht bán dn do đó nu pha tp cht vào trong cht bán dn thì có th thay đi đc đin tr ca cht bán dn. - Giá tr đin tr ca cht bán dn thay đi theo cng đ ca ánh sáng chiu vào. 2.2. CÁC PHN T BÁN DN 2.2.1. Các cht bán dn thông dng. Ge 1. Cht bán dn loi P (Positive) (Còn đc gi là bán dn dng hay bán dn l trng) - Nu pha vào tinh th Ge tinh khit 1 lng nh In, (cht In có 3 đin t hoá tr lp ngoài Ge In Ge cùng) thì s tng mt đ l trng lên rt nhiu trong mng tinh th. - Trong mng tinh th Ge - In mi nguyên t ca In liên kt vi 4 nguyên t Ge xung quanh Ge In bng 3 vòng liên kt, nên còn thiu 1 đin t, tc là nó đã d ra 1 l trng. Vy l trng này không phi do 1 đin t tách ra khi vòng liên Mng tinh th Ge - In kt mà do có s pha trn ca tp cht. - Cht bán dn có mt đ l trng nhiu hn hn mt đ đin t t do nên cht bán dn này gi là cht bán dn l trng Ge 2. Cht bán dn loi N (Negative) (Còn đc gi là bán dn âm hay bán dn đin t) - Nu pha vào tinh th Ge tinh khit 1 lng Ge As Ge nh As, (cht As có 5 đin t hoá tr lp ngoài cùng) thì s tng mt đ đin t lên rt nhiu trong mng tinh th. - Trong mng tinh th Ge - As mi nguyên t Ge As ca As liên kt vi 4 nguyên t Ge xung quanh bng 4 vòng liên kt, nên còn tha 1 đin t th Mng tinh th Ge - As L  tr  ng    i  nt  i nt  5 5 liên kt yu t vi ht nhân và d dàng tách ra khi liên kt. Vy đin t này là do có s pha trn ca tp cht. - Cht bán dn có mt đ đin t nhiu hn hn mt đ l trng nên cht bán dn này gi là cht bán dn đin t 2.2.2 Diode (đit) bán dn 1. Cu to a. Ký hiu và hình dng ca it * Ký hiu * Hình dng K A D D1 DIODE A K b. Cu to - it có cu to gm 2 ming bán dn loi P và N ghép li vi nhau.  gia 2 cht bán dn hình thành lp tip giáp P - N.  điu kin bình thng thì lp tip giáp nh hàng rào ngn cách không cho đin t và l trng tái hp vi nhau. -  hình v kí hiu quy c: đu P ca ming ghép gi là Ant (A), đu N ca ming ghép gi là Katt (K). Lp tip giáp N P 2. c tính Vôn - Ampe. * Khái nim: Biu th quan h bng đ th gia dòng đin chy qua it và đin áp đt gia Ant và Katt ca it đó. *  th - Phân cc thun: t dng ngun vào dng ca iôt (Anôt), còn âm ngun vào âm ca iôt (Ktôt), lúc này đit m cho dòng đin chy qua. - Phân cc ngc: t dng ngun vào âm ca iôt (Ktôt), còn âm ngun vào dng ca iôt (Anôt), lúc này đit khoá không cho dòng đin chy qua. 6 Ith 1 2 3 4 5 Uth Ung Ungmax Ung cp 0 D R U + V1 10V R11k D1 DIODE D R U + V1 10V R11k D1 DIODE * Nhánh Thun: Um Ing - Phân áp thun, it m cho dòng đin chy qua. - Khi đt 1 đin áp là Um vào it thì đng đc tính có dng Parabol (1). - Khi tng đin áp thun thì đng đc tính gn nh đng thng (2) Lúc này đin tr thun ca it rt nh. * Nhánh ngc: - Phân áp ngc, it khoá, ch có dòng đin rò rt nh chy qua. - Khi tng đin áp ngc thì dòng rò tng chm. Khi đin áp ngc  mc cho phép thì dòng rò gn nh không đi, đng đc tính là đng (3) - Khi tng đin áp ngc đn giá tr Umax thì dòng rò tng nhanh (4) và cui cùng it b đánh thng (5) * Kt lun: - Mun it m thì phân cc thun - Mun it khóa thì phân cc ngc bng cách đt đin áp ngc lên D nhng không đt đin áp quá ln s phá hng D. 3. Tính chnh lu ca it bán dn. - Chuyn tip P - N là b phn quan trng nht ca tip xúc gia 2 bán dn khác loi. Tu theo đin áp đt vào theo chiu thun hay ngc mà nó có đc tính khác nhau. + Khi phân cc thun, chuyn tip P - N hp, đin tr R nh, dòng