cấu kiện điện tử

16/04/13 1 Tran Tien Phuc DH NT 1 Vật liệu điện tử Chất dẫn điện, bán dẫn điện, điện môI Chất bán dẫn nguyên chất và chất bán dẫn tạp chất Phân biệt độ dẫn điện của các chất bằng ph-ơng pháp cổ điển Vùng dẫn Vùng hoá trị c) Vùng dẫn Vùng hoá trị a) Vùng cấm Eg R() Dẫn điện Bán dẫn điện Cách điện a. Cấu trúc vùng năng l-ợng trong chất rắn tinh thể Vùng dẫn Vùng hoá trị b) 0Eg 2eV Tran Tien Phuc DH NT 2 b. Chất bán dẫn thuần Muốn có hạt dẫn tự do phải có năng l-ợng kích thích E kt > Eg làm phát sinh một cặp hạt dẫn nên n i = p i . Si Si Si Si Si Si Si Si Si + Vùng dẫn n i p i Vùng hoá trị 1,12eV Hai chất bán dẫn thuần điển hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) đều thuộc nhóm 4 của Bảng tuần hoàn. Si có Eg=1,12eV và Ge có Eg=0,72eV 16/04/13 2 Tran Tien Phuc DH NT 3 c. Chất bán dẫn tạp chất loại n Các điện tử dễ dàng nhận năng l-ợng kích thích bên ngoài để nhảy lên vùng dẫn và tham gia vào quá trình dẫn điện. Vùng dẫn Vùng hoá trị Mức tạp chất loại n Pha tạp chất thuộc nhóm 5 của BTH vào mạng tinh thể Ge hay Si với nồng độ khoảng 10 10 đến 10 18 nguyên tử/cm 3 ta có chất bán dẫn loại n. Mức tạp chất loại n nằm ở phía trên vùng cấm gần đáy vùng dẫn Hạt dẫn đa số là điện tử. Hạt dẫn thiểu số là ion d-ơng tạp chất n n >> p n Tran Tien Phuc DH NT 4 d. Chất bán dẫn tạp chất loại p Các điện tử dễ dàng nhận năng l-ợng kích thích bên ngoài để nhảy từ vùng hoá trị lên mức tạp chất loại p tạo nên điện tích tham gia vào quá trình dẫn điện. Vùng dẫn Vùng hoá trị Mức tạp chất loại p Pha tạp chất thuộc nhóm 3 của BTH vào mạng tinh thể Ge hay Si với nồng độ khoảng 10 10 đến 10 18 nguyên tử/cm 3 ta có chất bán dẫn loại p. Mức tạp chất loại p nằm ở phía d-ới vùng cấm gần đầu vùng hoá trị Hạt dẫn đa số là lỗ trống mang đt + Hạt dẫn thiểu số là điện tử mang đt - p p >> n p 16/04/13 3 Tran Tien Phuc DH NT 5 e. Vài hiện t-ợng vật lý th-ờng gặp Hiện t-ợng ion hoá nguyên tử ở nhiệt độ th-ờng, bán dẫn nguyên chất hay tạp chất đều bị ion hoá và có số hạt dẫn n hay p xác định đ-ợc dựa vào hàm Fermi -Dirac. ở trạng thái cân bằng thì tích số nồng độ hai loại hạt dẫn luôn là một hằng số: n n .p n = n p .p p = n i .p i = n i 2 = const Bán dẫn n có n n >> n i >> p n . Bán dẫn p có p p >> p i >> n p Hiện t-ợng tái hợp các hạt dẫn Tái hợp là quá trình chuyển dời các điện tử từ mức cao xuống thấp làm mất đi một cặp hạt dẫn. Sự tái hợp có liên quan đến thời gian sống của điện tích đã đ-ợc sinh ra và nó có quan hệ với tần số tác động nhanh của linh kiện điện