Bài giảng Điện tử cơ bản Chương 2 Diode Bán Dẫn Và Các Mạch Điện ứng Dụng Của Diode

Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương CHƯƠNG DIODE BÁN DẪN GIỚI THIỆU CHƯƠNG Chương trình bày tính chất vật lý điện lớp tiếp xúc P-N Lớp tiếp xúc P-N phận cấu kiện bán dẫn Lớp tiếp xúc P-N bao gồm ion âm dương cố định, chúng khơng dẫn điện nên lớp tiếp xúc P-N gọi lớp điện tích khơng gian hay lớp nghèo hạt dẫn Trong chương trình bày tính chất dẫn điện lớp tiếp xúc P-N phân cực thuận phân cực ngược Cũng chương giới thiệu cấu kiện bán dẫn có lớp tiếp xúc P-N điốt bán dẫn Điốt bán dẫn có ngun lý dẫn điện chiều ta nghiên cứu đặc tuyến vơn-ampe nó, tham số tĩnh điốt chế độ động Ngồi chương giới thiệu số loại điơt thơng dụng 2.1 Chất Bán Dẫn: Trong nghành vật liệu điện người ta chia làm bốn nhóm vật liệu: vật dẫn điện, vật cách điện, vật bán dẫn điện vật dẫn từ Ở khảo sát nhóm vật liệu thứ ba vật liệu bán dẫn điện Trong tự nhiên có nhiều chất bán dẫn điện, nghành kỹ thuật điện tử sử dụng hai chất bán dẫn Silic (Si) Gecmani (Ge) 2.1.1 Cấu tạo nguyên tử chất bán dẩn: Hình 2.1: Cấu tạo nguyên tử chất bán dẫn Xét cấu tạo nguyên tử chất bán dẩn Silicium ( Si ) chất Gecmanium (Ge) Chất Si có 14 electron bao quanh nhân electron xếp ba lớp Chất Ge có 32 electron bao quanh nhân electron xếp lớp Hai chất Si Ge có đặc điểm chung số electron lớp electron ( hóa trò 4) Khi xét liên kết nguyên tử, người ta xét lớp Trang 27 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 2.2: Cấu tạo nguyên tử chất bán dẫn tinh khiết Silic Trong khối bán dẫn tinh khiết nguyên tử gần liên theo kiểu cộng hóa trò Bốn electron nguyên tử nối với bốn electron nguyên tử xung quanh tạo thành bốn mối nối làm cho electron liên kết chặt chẽ với Sự liên kết làm cho electron khó tách rời khỏi nguyên tử để trở thành electron tự Như chất bán dẫn tinh khiết có điện trở lớn 2.1.2 Đặc tính chất bán dẫn: a Điện trở suất: Hai chất bán dẫn thông dụng chất Silicium ( Si ) chất Gecmanium ( Ge ) có điện trở suất là: Si = 1014 mm2/m Ge = 8,9.1012 mm2/m Trò số điện trở suất lớn so với chất dẩn điện đồng (  = 0,017 mm2/m ) lại nhỏ so với chất cách điện thuỷ tinh (Si=1018mm2/m ) b Ảnh hưởng nhiệt độ: Điện trở chất bán dẩn thay đổi lớn theo nhiệt độ, nhiệt độ tăng lên điện trở chất bán dẩn giảm xuống, khoảng nhiệt độ cao mức điện trở chất bán d64n giảm lớn Nhờ vào tính chất này, ngời ta chế tạo điện trở có trò số thay đổi theo nhiệt độ gọi điện trở nhiệt ( Thermistor ) c Ảnh hưởng ánh sáng: Điện trở chất bán dẩn đặt vỏ kín ánh sáng chiếu vào có trò số lớn Khi chiếu ánh sáng vào chất bán dẫn điện trở giảm xuống, độ chiếu sáng mạnh mức điện trở giảm lớn Nhờ vào tính chất này, người ta chế tạo điện trở có trò số thay đổi theo ánh sáng gọi điện trở quang ( photo – resistor ) d Ảnh hưởng độ tinh khiết: Một khối bán dẩn tinh khiết có điện trở lớn pha thêm vào tỉ lệ thấp chất thích hợp điện trở chất bán dẩn giảm xuống rõ rệt Tỉ lệ pha Trang 28 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương cao điện trở giảm nhỏ Nhờ vào tính chất người ta chế tạo linh kiện bán dẩn điốt, transistor 2.1.3 Chất bán dẫn loại N: ( Negative: âm) Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết lượng lớn chất có cấu tạo nguyên tử với electron lớp ( hóa trò 5) chất Acsenic hay Photpho Các nguyên tử chất Photpho có electron bốn electron liên kết với bốn electron bốn nguyên tử Si khác nhau, lại electron thừa không liên kết với electron chất bán dẫn trở thành electron tự Như vậy, pha thêm nguyên tử Photpho ta có electron tự do, pha thêm nhiều nguyên tử Photpho có nhiều electron tự Chất bán dẫn có electron tự gọi chất bán dẫn loại N ( loại âm) 2.1.4 Chất bán dẫn loại p: ( Positive: dương ) Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết lượng chất có cấu tạo nguyên tử với ba electron lớp ( hóa trò ) chất Indium hay Bo Các nguyên tử chất Indium có ba electron nên liên kết với bốn electron bốn nguyên tử Si khác có mối nối thiếu electron, chổ thiếu electron gọi lỗ trống Lỗ trống mối nối thiếu electron dễ dàng nhận electron tự Như vậy, pha thêm nguyên tử chất Indium có lỗ trống, pha thêm nhiều nguyên tử chất Indium có nhiều lỗ trống Chất bán dẫn có lỗ trống gọi chất bán dẫn loại p ( loại dương ) Chất bán dẫn loại N gọi chất bán dẫn loại âm, chất bán dẫn loại P gọi chất bán dẫn loại dương Tuy nhiên, nói nghóa chất bàn dẫn N hay P mang điện tích âm hay dương mà hai loại trạng thái bình thường trung hòa điện Gọi chất bán dẫn âm hay dương ý nói khả cho electron N khả nhận electron P Hình 2.3: Sự hình thành chất bán dẫn loại N chất bán dẫn loại P Trang 29 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2.2 Diode Bán Dẫn: 2.2.1 Cấu tạo ký hiệu diode bán dẫn: Khi đặt hai tinh thể bán dẫn (Si hay Ge) pha tạp chất để trở thành vùng bán dẫn loại N (pha photpho) vùng bán dẫn loại P (pha Indium) hai tinh thể bán dẩn hình thành mối nối P – N Ở mối nối P-N có nhạy cảm tác động điện quang, nhiệt Trong vùng bán dẫn loại P có nhiều lỗ trống, vùng bán dẫn loại N có nhiều electron thừa Khi hai vùng tiếp xúc có số electron vùng N qua mối nối tái hợp với lỗ trống vùng P Khi chất bán dẫn trung hòa điện mà vùng bán dẫn loại N bò electron (qua mối nối sang vùng P) vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành có điện tích dương (ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng N sang) vùng bán dẫn P gần mối nối trở thành có điện tích âm ( ion âm ) Hiện tượng tiếp diển tới vùng điện tích âm vùng P đủ lớn đẩy electron không cho electron từ vùng N sang Sự chênh lệch điện tích hai bên mối nối gọi hàng rào điện áp Điốt bán dẩn có cấu tạo ký hiệu hình vẽ Hình 2.4: Cấu tạo ký hiệu diode 2.2.2 Nguyên lý vận chuyển điốt: a Phân cực ngược điốt: Hình 2.5: Phân cực ngược cho diode Dùng nguồn điện nối cực âm nguồn vào chân A điốt cực dương nguồn vào chân K điốt Lúc điện tích âm nguồn hút lỗ trống vùng P điện tích dương nguồn hút electron vùng N làm cho lỗ trống electron hai bên mối nối xa nên tượng tái hợp electron lỗ trống khó khăn Trang 30 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Tuy nhiên trường hợp có dòng điện nhỏ qua điốt từ vùng N sang vùng P gọi dòng điện rỉ có trò số khoảng vài nA Hiện tượng giải thích chất P có số electron chất N có số lỗ trống gọi hạt tải thiểu số Những hạt tải thiểu số sinh tượng tái hợp tạo thành dòng điện rỉ Dòng điện rỉ gọi dòng bảo hòa nghòch IS (Saturate: bảo hòa) Do dòng điện rỉ có trò số nhỏ nên nhiều trường hợp người ta coi điốt không dẩn điện phân cực nghòch b Phân cực thuận điốt: Dùng nguồn điện DC nối cực dương nguồn vào chân P cực âm nguồn vào chân N điốt Hình 2.5: Phân cực thuận cho diode Lúc cực dương nguồn đẩy lỗ trống vùng P cực âm nguồn đẩy electron vùng N làm cho electron lỗ trống lại gần mối nối lực đẩy tỉnh điện đủ lớn electron từ N sang mối nối qua P tái hợp với lỗ trống Khi vùng N electron trở thành mang điện tích dương vùng N kéo tích âm từ cực âm nguồn lên chỗ, vùng P nhận electron trở thành mang điện tích âm cực dương nguồn kéo điện tích âm từ vùng P Như vậy, có dòng electron chạy liên tục từ cực âm nguồn qua điốt từ N sang P cực dương nguồn Nói cách khác có dòng điện qua điốt theo chiều từ P sang N 2.2.3 Đặc tính kỹ thuật diode: Trên mạch điện hình vẽ, ta tiến hành đo dòng điện ID qua điốt đo điện áp VD hai chân P N điốt Hình 2.6: Đặc tính kỹ thuật diode Đầu tiên phân cực thuận điốt tăng điện áp VDC từ 0V lên điốt đạt trò số điện áp VD = V bắt đầu có dòng điện qua điốt Điện áp V gọi điện áp thềm hay điện áp ngưỡng có trò số tùy thuộc chất bán dẫn Trang 31 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Thực ngiệm cho biết: V = 0,5V  0,6V : VDmax = 0,8V  0,9V (chất Si) V = 0,15V  0,2V : VDmax = 0,4V  0,5V (chất Ge) Một số tài liệu kỹ thuật ghi là: V = 0,6V (Si) V = 0,2V (Ge) thực tế VD nhỏ 0.5V ( Si ) hay 0,15V (Ge) có dòng điện qua đốt Khi phân cực ngược điốt tăng điện áp VDC từ 0V lên theo trò số âm, lúc có dòng điện rỉ IS có trò số nhỏ qua điốt Nếu tăng cao mức điện áp nghòch đến trò số cao, lúc dòng điện qua điốt tăng lên lớn làm hư điốt Khi nhiều electron vùng chung quanh mối nối bò ra, đập vào electron lân cận tạo tượng thác đổ làm tăng mạnh dòng điện qua điốt Điện áp ngược đủ để tạo dòng điện ngược qua điốt phải lớn trò số VRmax (Reverse: ngược) Lúc điốt bò đánh thủng nên VRmax gọi điện áp đánh thủng điốt Khi sử dụng điốt phải đặc biệt ý đến trò số Ngoài điốt thông số kỹ thuật quan trọng khác là: IFmax(Forward: Thuận) dòng điện thuận cực đại Khi dẫn điện, điốt bò đốt nóng công thức P=ID.VD Nếu dòng ID lớn trò số IFmax điốt bò hư nhiệt Như vậy, điốt có thông số kỹ thuật cần biết sử dụng là: - Chất bán dẫn chế tạo để có V VD max - Dòng điện thuận cực đại IF max - Dòng điện bảo hòa nghòch IS - Điện áp nghòch cực đại VR max Ví dụ: Ta có bảng tra điốt nắn điện thông dụng sau Mã số 1N4004 1N4007 1N5408 Chất Si Si Si IF max 1A 1A 3A IS A A A VR max 500V 1000V 1000V 2.2.4 Điện trở diode: Trong sách tra cứu đặc tính kỹ thuật điốt, người ta không cho trò số điện trở điốt trò số thay đổi theo điện áp phân cực Người ta phân biệt hai loại điện trở điốt điện trở chiều điện trở động ( điện trở dòng điện xoay chiều) a Điện trở chiều: VD Điện trở chiều điểm phân cực điốtlà tỉ số Ta có: ID VD RD = ID Theo đặc tuyến Vôn_Ampe điốt trạng thái thuận điểm phân cực cao điện trở nhỏ điện áp VD thay đổi dòng điện thay đổi lớn b Điện trở động: Trang 32 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Khi có biến thiên điện áp dòng điện chung quanh điểm phân cực ta tính điện trở động theo công thức: VD RD = ID Trong thực tế điện trở động