đin I ln và tng nhanh theo đin áp U. + Khi phân cc nghch, chuyn tip P - N m rng, đin tr R rt ln, dòng đin rt nh và ít thay đi theo đin áp U. - Nh vy: Chuyn tip P - N dn đin theo 2 chiu không ging nhau, nu có đin áp xoay chiu đt vào thì nó ch dn đin ch yu theo 1 chiu. Ta gi đó là tính cht van hay đc tính chnh lu ca it. 4. c tính k thut. Mt it có các thông s k thut cn bit khi s dng là: + Cht bán dn dùng đ ch to. + Dòng đin thun - nghch cc đi + Dòng đin bão hoà 7 + in áp nghch cc đi. 5. Cách th it * Kim tra cht lng it: Dùng đng h vn nng (thang đo đin tr) hoc đng h Ômmét đ kim tra - Cách th: + Vn núm xoay v R x 1 + u 2 que đo vi 2 cc it. Ln lt đo đu que đo đ tìm đc 2 giá tr đin tr khác nhau. + in tr có giá tr khong vài trm kilô ôm gi là đin tr ngc Rng + in tr t vài chc đn vài trm ôm có khi ti vài KΩ gi là đin tr thun Rth - Kt lun: + Rng càng ln hn so vi Rth càng tt + Nu Rng ≈ Rth thì it b hng * Xác đnh cc cho it Nu it còn tt nhng không có ký hiu đ phân bit cc thì dùng đng h vn nng (thang đo đin tr) hoc đng h Ômmét đ xác đnh. - Vn núm xoay v R x 1 - u 2 que đo vi 2 cc đ phân cc cho it - Nu giá tr đin tr đo đc khong vài trm kilô ôm thì có ngha là lúc này đit đang đc phân cc ngc. Ta kt lun: Chân đu v phía cc dng pin trong đng h là cc âm it (K) Chân đu v phía cc âm pin trong đng h là cc dng it (A) - Ngc li: Nu giá tr đin tr đo đc ch khong vài chc đn vài trm ôm thì có ngha là lúc này đit đang đc phân cc thun. Ta kt lun: Chân đu v phía cc dng pin trong đng h là cc dng it (A) Chân đu v phía cc âm pin trong đng h là cc âm it (K) ánh du các cc đ thun li trong quá trình làm vic sau này. 6. Các loi iôt khác a. it Zener - it Zener có cu to ging it thng nhng các cht bán dn đc pha tp cht vi t l cao hn đit thng. it zener thng đc s dng trong các mch n áp. - Ký hiu: Hình dng P N D1 ZENER P N P N b. it phát quang (LED) -  mt s cht bán dn đc bit khi có dòng đin đi qua thì có hin tng phát ra ánh sáng (bc x quang) 8 - Tu theo cht bán dn mà ánh sáng phát ra có màu khác nhau. Da vào tính cht này ngi ta ch to ra các đèn LED khác nhau. - Ký hiu: A K D1 LED1 c. it bin dung - Là loi linh kin bán dn 2 cc có chuyn tip P - N đc ch to 1 cách đc bit sao cho đin dung ca nó thay đi nhiu theo đin áp ngc đt vào. - ng dng: mch t đng điu chnh tn s cng hng, trong các b khuch đi tn s hoc nhân tn… - Ký hiu: AK D2 VARACTOR d. it Tunen - Là loi linh kin bán dn 2 cc có chuyn tip P - N có nng đ tp cht cao. - ng dng: Dùng trong các mch khuch đi, to dao đng siêu cao tn. - Ký hiu: A K D2 DIODE 2.2.3. Tranzitor 1. Cu to - TZT là 1 linh kin đin t đc ghép li t 3 lp bán dn, sao cho 2 lp lin nhau khác loi, to thành 2 tip giáp P - N - Tu theo cách sp xp các vùng bán dn mà ta có 2 loi TZT là loi PNP và NPN. - Min th nht ca TZT đc gi là min Emittor, min này đc pha vi nng đ tp cht ln nht. Cc ni vi min này đc gi là cc Emittor (ký hiu: E) - Min th hai ca TZT đc gi là min Base, min này đc pha vi nng đ tp cht nh nht. Cc ni vi min này đc gi là cc Base, (ký hiu: B) - Min th nht ca TZT đc gi là min Colector, min này đc pha vi nng đ tp cht trung bình. Cc ni vi min này đc gi là cc Colector (ký hiu: C) - Loi TZT PNP đc gi là TZT thun, gm 1 ming bán dn N  gia và 2 ming bán dn P  2 bên. (hình a). Ký