tử. Chuyển động có gia tốc trôi của các hạt dẫn trong điện tr-ờng Khi có điện tr-ờng thì các hạt dẫn sẽ chuyển động có h-ớng để tạo nên dòng điện. Chuyển động khuếch tán Nếu trong khối bán dẫn có chênh lệch nồng độ điện tích không gian thì sẽ có hiện t-ợng khuếch tán làm cân bằng nồng độ. Thụng tin trờn mng Cht bỏn dn http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_b %C3%A1n_d%E1%BA%ABn Cht cỏch in http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA%A5t_c %C3%A1ch_%C4%91i%E1%BB%87n Cht dn in http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%ABn_% C4%91i%E1%BB%87n Tran Tien Phuc DH NT 6 16/04/13 4 Siêu dẫn • Chất siêu dẫn • http://vi.wikipedia.org/wiki/Si%C3%AAu_ d%E1%BA%ABn • Ống nanô cácbon • http://vi.wikipedia.org/wiki/%E1%BB%90n g_nan%C3%B4_c%C3%A1cbon Tran Tien Phuc DH NT 7 Tran Tien Phuc DH NT 8 16/04/13 5 Ứng dụng Tran Tien Phuc DH NT 9 Công nghệ vi mạch dựa hoàn toàn trên CNT: tất cả các yếu tố hoạt và kết nối được chế tạo bằng ống nanô Tran Tien Phuc DH NT 10 1 Tran Tien Phuc DHNT 1 Tính chất điện của một phần tử 1. Định nghĩa: Tính chất điện của một phần tử (hay linh kiện) thể hiện mối quan hệ giữa điện áp U trên hai đầu và dòng điện I chạy qua nó. a. Nếu quan hệ là U = I.R thì phần tử là một điện trở thuần R. Điện trở thuần phát nhiệt khi có dòng điện chạy qua (hiệu ứng J) và không có quán tính. b. Nếu quan hệ là U = L. dI/dt thì phần tử là một cuộn dây có điện cảm L. Cuộn điện cảm lý t-ởng (R = 0) thì không tiêu hao năng l-ợng và có quán tính. c. Nếu quan hệ là I = C. dU/dt thì phần tử là một tụ điện có điện dung C . Tụ điện lý t-ởng (R = ) thì không tiêu hao năng l-ợng và có quán tính. Tran Tien Phuc DHNT 2 nhận dạng linh kiện điện tử cơ bản Bình th-ờng điện trở có dạng hình trụ, trên thân có 4 vạch màu. Ba vạch đầu thể hiện trị số điện trở. Vạch thứ 4 thể hiện sai số. Đen: 0; Nâu: 1; Đỏ: 2; Cam: 3; Vàng: 4; Xanh: 5; Xanh lơ: 6; Tím: 7; Xám: 8; Trắng: 9 Những điện trở b iến đổi (còn gọi là chiết áp) t h-ờng có ba chân. Con chạy nối với chân ở giữa. Điện trở công nghệ lắp dán 2 Tran Tien Phuc DHNT 3 Tran Tien Phuc DHNT 4 3 Tran Tien Phuc DHNT 5 Tran Tien Phuc DHNT 6 nhận dạng linh kiện điện tử cơ bản Tụ điện có trị số nhỏ hơn 1F th-ờng làm bằng gốm (sứ), giấy, mica Khi dùng không cần chú ý cực tính. Tụ điện có trị số lơn hơn 1F th-ờng làm bằng giấy có tẩm hóa chất (gọi là tụ hóa) Khi dùng tụ hóa cần chú ý cực tính điện áp. Trị số có thể ghi trực tiếp nếu hay theo luật với ba chữ số. Hai chữ số đầu là số có nghĩa. Chữ số thứ ba