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

Vì các linh ki n này có nhi u trên th tr ng và giá r.

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

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

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

gi ng d y môn công ngh Mong các đ ng chí đ ng nghi p tham gia góp ý

Tôi xin chân thành c m n

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

PH N II

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 n t

i n t

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

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

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

Ith

1 2

3 4

5

Uth

Ung Ungmax Ung cp 0

D

R

U

V1 10V R1 DIODE

D

R

U

V1 10V R1 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

+ 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

D1

b i t phát quang (LED)

- 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:

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:

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)

- 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

C C

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 E1 phân c c thu n cho ti p giáp E - B

+ Ngu n E2 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 E1 t i b xung

- Dòng đi n t t c c âm ngu n E1 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 E1 phân c c thu n cho l p ti p giáp E - B

+ Có ngu n 1 chi u E12 phân c c ng c cho l p ti p giáp B – C

+ Ngu n E2 > E1

A K

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

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 :

K t qu ki m tra l p 12A4 :

PH N III

K T LU N – NGH 1- K T LU N:

Qua bài gi ng trên h c sinh đã ph n nào hi u giá tr c a vi c v n d ng ki n 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 đã có sãn s đ Vì các linh ki n này có nhi u trên th tr ng và giá r Nh v y gi d y c a giáo viên s đ t hi u qu

cao h n

2- NGH : Nhà tr ng c n b sung thêm các linh ki n nh : Diod, Tranzit, Triac,

Lào cai , Ngày 25 tháng 12 n m 2010

Ng i vi t

L ng V n Th ng

TÀI LI U THAM KH O

1 LINH KI N BÁN D N VÀ VI I N T

Nhà giáo : Võ Th ch S n- i h c bách khoa Hà N i

2 V VÀ THI T K M CH IN V I ORCAD 10 Vi t Hùng V , Tr n Th Hoàng Oanh,

u T ng Hi n

3 SÁCH CÔNG NGH L P 12 Tr n Ng c Khánh, Ph m Th Ph ng -

NXBGD