tính theo công thức: 26mV RD  ID(mA) 2.2.5 Hình dạng thực tế cách kiểm tra diode: a Hình dáng: - Ký hiệu hình dáng điốt đơn: Hình 2.7: Ký hiệu hình dáng thực tế diode đơn - Ký hiệu hình dáng điốt đôi: Hình 2.8: Ký hiệu hình dáng thực tế diode đôi b Cách thử điốt: Có thể dùng ôm kế để xác đònh điốt tốt hay hư Đặt máy đo điốt hai hình Do Ôm kế có nguồn DC pin 1,5V hay 3V nên nguồn DC phân cực thuận hay phân cực nghòch điốt Lưu ý: Cực dương âm pin nối ngược với đầu dây đo máy đo (như hình vẽ) Kết thử điốt theo bảng dùng Ôm kế thang đo R x 100 Một điốt có điện trở thuận điện trở nghòch cách xa tốt Một điốt đo có điện trở thuận điện trở nghòch 0 điốt bò nối tắt, ngược lại hai trò số vô cực  điốt bò đứt 2.2.6 Phân Loại Diode: Loại điốt thông dụng điốt nắn điện, hay gọi điốt chỉnh lưu, dùng mạch chỉnh lưu Ngoài có loại điốt khác sau đây: a Điốt Zener: - Cấu tạo: Điốt Zener có cấu tạo giống điốt thường chất bán dẫn pha tạp chất với tỉ lệ cao điốt thường Điốt Zener thường loại Silic Trang 33 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 2.9: Ký hiệu diode Zener - Nguyên lý hoạt động Zener: Trạng thái phân cực thuận: Điốt Zener có đặc tính giống điốt nắn điện thông thường Trạng thái phân cực ngược: Do có tỉ lệ tạp chất cao nên điện áp nghòch Vrmax có trò số thấp so với điốt nắn điện gọi điện áp Zener Vz Khi phân cực ngược đến trò số Vz dòng điện tăng mà điện áp không tăng b Điốt quang ( Photo điốt ): - Cấu tạo: Điốt quang có cấu tạo giống điốt thường võ bọc cách điện có phần kính hay thuỷ tinh suốt để nhận ánh sáng bên chiếu vào mối nối P – N - Ký hiệu đặc tuyến điốt quang: Hình 2.10: Ký hiệu đặc tuyến diode quang - Đặc tính: Mối nối P – N phân cực nghòch có ánh sáng chiếu vào, mạch tiếp giáp phát sinh hạt tải thiểu số qua mối nối dòng điện biến đổi cách tuyến tính với cường độ ánh sáng (lux) chiếu vào Trò số điện trở photiốt trường hợp bò chiếu sáng bò che tối: + Khi bò che tối : Rnghòch = vô cực ôm, Rthuận = lớn + Khi chiếu sáng: Rnghòch = 10K – 100k, R thuận = vài trăm ôm Điốt quang sử dụng rộng rãi hệ thống tự động điều khiển theo ánh sáng, báo động cháy … c Điốt phát quang: Led ( Light Emitting Điốt ) Trang 34 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Thông thường dòng điện qua vật dẫn điện sinh lượng dạng nhiệt Ở số chất bán dẫn đặc biệt GaAs có dòng điện qua có tượng xạ quang ( phát ánh sáng ) Tuỳ theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát có màu khác Dựa vào tính chất mà người ta chế tạo led có màu sắc khác Led có điện áp phân cực thuận cao điốt nắn điện điện áp phân cực ngược cực đại thường không cao - Phân cực thuận: VD = 1,4V  1,8V ( Led đỏ) VD = 2V  2,5V ( Led vàng) VD = 2V  2,8V ( Led xanh lá) ID = 5mA  20mA ( thường chọn 10mA) Led thường dùng mạch báo hiệu, thò trạng thái mạch như: báo nguồn, trạng thái thuận hay nghòch … d Điốt biến dung: Điốt biến dung loại điốt có điện dung ký sinh thay đổi theo điện áp phân cực Hình 2.11: Ký hiệu cấu tạo diode biến dung Trên hình vẽ nói cấu tạo ký hiệu điốt biến dung, mối nối P–N có hàng rào điện áp làm cho electron vùng N không sang vùng P Khoảng coi lớp cách điện có tác dụng điện môi tụ điện hình thành tụ điện ký sinh ký hiệu CD