Bài giảng kỹ thuật điện phần 2 hệ thống điện tử tương tự và số

Phần 2 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ KỸ THUẬT ĐIỆN 1 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ n CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN n KHUẾCH ĐẠI TRANSITOR n KHỐI TƯƠNG TỰ VÀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN n ĐIỆN TỬ SỐ 2 CHƯƠNG 7: CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE Chất bán dẫn - tồn tại dưới dạng tinh thể rắn. - độ dẫn điện nằm giữa độ dẫn điện chất dẫn điện và ca ́ ch điện; dải độ dẫn điện nằm trong khoảng 10 -6 ®10 -5 S/m. - Chất bán dẫn quan trọng nhất là Silic, có hóa trị 4 Lỗ trống - khi một điện tử tham gia liên kết hóa trị bị khuyết (bứt ra khỏi liên kết), chỗ khuyết đó được gọi là lỗ trống; lỗ trống mang điện tích dương 3 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE 4 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE QUÁ TRÌNH DẪN ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN n Cả lỗ trống và điện tử đều tham gia vào quá trình dẫn điện của chất bán dẫn (lỗ trống và điện tử tự do còn được gọi chung là các hạt dẫn- carriers) n Chiều dòng điện trong chất bán dẫn cùng với chiều chuyển động của các lỗ trống và ngược với chiều chuyển động của các điện tử Chiều dòng điện (a) Chiều dòng điện (b) 5 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE CHẤT BÁN DẪN THUẦN, CHẤT BÁN DẪN LOẠI P VÀ N n Chất bán dẫn thuần (không có tạp chất): có ít hạt dẫn, chất cách điện (ở 0K) và dẫn điện kém (ở nhiệt độ pho ̀ ng). n Chất bán dẫn không thuần (thêm tạp chất): chứa một số lượng mong muốn các lỗ trống, điện tử tự do. + Bán dẫn loại P : thêm vào bán dẫn thuần (hóa trị 4)một lượng nhỏ ca ́ c tạp chất hóa trị 3 như In, Ga; lỗ trống là hạt dẫn đa số, điện tử la ̀ thiểu số + Bán dẫn loại N : thêm vào bán dẫn thuần (hóa trị 4) một lượng nhỏ ca ́ c tạp chất hóa trị 5 như As: điện tử la ̀ ha ̣ t dẫn đa số, lỗ trống là thiểu số 6 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE 7 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE n DIODE BÁN DẪN Tiếp giáp P-N : hình thành khi cho chất bán dẫn P và N tiếp xúc công nghệ với nhau Diode : Tiếp giáp P-N nối với mạch điện ngoài được gọi là diode bán dẫn. Ký hiệu Diode thực Ký hiệu Diode lý tưởng Cấu trúc vật lí cu ̉ a Diode Tiếp xúc kim loại 8 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE n Đặc điểm 1. Khi đặt điện áp V >0, diode được phân cực thuận, quan hệ do ̀ ng điện và điện áp đặt lên Diode là 2. Khi điện áp V<0, diode được phân cực ngược, dòng điện nhỏ qua diode gọi là dòng điện ngược bão hòa (diode lí tưởng coi dòng này bằng 0); khi tăng điện áp ngược đến một giá tri ̣ diode sẽ bị đánh thủng / ( -1); 0.025V; =1 T S T V V I I e V h h = = Tiếp giáp pn khi phân cực (a) Cấu trúc vật lý (b) Ký hiệu diode bán dẫn 9 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT BÁN DẪN, DIODE n Đặc tuyến V-A diode thực n Đặc tuyến V-A diode lí tưởng Phá hỏng Đánh thủng ngược Phá ho ̉ ng Dòng điện lớn nhất Phân cực thuận Phân cực ngược (Điện áp đánh thủng) Tắt(OFF) Mở(ON) 10 [...]... TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n Quan hệ các đại lượng dòng điện ở chế độ tích cực iE = iC + iB n n iC = biB iC = aiE Hệ số khuyếch đại dòng điện gốc chung a =0,9-0,98 Hệ số khuyếch đại dòng điện phát chungb =5-900 b= a 1-a ;a = b 1+b Hiện tượng rò dòng điện (bé) Dòng điện rò ICB0 khi đầu E hở nên: iC = aiE + I CB 0 Dòng điện rò ICE0 khi đầu B hở nên: iC = b iB + I CE 0 n 23 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR... diode lí tưởng mắc nối tiếp điện áp mở(ngưỡng) 0.6V được sơ đồ b 12 2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC DIODE VÍ DỤ: Diode lí tưởng n ̣ Sử dung định luật LKA cho hai vòng ta được v1 = vD + 0.6 +2 và n ® vo = 2 điện áp đặt trên diode là: vD = v1 - 2. 6 Điều kiện để diode dẫn là vD > 0 ® v1 > 2. 