là hệ số mũ. Đơn vị tính là pF. Ví dụ trên tụ ghi 203 -> 20nF 4 Tụ hóa Tran Tien Phuc DHNT 7 Các loại tụ điện Tran Tien Phuc DHNT 8 5 Xem phim về cách dùng tụ hóa và phòng ngừa tai nạn • Capacitor Explosions • Capacitor Replacement Tutorial • Exploding Capacitor in super slow motion Tran Tien Phuc DHNT 9 Tran Tien Phuc DHNT 10 nhËn d¹ng linh kiÖn ®iÖn tö c¬ b¶n BiÕn ¸p trong m¹ch ®iÖn tö [...]... áp tạo cao áp (HV) cho đèn hình Tran Tien Phuc DHNT 13 Một số linh kiện điện tử khác Tran Tien Phuc DHNT 14 7 Đèn huỳnh quang Khi ch-a đ-ợc cấp điện l-ới? Khi đ-ợc cấp điện l-ới? Những khuyết điểm của chấn l-u dùng cuộn cảm? Thay thế bằng chấn l-u điện tử? Ưu điểm của chấn l-u điện tử? Thay thế công tắc cơ học bằng công tắc điện tử (cảm ứng, điều khiển từ xa) Tự động đóng, cắt theo c-ờng độ sáng... Giá trị điện áp sau chỉnh l-u đo bằng đồng hồ khi hở mạch U rao 2U 2 2U D - Điện áp ng-ợc trên mỗi đi ốt? Tran Tien Phuc DH NT 14 7 16/04/13 Mạch chỉnh l-u ở Phòng thí Nghiệm Kỹ thuật điện tử Đi ốt Cực K và A của các đi ốt? Lối vào xoay chiều? Nếu sai điểm đấu lối vào? Nếu sai giá trị điện áp lối vào? Lối ra một chiều? Có gì chú ý đối với tụ điện? Nếu mắc sai tụ điện? Đi ốt Tụ điện +/-... điện tr-ờng ngoài p Etx p n Etx p n Eng Ikt Khi điện tr-ờng ngoài và điện tr-ờng tiếp xúc ng-ợc nhau chúng có xu h-ớng triệt tiêu nhau làm vùng chuyển tiếp (vùng nghèo điện tích) hẹp lại, hàng rào thế giảm nên sự khuếch tán xẩy ra mạnh hơn -> có dòng điện chạy qua lớp tiếp giáp -> ta nói đi ốt phân cực thuận n Eng Ikt Khi điện tr-ờng ngoài và điện tr-ờng tiếp xúc cùng chiều nhau chúng có xu h-ớng... phần tử phi tuyến điển hình mà ta sẽ học sau Tran Tien Phuc DHNT 11 Một số kiến thức liên quan Thế, dòng nạp vào tụ C I U t Tụ điện C là phần tử tuyến tính hay phi tuyến? Dùng phép đo điện trở để kiểm tra chất l-ợng tụ điện đ-ợc không? Dùng phép đo điện trở để so sánh điện dung hai tụ? Thế cực đại, dòng cực tiểu? 220VAC Vì sao một vòng dây ở mỏ hàn xung thì phát nhiệt rất mạnh? Một vòng mạch kín... tử tuyến tính a Đặc tuyến Vôn - Ampe là một đ-ờng thẳng b Tuân theo nguyên lý chồng chất c Không phát sinh thành phần tần số lạ khi làm việc với tín hiệu điện xoay chiều Với các phần tử phi tuyến thì ng-ợc lại: a Đặc tuyến Vôn - Ampe là một đ-ờng cong b Không tuân theo nguyên lý chồng chất c Luôn phát sinh thành phần tần số lạ khi làm việc với tín hiệu điện xoay chiều Đi ốt, tranzito là các phần tử. .. thủng vì nhiệt PAcf - Tần số giới hạn của điện áp hay dòng điện trong mạch fmax Tham số định mức