Trong d bề dày điện môi thay đổi theo điện áp Vd Điện dung CD có trò số tính theo công thức: Khi điốt phân cực thuận lỗ trống electron hai lớp bán dẫn bò đẩy lại gần làm thu hẹp bề dày cách điện d nên điện dung Cd tăng lên Khi điốt phân cực nghòch lỗ trống electron bò kéo xa làm tăng bề dày cách điện d nên điện dung Cd bò giảm xuống Điốt biến dung sử dụng tụ điện biến đổi ( cách thay đổi điện áp phân cực để thay đổi tần số mạch cộng hưởng) 2.2.7 Các Mạch Điện Ứng Dụng Của Diode: a Mạch chỉnh lưu bán kỳ pha: - Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ pha: Trang 35 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản 12VAC a Chương A D1 K + C _ 220VAC VTải Tải b 0VAC Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu bán kỳ pha - Giải thích ngun lý hoạt động mạch: + Ở bán kỳ dương, điểm a có điện áp 12V, điểm b có điện áp 0V, diode D1 dẫn điện, dòng điện chạy từ điểm a qua diode D1 qua tải điểm b, điện áp tải điện áp nguồn + Ở bán kỳ âm, điểm a có điện áp 0V, điểm b có điện áp 12V, diode D1 ngưng dẫn điện, khơng có dòng chạy qua tải, điện áp tải 0V - Vẽ dạng sóng điện áp tải trường hợp có tụ lọc C khơng có tụ lọc C ? Hình 2.13: Dạng sóng mạch chỉnh lưu bán kỳ pha - Biểu thức tính điện áp chiều tải Vt(dc),và dòng điện chiều qua tải It(dc) trường hợp khơng có tụ lọc C Vt(dc) = 0,318.[V2(p) – 0,7V] It(dc) = Vt(dc)/Rt b Mạch chỉnh lưu hình tia pha: - Sơ đồ mạch chỉnh lưu hình tia pha: Trang 36 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia pha - Giải thích ngun lý hoạt động mạch: + Ứng với bán kỳ dương : điện áp điểm a 12VAC , b 0VAC , diode D1 dẫn điện , D2 khơng dẫn điện dòng điện chạy từ a đến k đến tải 6V AC + Ứng với bán kỳ âm : điện áp b 12VAC , điện áp a VAC , D2 dẫn điện , dòng điện chạy từ b đến D2 đến tải nguồn 6VAC + Do dòng điện chạy qua tải ln có chiều từ xuống nên ta thu dạng sóng điẹn áp tải bán kỳ dương liên tiếp - Vẽ dạng sóng điện áp tải trường hợp có tụ lọc C khơng có tụ lọc C: Hình 2.15: Dạng sóng mạch chỉnh lưu hình tia pha - Biểu thức tính điện áp chiều tải Vt(dc), dòng điện chiều qua tải It(dc) trường hợp khơng có tụ lọc C: Vt(dc) = 0,636.[V2(p) – 0,7V] It(dc) = Vt(dc)/Rt c Mạch chỉnh lưu hình cầu pha: - Sơ đồ mạch chỉnh lưu hình cầu pha: Trang 37 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình cầu pha - Ngun lý hoạt động mạch ? + Ứng với bán kỳ dưong : D1 va D3 dẫn điện dòng điện có chiều từ a qua D1 qua tải qua D3 b + Ứng với bán kỳ âm : D D4 dẫn điện dòng điện có chiều “ từ b qua D qua tải qua D4 a ” + Do dòng điẹn chạy qua tải ln có chiều từ xuống nên ta thu dạng sóng điẹn áp tải bán kỳ dương liên tiếp - Dạng sóng điện áp tải trường hợp có tụ lọc C khơng có tụ lọc C ? Hình 2.17: Dạng sóng mạch chỉnh lưu hình cầu pha - Biểu thức tính điện áp chiều tải Vt(dc), dòng điện chiều qua tải It(dc) trường hợp khơng có tụ lọc C (0,5đ) Vt(dc) = 0,636.