hiu vi mi tên  cc E có chiu đi vào ch chiu đi ca dòng đin trong cht bán dn. (hình c) 9 - Loi TZT NPN đc gi là TZT ngc, gm 1 ming bán dn P  gia và 2 ming bán dn N  2 bên. (hình b). Ký hiu vi mi tên  cc E có chiu đi ra ch chiu đi ca dòng đin trong cht bán dn. (hình d) P N P N P N E C E C B B Hình a Hình b BB E E C C Hinh c Hinh d Q3 PNP Q2 NPN 2. Nguyên lý làm vic - Xét 1 TZT thun PNP đu theo kiu mch cc gc chung. + Ngun E 1 phân cc thun cho tip giáp E - B + Ngun E 2 phân cc nghch cho tip giáp B - C. Có phân cc đúng nh vy thì TZT mi làm vic đc. - Tiép giáp EB đc phân cc thun nên l trng t vùng phát chy sang vùng gc, đin t tha t vùng gc chy sang phát tái hp vi l trng. - Ngi ta ch to sao cho s l trng vùng phát rt nhiu so ví s đin t tha  vùng gc. - Các đin t t cc âm ngun E 1 ti b xung. - Dòng đin t t cc âm ngun E 1 vào vùng gc sinh ra dòng gc t cc gc ra âm ngun  1 TZT làm vic đc thì đng thi phi có các điu kin sau: + Có ngun 1 chiu E 1 phân cc thun cho lp tip giáp E - B + Có ngun 1 chiu E 12 phân cc ngc cho lp tip giáp B – C + Ngun E 2 > E 1 2.2.4. Thyritor 10 AK G SCR1 SCR  1 TRT m cho dòng đin chy qua thì phi có các điu kin sau: + Phân cc thun cho TRT (Cc dng ngun ni vi Anot, cc âm ngun ni vi Ktôt) + Có xung dng đt vào cc điu khin G 2.2.5. Triac A1 A2 G Q5 TRIAC Triac có tác dng nh 2 TRT mc song song ngc, cho nên nó m cho dòng đin đi qua theo c 2 chiu, nu có xung đt vào cc điu khin G 2.2.6 – KT QU KIM TRA ÁNH GIÁ HC SINH. Sau khi gii thiu xong các linh kin bán dn và các loi s cu to và nguyên lý làm vic ca tng linh kin trong thc t tôi đã tin hành kim tra đánh giá hc sinh vi ni dung sau : Câu 1 : Công dng ca Diode (đit) bán dn ? Câu 2 : Công dng ca Tranzito ? Câu 3 : Ti sao trong các thit b đin gia dng ( ti vi , đu đa , máy tính ) li phi s dng Diode (đit) bán d,Tranzito . Kt qu kim tra lp 12A2 : TS HS Gii Khá TB Yu Kém 41 11 28 2 0 0 [...]... th c trong bài h c vào th c t cu c s ng h n và làm cho các em h ng thú tìm tòi và bi t khai thác ki n th c v các linh ki n bán d n: Diode, Tranzito, Triac, Thyritor, các em có th s u t m các linh ki n và l p thành m ch th c hành khi ã có sãn s này có nhi u trên th tr Vì các linh ki n ng và giá r Nh v y gi d y c a giáo viên s t hi u qu cao h n 2- NGH : Nhà tr Thyritor ng c n b sung thêm các linh. .. n 2- NGH : Nhà tr Thyritor ng c n b sung thêm các linh ki n nh : Diod, Tranzit, Triac, bài th c hành c a các em h c sinh c phong phú và a d ng h n Lào cai , Ngày 25 tháng 12 n m 2010 Ng L i vi t ng V n Th ng 11 TÀI LI U THAM KH O TT Tên tài li u Tên tác gi Nhà giáo : Võ Th ch S n- 1 LINH KI N BÁN D N VÀ VI I N T 2 V VÀ THI T K M CH IN V I ORCAD 10 i h c bách khoa Hà N i Vi t Hùng V , Tr n Th Hoàng . phi hiu các thit b đin nào trong thc t hay phi s dng linh kin bán dn . Các em rt lúng túng, s st khi phi k tên các thit b đin trong gia đình có dùng linh kin bán dn và. ng dng ca linh kin bán dn đi vi tng lnh vc thì ta phi giúp các em tìm hiu và nghiên cu thêm các ni dung sau: 1- Khái nim v linh kin bán dn. 2- Các phn t bán dn. 3-. thc trong bài hc vào thc t cuc sng hn và làm cho các em hng thú tìm tòi và bit khai thác kin thc v các linh kin bán dn: Diode, Tranzito, Triac, Thyritor, các em có th su tm các