Bài giảng dụng cụ bán dẫn chương 4 chuyển tiếp PN

1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM MẠCH ĐIỆN TỬ Giới thiệu môn học 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Mạch điện tử • Mục tiêu: • Cung cấp kiến thức để phân tích, thiết kế mạch điện tử tần số thấp • Trình bày đáp ứng tần số mạch khuếch đại đồ thị Bode • Trình bày mạch khuếch đại thuật toán • Các hiểu biết, kỹ cần đạt sau học : • Nắm vững cách phân tích mạch diode, transistor • Nắm vững mô hình tương đương linh kiện phân tích tín hiệu nhỏ, tần số thấp Có khả phân tích mạch đơn tầng, mạch ghép liên tầng nối tiếp Darlington • Nắm vững đặc tính tần số đồ thị Bode • Hiểu rõ mạch khuếch đại thuật toán • Có khả phân tích, thiết kế mạch điện tử tần số thấp 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Đề cương môn học • Thời lượng: 60 tiết • Lý thuyết: 45 tiết • Bài tập: 15 tiết • Nội dung môn học: • Chương Giới thiệu môn học • Chương Diode bán dẫn • Chương Transistor lớp tiếp giáp – BJT • Chương Mạch khuếch đại FET • • Chương Mạch khuếch đại liên tầng • Chương Đáp ứng tần số • Chương Op-Amp • - tiết - tiết (BT) - 10 tiết (BT) - tiết (BT) - tiết ôn tập - tiết (BT) - 10 tiết (BT) - tiết (BT) - tiết ôn tập 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Đề cương môn học (tt) • Đánh giá: • Giữa kì (30%): gồm chương 1, chương chương • Cuối kì (70%): tất chương • Tài liệu tham khảo: • Giáo trình • Tập slides giảng Mạch điện tử • Lê Tiến Thường, “Giáo trình Mạch điện tử 2” • Tham khảo: • D L Schilling, Charles Belove, “ Electronics circuits: Discrete and Integrated”, Mc Graw-Hill Inc, 1968, 1992 • T F Bogart, “Electronics devices and circuits”, Macmillan Publishing Company, 1991 • Lê Phi Yến, Lưu Phú, Nguyễn Như Anh, “Kỹ thuật điện tử” 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Đề cương môn học (tt) • Cách học: • Học tập từ slide giảng • Đọc thêm giáo trình khác sách tham khảo • Làm tập • Điểm thưởng: tối đa điểm • Sửa tập lớp • Làm tập/kiểm tra lớp (không báo trước) • Làm tập lớn (nếu có) • Cộng tác sửa slide giảng 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM LIÊN HỆ Đặng Ngọc Hạnh Bộ môn Viễn Thông (Tầng – 113B3) Email: hanhdn@hcmut.edu.vn 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Kiến thức • Môn học trước: Giải tích mạch, Linh kiện điện điện tử • Môn học song hành: Tín hiệu Hệ thống Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 Phần tử tuyến tính phi tuyến • Phần tử tuyến tính phần tử có đồ thị biểu diễn quan hệ dòng áp đường thẳng Ngược lại phần tử phi tuyến I(mA) I(mA) Tuyến tính Phi tuyến U(v) U(v) • Tuyến tính • Phi tuyến • Đặc tuyến(V-A) đường thẳng • Đặc tuyến (V-A) không đường thẳng • Có thể áp dụng nguyên lý xếp chồng • Không thể áp dụng nguyên lý xếp • Không phát sinh hài chồng • Có thể phát sinh hài có phổ 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Kiến thức • Các định luật, quy tắc bản: • Phân dòng – phân áp • Kirchhoff & • Nguyên lý xếp chồng • Nguyên lý tỷ lệ • Định lý Thévenin Norton Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 Kiến thức • Quy tắc phân áp • Khi có nhiều điện trở mắc nối tiếp biết điện áp E toàn điện trở điện áp rơi điện trở bất kỳ: R1 E + – R2 Rn 10 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện Bài 2: a.Tìm i1, i2 theo V1, V2 b.Tìm i1, i2 theo V1  V2 Vtb  , V  V1  V2 39 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 Các dạng mạch điện a Dùng pp dòng mắc lưới ta hệ: R3   i1   V1   R1  R3        R2  R3   i2   V2   R3 •Giải hệ ta kết quả: V1 R3 V2 R2  R3 i1  R1  R3 R3 R3 R2  R3 R1  R3 V1 R3 V2 i2  R1  R3 R3 R3 V1  R2  R3   V2 R3  R1 R2  R2 R3  R1 R3 R2  R3 V1  R1  R3   V1 R3  R1 R2  R2 R3  R1 R3 40 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện b Tìm i1, i2 theo Vtb  V1  V2 , V  V1  V2 Vtb  V Vtb  V V2  V1  2 Thay vào kết câu a) ta được: Vtb R2  V ( R2  2R ) i1   R1R2  R2 R3  R1R3  Vtb R1  V ( R1  2R ) i2   R1R2  R2 R3  R1R3  41 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện Bài 3: Tìm Vo theo Vi a) K1 đóng, K2 mở, K3 đóng b) K1 đóng, K2 mở, K3 mở (đáp ứng tần số tụ ghép ngõ ra) c) K1 mở, K2 mở, K3 đóng (đáp ứng tần số tụ ghép ngõ vào) d) K1 đóng, K2 đóng, K3 đóng (đáp ứng tần số tụ thoát) 42 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện a v0 vo Ki2 R3 R4   K vi Ki2 vi R3  R4 R1  R2 43 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện b   R3  R4   j  C vo vo v1 Ki2 R4 K     1 vi v1 Ki2 vi R1  R2 R4  R3  R4  jC3 jC3 R3 R4 K  R3  R4 R1  R2 j  j C3  R4  R3  j  Avm j  o 44 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 Các dạng mạch điện c vo vo Ki2 R3 R4   K vi Ki2 vi R3  R4 R1  R2 jC1 R3 R4 K  R3  R4 R1  R2 j  1  C1 ( R1  R2 ) j C1  R1  R2  j  Avm j  1 45 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện d vo vo Ki2 i R3 R4 R2   K 1 vi Ki2 i vi R3  R4 R2  R1  R2 jC2 jC2 R3 R4 R2  K R2 R3  R4 R2  jC2 jC2 R1  R2  jC2 46 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện Bài 4: Tìm i0 theo ii a) K1 mở, K2 mở b) K1 đóng, K2 mở c) K1 mở, K2 đóng d) K1 đóng, K2 đóng a io io Ki1 Kri R2   ii Kio ii R2  R3 ri  R1 47 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện b 48 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 49 Các dạng mạch điện c io i Ki r R2 C2  o  K i ii Ki1 ii R2 C2  R3 ri  R1 jC2 R2  Kri jC2  ri  R1 R2 jC2  R3 R2  jC2 R2  Kri R2 1  Aim R2  R3 ri  R1   R2 R3  C2 j j  1 1  C2  R2 R3  1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 50 Các dạng mạch điện d io i Ki r C R2 C2  o  K i ii Ki1 ii R2 C2  R3 ri C1  R1 1 ri jC2 jC1 1 R2  ri  jC2 jC1  K 1 R2 ri jC2 jC1  R3  R1 1 R2  ri  jC2 jC1 R2  1  C2  R2 R3  0  C1  ri R1  Kri 0 R2 1 1  Aim R2  R3 ri  R1   R2 R3  C2 j   ri R1  C1 j j  0 j  1 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện Bài 5: Tính a) VB theo VA , theo Vi b) VC theo VA , theo Vi 51 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 Các dạng mạch điện a Tính theo VA i.( R3  R4  R5 )  K (VA  VB ) VB  R3 i  R3 K (VA  VB ) R3  R4  R5 R3 K VA Suy ra: VB  R3  R4  R5  KR Tính theo Vi: VA  R2 Vi R1  R2 Thay vào kết ta VB  R3 K R2 Vi R3  R4  R5  KR R1  R2 52 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/14/2013 Các dạng mạch điện b Tính theo VA VC   R5 i   R5 K (VA  VB ) K (VB  VA )  R5 R3  R4  R5 R3  R4  R5 KR 5VA Thay kết VB câu a vào ta được: VC  R3  R4  R5  KR Tính theo Vi: VC  KR R2 Vi R3  R4  R5  KR R1  R2 53 [...]... Áp dụng nguyên lý xếp chồng ta có: Vo  A1cos(2 f1t )  A2cos(2 f 2t )  A3cos(2 f3t )  R4 R1 R4  RO R4 / / RO  R3  R1 ( R4 / / RO  R3 ) / / R1  R2 1/ 14/ 2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 28 Kiến thức nền • Bán dẫn thuần • Có nồng độ tạp chất tương đối nhỏ hay còn gọi là bán dẫn nội tại • Hai loại bán dẫn thường gặp là bán dẫn Si và Ge Ta có thể pha tạp chất để tạo ra các loại bán dẫn. .. và loại P • Bán dẫn loại N có nồng độ điện tử lớn hơn nhiều so với lỗ trống Bán dẫn loại P thì ngược lại nồng độ lỗ trống rất lớn hơn nồng độ điện tử Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 Kiến thức nền • Chuyển tiếp (tiếp xúc, mối nối) P-N • Khi ta kết nối kỹ thuật giữa bán dẫn loại N và bán dẫn loại P thì hình thành chuyển tiếp P-N N P 29 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 Kiến thức... Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 Kiến thức nền c Sơ đồ mạch R3 R1 V1 R2 V2 Áp dụng nguyên lý xếp chồng: R4 Ro 20 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 21 Kiến thức nền • Triệt tiêu nguồn V2: • Ta có sơ đồ: R1 I R3 R2 I2 I1 R4 Ro V1 V1 I ( R4 / / RO  R3 ) / / R2  R1 I R2 I1  R4 / / RO  R3  R2 I2  I1.R4 R4  RO • Vo1=Ro.I2 VO1  R4 R2 V1 R4  RO R4 / / RO  R3  R2 ( R4 / / RO  R3 ) / / R2... ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 22 Kiến thức nền • Triệt tiêu nguồn V1: R3 • Ta có sơ đồ: R1 V1 VO 2 R2 R4 V2 V2 R4 R1  R4  RO R4 / / RO  R3  R1 ( R4 / / RO  R3 ) / / R1  R2 V02  VO 2 cos  2 f t    Ro Vo2 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 23 Kiến thức nền • Theo nguyên lý xếp chồng ta có: Vo = Vo1 + Vo2 VO  VO 2 R4 R2 V1 cos  2 f t     R4  RO R4 / / RO  R3  R2 ( R4 / / RO  R3... / RO  R3 ) / / R2  R1 • Với: VO 2 V2 R4 R1  R4  RO R4 / / RO  R3  R1 ( R4 / / RO  R3 ) / / R1  R2 1/ 14/ 2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 24 Kiến thức nền 2 k3 hở, tụ C bằng vô cùng a k1 đóng mạch hở nên Vo = 0 b Sơ đồ mạch Rth V2 R4 Vth  R2  R3  R4 I0 Ro Vth Rth  ( R2  R3 ) / / R4 Vth Ro Vo  Rth  Ro V0 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 25 Kiến thức nền c Do thành phần... V1 R4 I1 K1 K2 •Ta có: • I=I1+I2 (K1) • I(R1+R3)+I1R4=V1 (K2) • I2R0- I1R4=0 (K2) • V0= I2.R0 V1.R4 RO V0  ( R1  R3 )( R4  RO ) Ro V0 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 19 Kiến thức nền I 2 Sơ đồ mạch R3 R2 V2  V2 COS (2 f t  ) I1 R4 I2 Ro V2 •Tương tự như trường hợp trên ta thay V1 bằng V2 và R1 bằng R2 •Do mạch chỉ có điện trở nên V0 và V2 cùng pha V0  V 2 R4 RO ( R2  R3 )( R4 ... nền c Do thành phần DC không qua tụ nên ta có mạch R3 R1 R2 R4 Ro V2 •Làm tương tự phần A/ ta có : VO 2 V2 R4 R1  R4  RO R4 / / RO  R3  R1 ( R4 / / RO  R3 ) / / R1  R2 V02  VO 2 cos  2 f t    Vo2 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 26 kiến thức nền d Khi V2 là chuỗi tuần hoàn V2=f(t) •giả sử f(t) có dạng: f(t) t 1/ 14/ 2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 27 Kiến thức nền • Phân... dưới tác dụng của thế VT Dòng lỗ trống dưới tác dụng của thế VT Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 31 Kiến thức nền Miền ngèo Bán dẫn loại N e e e Bán dẫn loại P e Dòng e khuếch tán e e e Dòng lỗ trống khuếch tán e • Do nồng độ điện tử bên bán dẫn loại N lớn hơn nồng độ điện tử bên P nên các electron khuếch tán sang bên N và lỗ trống khuếch tán từ P sang N bán dẫn loại... bán dẫn loại N tích điện dương, bên bán dẫn loại P tích điện âm hình thành một thế V hướng từ N sang P T • Lúc này dòng điện khuếch tán và dòng trôi cân bằng động 1/ 14/ 2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Kiến thức nền • Phân cực cho tiếp xúc P-N • Phân cực thuận • Phân cực ngược P N P N 32 1/ 14/ 2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện cơ bản Bài 1: Tìm V0 theo Vi a) K1, K2 cùng... K1 mở, K2 đóng 33 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 Các dạng mạch điện cơ bản a K1, K2 cùng mở vo vo i1 1    R2 A vi Ai1 vi ri  R1 34 1/ 14/ 2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM Các dạng mạch điện cơ bản b K1 đóng, K2 mở •Biến đổi mạch tương đương được 35 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1/ 14/ 2013 Các dạng mạch điện cơ bản • Áp dụng định luật KVL cho mạch đã biến đổi ta được:  ri R1 ... tầng • Chương Đáp ứng tần số • Chương Op-Amp • - tiết - tiết (BT) - 10 tiết (BT) - tiết (BT) - tiết ôn tập - tiết (BT) - 10 tiết (BT) - tiết (BT) - tiết ôn tập 1/14/2013 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK... 28 Kiến thức • Bán dẫn • Có nồng độ tạp chất tương đối nhỏ hay gọi bán dẫn nội • Hai loại bán dẫn thường gặp bán dẫn Si Ge Ta pha tạp chất để tạo loại bán dẫn loại N loại P • Bán dẫn loại N có... thuyết: 45 tiết • Bài tập: 15 tiết • Nội dung môn học: • Chương Giới thiệu môn học • Chương Diode bán dẫn • Chương Transistor lớp tiếp giáp – BJT • Chương Mạch khuếch đại FET • • Chương Mạch khuếch