[V2(p) – 2.0,7V] It(dc) = Vt(dc)/Rt Trang 38 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương BÀI TẬP CĨ LỜI GIẢI Bài 1: Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode hình vẽ Biết điện áp rơi diode 0,7V a) b) c) d) Xác định chiều dòng điện chạy mạch điện chỉnh lưu ứng với bán kỳ Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu tải Rt Xác định điện áp chiều tải Vt(dc) It(dc) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên diode Giải a) Xác định chiều dòng điện chạy mạch điện chỉnh lưu ứng với bán kỳ (0,5đ) - Ứng với bán kỳ dương: Dòng điện chạy từ điểm a qua R1, qua tải Rt, qua diode D2 điểm b Đồng thời dòng điện chạy qua R2 qua D2 điểm b Lúc (Rt nt R1)//R2 - Ứng với bán kỳ âm: Dòng điện chạy từ điểm b qua diode D1, qua tải Rt, qua R2 điểm a Đồng thời dòng điện chạy qua R1 điểm a Lúc (Rt nt R2)//R1 b) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu tải Rt (0,5đ) (lưu ý: Điện áp rơi diode 0,7V Ta có 50V – 0,7V = 49,3V Sau chia 2) c) Xác định điện áp chiều Vt(dc) tải (0,5đ) Vt(dc) = 0,636.Vt(p) = 0,636.24,65 = 15,68V It(dc) = Vt(dc)/Rt = 15,68/2,2.1000 = 7,13A mA d) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên diode VD1(n) = VD3(n) = Vt(p) + 0,7V = 25,35V Trang 39 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Bài 2: Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode lý tưởng hình vẽ a) Xác định chiều dòng điện chạy mạch điện chỉnh lưu ứng với bán b) c) d) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu tải Rt Xác định điện áp chiều tải Vt(dc) It(dc) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên diode Giải Xác định chiều dòng điện chạy mạch điện chỉnh lưu ứng với bán kỳ a) kỳ - Ứng với bán kỳ dương: Dòng điện chạy từ điểm a qua R2, qua tải Rt, qua diode D1 điểm b Đồng thời dòng điện chạy qua R1 điểm b Lúc (Rt // R1) nt R2 - Ứng với bán kỳ âm: Dòng điện chạy từ điểm b qua R1, qua tải Rt, qua D2 điểm a Đồng thời dòng điện chạy qua R2 điểm a Lúc (Rt// R2) nt R1 b) 1/3Uv(p)) c) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu tải Rt (điện áp đỉnh Rt chiếm Xác định điện áp chiều tải Vt(dc) = 0,636.Vt(p) = 0,636.56,7 = 30,06V It(dc) = Vt(dc)/Rt = 30.06/2,2.1000 = 16,4 mA d) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên diode VD1(n) = VD2(n) = Uv(p) = 170V Trang 40 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Bài 3: Cho mạch điện dùng diode hình vẽ a) b) c) a) Xác định giá trị Ut, It, Iz, IRs với Rt = 180 Ohm Lặp lại tính tốn câu a với Rt = 470 Ohm Xác định khoảng biến đổi Rt cho mạch ln trạng thái ổn áp Giải Xác định giá trị Ut, It, Iz, IRs với Rt = 180 Ohm Ut = 20 Rt 180  20  9V Rt + Rs 180  220 It = Ut = = 0,05A Rt 180 Iz = IRs = It = 0,05A b) Lặp lại tính tốn câu a với Rt = 470 Ohm Ut = 20 Rt 470  20  13, 6V Rt + Rs 470  220 Ut = Uz = 10V It = Ut 10 = = 0,02A Rt 470 URs = 20 – Ut = 20 – 10 = 10V I Rs = U Rs 10 = = 0,045A Rs 220 Iz = IRs – It = 0,045 – 0.02 = 0,025A c) Xác định khoảng biến đổi Rt cho mạch ln trạng thái ổn áp Itmax = IRs = 0,045A (do Izmin = 0) Rtmin = Ut 10 = = 222  Itmax 0,045 Trang 41 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Izmax = Pzmax 400mW = = 40mA = 0,04A Uz 10V Itmin = IRs – Izmax = 0,045 – 0,04 = 0,005A Rtmax = Ut 10 = = 2000 Izmin 0,005 Trang 42 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương CÂU HỎI ƠN TẬP Hãy nêu tham số tiếp xúc P-N trạng thái cân bằng? Trình bày tượng vật lý xảy tiếp xúc P-N phân cực thuận phân cực ngược? Trình bày cấu tạo ngun lý hoạt động điốt bán dẫn? Hãy