chủ yếu (để đánh giá chất l-ợng và phạm vi ứng dụng của điốt) - Điện trở một chiều Rđ=UAK/IA - Điện trở vi phân (xoay chiều) rđ = UAK / IA = UT / (IA+ Is ) Trên nhánh thuận rđth nhỏ Trên nhánh ng-ợc rđngc lớn Sự chênh lệch càng lớn tính chất chỉnh l-u càng tốt - Điện dung tiếp giáp p-n ở tần số cao dung... 1010 nn 1015 ở điều kiện tiêu chuẩn, nhiệt độ phòng (27 oC) điện áp Utx của tiếp giáp p-n dùng Ge đạt khoảng 0,3V và dùng Si đạt khoảng 0,6V Điện áp tiếp xúc p-n đ-ợc ứng dụng làm pin quang điện Mặt ghép p-n đ-ợc ứng dụng làm đi ốt bán dẫn Tran Tien Phuc DH NT p n p n Ikt Itr Etx utx Anốt K tốt 1 Hin tng xy ra mt tip xỳc Tran Tien Phuc DH NT 2 1 16/04/13 b Mặt ghép p-n khi có điện tr-ờng ngoài p... thí nghiệm Biến áp nguồn có sơ cấp nối vào điện l-ới 220VAC Thứ cấp nối qua ckuyển mạch K1 dẫn vào hai phần thí nghiệm khác nhau Tran Tien Phuc DH NT 16 8 16/04/13 Mạch chỉnh l-u và ổn áp (thí Nghiệm Kỹ thuật điện tử) Những linh kiện nào làm nhiện vụ chỉnh l-u? Số đi ốt trong mỗi mạch chỉnh l-u? Tụ lọc sau đi ốt chỉnh l-u? Số tụ lọc và cách mắc? Mạch điện tiếp theo? Tran Tien Phuc DH NT I IDz... cực, vạch màu ở phía cực Ka tốt Loại đi ốt kép có ba cực, linh kiện đóng vỏ nhtranzito Loại đi ốt cầu có bốn cực điện đ-ợc đánh dấu +, và ghi chữ AC hay ~ Tran Tien Phuc DH NT 7 Những dạng đi ốt đặc biệt Để chỉnh l-u dòng điện lớn hàng trăm A, đi ốt đ-ợc chế tạo có vỏ bọc ngoài bằng kim loại và tạo dáng phù hợp nhằm giải nhiệt tốt, dây dẫn điện vít bằng đinh ốc chứ không hàn Tran Tien Phuc DH NT 8 4... Giá trị trung bình điện áp trên tải: U 0 =0,9U 2 Giá trị trung bình của dòng điện trên tải: It=U 0/Rt Dòng qua mỗi đi ốt Ia1=Ia2=It/2 Đánh giá độ bằng phẳng bằng hệ số đập mạch: qn=Unm / Uo Tran Tien Phuc DH NT 10 5 16/04/13 Unm là biên độ sóng có tần số n m là số pha chỉnh l-u Lấy n=1 và m=2 ta có: q1 U1m 2 2 0,67 U0 m 1 Điện áp ng-ợc cực đại trên mỗi đi ốt bằng tổng điện áp cực đại trên . Tien Phuc DHNT 1 Tính chất điện của một phần tử 1. Định nghĩa: Tính chất điện của một phần tử (hay linh kiện) thể hiện mối quan hệ giữa điện áp U trên hai đầu và dòng điện I chạy qua nó. a. Nếu. 16/04/13 1 Tran Tien Phuc DH NT 1 Vật liệu điện tử Chất dẫn điện, bán dẫn điện, điện môI Chất bán dẫn nguyên chất và chất bán dẫn tạp chất Phân biệt độ dẫn điện của các chất bằng ph-ơng pháp cổ điển Vùng. thì phần tử là một điện trở thuần R. Điện trở thuần phát nhiệt khi có dòng điện chạy qua (hiệu ứng J) và không có quán tính. b. Nếu quan hệ là U = L. dI/dt thì phần tử là một cuộn dây có điện cảm