6V 13 3 MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC n Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ: Diode lí tưởng Điện trở tả i Diode đóng mạch... Transistor β=80 24 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n 1 CÁC CÁCH MẮC TRANSISTOR: Transistor có thể mắc theo 3 kiểu B chung, C chung, E chung tùy thuộc vào cực nào tham gia cả cực vào và ra Mắc chung gốc: 25 CÁCH MẮC TRANSISTOR 2 Mắc chung phát: 3 Mắc chung góp: 26 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n ĐẶC TUYẾN V-I CỦA TRANSISTOR 27 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 28 KHÁI... CỰC (BJT) Điện áp dọc transistor 1 2 VCC Điện áp trên RC 3 8 VCC Điện áp rơi trên RE 18 VCC 1 R 3 C Từ điểm làm việc Q; ICQ,IBQ® RC = RE = R2 @ 3VCC 8 I CQ ( VCC 8 I CQ + I BQ ) = 0.7 + (VCC / 8 ) 5 I BQ VCC b 8 (1 + b ) I CQ R1 @ VCC - VB ( 7VCC / 8 ) - 0.7 = 6 I BQ 6 I BQ 31 2 KHUYẾCH ĐẠI TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 1 KHUYẾCH ĐẠI KIỂU PHÁT CHUNG (CE) Phần phát của mạch điện là chung cho mạch vào và... mạch điện là chung cho mạch vào và ra (tín hiệu vào hai cực BE, lấy ra ở hai cực CE) Điện áp xoay chiều ra khuếch đại Điện trở tả i Tụ rẽ Nguồn xoay chiều Đất Sơ đồ tương đương: n Ngắn mạch tất cả các nguồn một chiều ̣ n Sử dung sơ đồ tương đương của transistor tín hiệu nhỏ 32 KHUYẾCH ĐẠI PHÁT CHUNG Đất RB = R1 || R2 = v1 = vp = Ai = R1R2 R1 + R2 vS Rin RS + Rin iL - g m (r0 || RC )(rp || RB... hở ma ̣ch 14 3 MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC n Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ Thứ cấp Sơ cấp Diode lí tưởng Máy biến áp lí tưởng Diode lí tưởng (Nửa chu kỳ dương) (Nửa chu kỳ âm) 15 3 MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC Chỉnh lưu cả chu kỳ (a) mạch điện, (b) mạch điện cho nửa chu kỳ dương và âm, (c) Điện áp đầu ra sau chỉnh lưu n Mạch chỉnh lưu cầu: 16 3 MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG... Early: 29 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) n Sơ đồ tương đương của BJT khi làm việc với tín hiệu nhỏ gm :Điện dẫn truyền của transistor VT điện áp tương đương của nhiệt độ, VT=kT/q= 25 .86x10-3V (T=300K) ro :Tổng trở ra của transistor I gm = d iC d vBE di 1 = C ro d vCE rp = DvBE DiB = Q = Q = Q CQ VT I CQ VA DiC DvBE DiB DiC vp = DvBE = rp DiB @ Q d iC d iB Q 1 b = gm gm Mạch điện tương. .. dùng tụ điện Diode lí tưởng Tụ lo ̣c Trở tả i 17 3 MẠCH ĐIỆN CHỈNH LƯU DÙNG DIODE, MẠCH LỌC Tụ nạp Hằng số thời gian Tụ phóng Chỉnh lưu với tụ lọc (a) Mạch điện (b) dòng điện ra với tụ lọc (c) Cấu hình mạch điện khi tụ nạp và phóng 18 CHƯƠNG 8: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 1 Cấu tạo: Ba lớp bán dẫn, ghép thành hai tiếp giáp: n-p-n hoặc p-n-p; tương ứng có ba vùng: vùng gốc, phát, góp; ba cực tương. . .2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC DIODE 1 Mô hình 1( diode offset) Diode thực được xấp xỉ thành diode lí tưởng mắc nối tiếp với điện áp mở Von : 0.6-0.7 cho diode Si, 0 .2- 0.3 cho diode Ge Đặc tuyến thực Diode lí tưởng Đặc tuyến xấp xỉ 2 Mô hình 2 ( piecewise –linear) Diode thực được xấp xỉ thành diode lí tưởng mắc nối tiếp với điện trở Rf và điện áp mở Von 11 2 MÔ HÌNH TOÁN HỌC DIODE... hiệu vào hai cực BE và ra CE, tải ra ở cực E Điện trở tải Nguồn tín hiệu Điện áp ra Đất 34 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI GÓP CHUNG RB = R1 || R2 = Rin = RB || Ri = R1R2 R1 + R2 RB Ri RB + Ri Ri = rp + RW (1 + g m rp ) RW = r0 || RE || RL Av1 = Ai = RW (1 + g m rp ) vL = v1 rp + RW (1 + g m rp ) Rin RW (1 + g m rp ) iL vL Rin Rin = = Av1 = iS v1RL RL RL [ rp + RW (1 + g m rp )] 35 MẠCH KHUYẾCH ĐẠI B CHUNG Điện . Phần 2 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ KỸ THUẬT ĐIỆN 1 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ VÀ SỐ n CÁC DỤNG CỤ BÁN DẪN n KHUẾCH ĐẠI TRANSITOR n KHỐI TƯƠNG TỰ VÀ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN n ĐIỆN TỬ SỐ 2 CHƯƠNG. DIODE Chất bán dẫn - tồn tại dưới dạng tinh thể rắn. - độ dẫn điện nằm giữa độ dẫn điện chất dẫn điện và ca ́ ch điện; dải độ dẫn điện nằm trong khoảng 10 -6 ®10 -5 S/m. - Chất bán dẫn quan. Mạch điện. (b) dòng điện ra với tụ lọc. (c) Cấu hình mạch điện khi tụ nạp và phóng. 18 CHƯƠNG 8: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 1. Cấu tạo: Ba lớp bán dẫn, ghép thành hai tiếp giáp: n-p-n hoặc p-n-p;