giải thích đặc tuyến Vơn-Ampe điốt bán dẫn? Nêu tham số tĩnh điốt bán dẫn? Trình bày chế độ động ốt bán dẫn? Trình bày đặc tính điốt xung cho biết ý nghĩa vật lý tham số thời gian phục hồi chức ngắt điốt (tp)? Hãy tính độ cao hàng rào điốt silic phân cực thuận nhiệt độ 100 C ? (biết 25 C điốt phân cực 0,7V) Cho mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng diode lý tưởng hình vẽ a) Xác định chiều dòng điện chạy mạch điện chỉnh lưu ứng với bán kỳ b) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu tải Rt c) Tính giá trị điện áp chiều tải Vt(dc) It(dc) d) Tính giá trị điện áp ngược đặt lên D1 D2 10 Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode hình vẽ Biết điện áp rơi diode 0,7V a) b) c) d) Xác định chiều dòng điện chạy mạch điện chỉnh lưu ứng với bán kỳ Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu tải Rt Xác định điện áp chiều tải Vt(dc) It(dc) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên diode Trang 43 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 11 Cho mạch điện dùng diode Zener hình vẽ a) Xác định giá trị điện áp UR, Ut, dòng điện Iz qua Zener cơng suất tiêu tán Zener ứng với Rt = 1,2k b) Lặp lại tính tốn câu a thay Rt = kOhm 12 Cho mạch ổn áp dùng Zener hình vẽ a) Xác định khoảng giá trị điện trở tải Rt dòng điện qua tải Rt cho điện áp ln ổn định Ura = Uz = 10V = Ut (1đ) b) Xác định cơng suất tiêu tán cực đại Zener (1đ) 13 Cho mạch điện hình vẽ Nếu biết điện áp chiều 12V, điện áp Led 2V, dòng qua Led 20mA a) Hãy xác định điện trở hạn chế Rs b) Nếu mắc song song 10 Led thay cho Led sơ đồ Hãy xác định điện trở Rs cần thiết c) Nếu mắc nối tiếp Led thay cho Led sơ đồ Hãy xác định điện trở Rs cần thiết Trang 44 [...].. .Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 Hình 2. 14: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia một pha - Giải thích ngun lý hoạt động của mạch: + Ứng với bán kỳ dương : điện áp tại điểm a là 12VAC , b là 0VAC , diode D1 dẫn điện , D2 khơng dẫn điện khi đó dòng điện chạy từ a đến k đến tải về 6V AC + Ứng với bán kỳ âm : điện áp tại b là 12VAC , điện áp tại a là 0 VAC , D2 dẫn điện , khi đó dòng điện chạy... 0,636.[V2(p) – 0,7V] It(dc) = Vt(dc)/Rt c Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha: - Sơ đồ mạch chỉnh lưu hình cầu một pha: Trang 37 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 Hình 2. 16: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình cầu một pha - Ngun lý hoạt động của mạch ? + Ứng với bán kỳ dưong : D1 va D3 dẫn điện khi đó dòng điện có chiều đi từ a qua D1 qua tải qua D3 về b + Ứng với bán kỳ âm : D 2 và D4 dẫn điện khi đó dòng điện. .. Vt(dc) = 0,636.[V2(p) – 2. 0,7V] It(dc) = Vt(dc)/Rt Trang 38 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 BÀI TẬP CĨ LỜI GIẢI Bài 1: Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode như trên hình vẽ Biết điện áp rơi trên các diode là 0,7V a) b) c) d) Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc) Xác... Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 Bài 2: Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode lý tưởng như trên hình vẽ a) Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán b) c) d) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode Giải Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với... 0. 02 = 0, 025 A c) Xác định khoảng biến đổi Rt sao cho mạch vẫn ln ở trạng thái ổn áp Itmax = IRs = 0,045A (do Izmin = 0) Rtmin = Ut 10 = = 22 2  Itmax 0,045 Trang 41 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 Izmax = Pzmax 400mW = = 40mA = 0,04A Uz 10V Itmin = IRs – Izmax = 0,045 – 0,04 = 0,005A Rtmax = Ut 10 = = 20 00 Izmin 0,005 Trang 42 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 CÂU HỎI ƠN TẬP 1 Hãy nêu các tham số của. .. các diode Trang 43 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 11 Cho mạch điện dùng diode Zener như hình vẽ a) Xác định các giá trị điện áp UR, Ut, dòng điện Iz qua Zener và cơng suất tiêu tán trên Zener ứng với Rt = 1,2k b) Lặp lại tính tốn trong câu a khi thay Rt = 3 kOhm 12 Cho mạch ổn áp dùng Zener như hình vẽ a) Xác định khoảng giá trị điện trở tải Rt và dòng điện qua tải Rt sao cho điện áp ra trên nó... trị điện áp ngược đặt lên các diode Giải a) Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ (0,5đ) - Ứng với bán kỳ dương: Dòng điện chạy từ điểm a qua R1, qua tải Rt, qua diode D2 về điểm b Đồng thời dòng điện cũng chạy qua R2 qua D2 về điểm b Lúc này (Rt nt R1)//R2 - Ứng với bán kỳ âm: Dòng điện chạy từ điểm b qua diode D1, qua tải Rt, qua R2 về điểm a Đồng thời dòng điện. .. thái cân bằng? 2 Trình bày về các hiện tượng vật lý xảy ra khi tiếp xúc P-N phân cực thuận và phân cực ngược? 3 Trình bày về cấu tạo và ngun lý hoạt động của điốt bán dẫn? 4 Hãy giải thích về đặc tuyến Vơn-Ampe của điốt bán dẫn? 5 Nêu các tham số tĩnh của điốt bán dẫn? 6 Trình bày về các chế độ động của đi ốt bán dẫn? 7 Trình bày các đặc tính chính của điốt xung và cho biết ý nghĩa vật lý của tham số... Vt(dc) và It(dc) d) Tính giá trị điện áp ngược đặt lên D1 và D2 10 Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode như trên hình vẽ Biết điện áp rơi trên các diode là 0,7V a) b) c) d) Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode Trang... tải Rt (điện áp đỉnh trên Rt chiếm Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) = 0,636.Vt(p) = 0,636.56,7 = 30,06V It(dc) = Vt(dc)/Rt = 30.06 /2, 2.1000 = 16,4 mA d) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode VD1(n) = VD2(n) = Uv(p) = 170V Trang 40 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2 Bài 3: Cho mạch điện dùng diode như trên hình vẽ a) b) c) a) Xác định các giá trị Ut, It, Iz, IRs với Rt = 180 Ohm ... Hình 2. 3: Sự hình thành chất bán dẫn loại N chất bán dẫn loại P Trang 29 Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương 2. 2 Diode Bán Dẫn: 2. 2.1 Cấu tạo ký hiệu diode bán dẫn: Khi đặt hai tinh thể bán dẫn (Si... dung sử dụng tụ điện biến đổi ( cách thay đổi điện áp phân cực để thay đổi tần số mạch cộng hưởng) 2. 2.7 Các Mạch Điện Ứng Dụng Của Diode: a Mạch chỉnh lưu bán kỳ pha: - Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán. . .Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản Chương Hình 2. 2: Cấu tạo nguyên tử chất bán dẫn tinh khiết Silic Trong khối bán dẫn tinh khiết nguyên tử gần liên theo kiểu cộng hóa trò Bốn electron nguyên tử nối