Kỹ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ

N ^ h ĩ a là lượng tin có độ lớn ti lộ với độ hat ngờ hay fi Ịệ ÌIỈỊỈỈƠC với xãc s u at xuát hìộn của sự kiộn và có thó diin^ xac SUÍÌÌ ià niứr ÎO lượng tin tức.. Ci Dài dộ n g của tin

C hư ơn g 1

M Ở ĐẨU

Ki t h u ậ t điện t ử và t i n học là m ột n g à n h mũi n h ọ n mới p h á t t r i ể n Tr on g m ộ t

k ho áng thời gian t ư ơ n g đối n g á n, t ừ khi I'a đời t r a n z i t o (1948), nó đã cđ n h ữ n g tiến

bộ nh;iy vọt, m a n g lại nh iề u t hay đổi lớn và s âu sác t r o n g hẩ u h ết mọi linh vực r ấ t kháí' nha u của đời sổng, d á n trở t h à n h m ộ t t r o n g n h ữ n g công cụ q u a n t r ọ n g n h ấ t của t‘ách m ạ n g kỉ t h u ậ t t r i n h độ cao (mà đ iể m t r u n g t á m là t ự động hóa t ừ n g p h ầ n hoặc hoàn t.oàn, tin học hóa, p h ư ơ n g pháp công n gh ệ và v ậ t liệu mới)

Dế bướr đ á u làm qu e n với n h ữ n g vấn đề cơ bản n h ấ t c ủ a n g à n h m a n g ý n g h ĩa đại

cvíơng, c hươn g này đẽ c ập lởi các khái niệ m cơ sở n h ậ p môn và giới thi ệu cấu t rúc

với hộ t h ố n g điện t ử đ i ế n hình

1 1, CẤC ĐẠI L Ư Ợ N G CO BẤN

l l l Điên úp và (ỉònịỉ điện là hai khái niệm định ìượng cơ bản c ủ a m ộ t mạch điện

C h ún g cho p h ép xác dịĩih tr ạng thới ĩíê diện ở n h ử n g điểm, n h ữ n g bộ p h ậ n khá c n h a uvào n h ữn g thời đ i ể m khá c n h a u của mạ ch điện và do vậy c h ú n g còn được gọi là các

t h ỏ n g riố t r ạ n g t há i cơ bản c ủa niột mạch điện,

Kháĩ nicni điên áp được r ú t ra từ khái niệm điện th ế tro ng vạt ìí, !à hiệu sổ' điện

t h ế íxiửa hai đ i ể m khác n h a u của mạ ch điện T h ư ờ n g m ộ t đ i ể m nào đó của m ạ c h đượcchọn làm đ i ẩ m góc cô điện t h ế b ằ n g 0 ( đi ể m đất) Khi đó điện t h ế c ủ a mọi đ i ể m khác

t r o n g mạch có giá trị â m hay dương được m a n g so với đi ể m gốc và được hiểu là điện

áp tại đ i ể m t ư ơ n g ứng T ổ n g quát, hơn, điện áp giữa hai đi ể m A và B c ủ a m ạ c h (kí hiệu là ư.v^ịị) xác đ ịn h bởi:

U ah = v,x - v„ = - u,,.,

với và V|ị là điện t h ế c ủ a A và B so với gốc

Khá 1 n iệ m dò n g diện là biểu hiện t r ạ n g thái chuyển động của các h ạ t m a n g điện

t r o n g vật c h ấ t do t á c đ ộ n g của t r ư ờ n g h ay do t ổ n tại m ộ t gra die n n ổ n g độ h ạ t theo

k h ôn g gian D ò n g điện t r o n g m ạ ch có chiểu c h u v ể n động t ừ nơi có điện t h ế cao đến nơi cd điện t h ế t h ấ p và do vậy ngược với chiéu c h u y ể n đ ộ n g c ủa điện tử

Từ các khái ni ệ m đã nê u t rê n , c ấ n r ú t r a m á y n h ậ n xét q u a n t r ọ n g s a u :

a) Điện á p luôn được đo giữa hai đ i ể m khá c n h a u của m ạ c h t r o n g khi d ò n g điện

được xác định chỉ tại mộ t đ i ể m của mạch.

b) Đ ể bảo t o à n điện tích, t ổ n g các giá trị các dòn g điện đi vào m ộ t đ iể m c ủ a mạ ch

luôn b ằ n g t ổ n g các giá t r ị d ò n g điện đi r a khỏi đ i ể m đó {quỵ tắc n ứ t với dò n g diện)

suy ra t r ê n m ộ t đ o ạn m ạ c h chị gốm các p h ầ n t ử nối nối t iếp n h a u , d ò n g điện t ại m ộ t

đ i ể m là n h ư n h a u

(’) Diện áp giữa hai đ iế m A và B khá c n h a u c ủa niạch nếu đo t heo mọi n h á n h bát

ki có điên trờ khác k h ô n g (xem khái niệ m n h á n h ở l l 4) nối giữa A và B là gióngnhau và b ằ n g ư,\lí- N g h ỉa là điện á p giữa 2 đ á u c ủ a n hi ều p h á n t ử hay n h i ế u n h á n h

nồi so ng so ng với n h a u luôn b à n g n ha u (Quy tắc vòng dòi vóỉ diện ởpi,

ì ì 2 Tinh chui điên cùa mõi phần

ỉ Dinh nghio : T í n h chát (iiện của niôt phán từ bál kỉ tr on g mót mạ ch điện đươc thố hiện q u a mối quan hê tưưng kỏ giũQ diện áp t' trẽn hai đ á u của nó rờ dòĩiq (iiệìi

ĩ chạy qua nó và được định nghỉa là diện frỏ (h;iy điện trở phức - trờ kháng) í'ủa

p há n từ Nghĩ a !à khái niệm điện t r ỏ gán liền với qu;i t r i n h biến đổi điện á p t h à n h dòng điện hoặc ngược lại từ d òng điện t h à n h điện áp

a) Neu mói q u a n hệ này là ti lệ t h u ậ n , t a có đ ị n h luật ốm :

ở đáy, R là một h à n g số ti lệ được gọi là điện trở của p h á n t ừ và p h á n t ử t ư ơ n g

ứng được gọi là một (íiện trỏ thuân.

b) N ếu điện á p t r ẽ n p h ấ n t ử ti lệ với tốc độ biến đổi t heo thời gia n c ủa d ò n g điện

t rẽ n nó, tức là :

u (ở đây L là một h à n g số ti lệ) ( 1 - 2 )

t a có p h á n t ử là m ộ t cuộn dà y có giá trị điện c ả m là L.

c) Nếu dòn g điện t r ê n p h á n tử tỉ lệ với tốc độ biến đổi t he o thời gian c ủ a điện áp trên nó, tức là :

I = c — (ở đây c là m ộ t h ả n g số ti lệ) ( 1 - 3 )

t a có p h á n tử là một tụ diện có giá trị điện d u n g là c

d) Ngoài các q u a n hệ đ ã n êu t r ên , t r o n g thực t ế còn t ồn tại n h i ề u q u a n hệ t ư ơ n g

hỗ đ a d ạ n g và phức t ạ p giữa điện á p và d ò n g điện t r ê n m ộ t p h ấ n tử Các p h ấ n tử này gọi c h u n g là các p h ẩ n tử k hô ng t uy ế n t í n h và có nhi éu t í nh c h ấ t đ ặc biệt Điện trở cúa c h ú n g được gọi c h u n g là các điệ n t r ở phi t uyế n, đ i ể n h ì n h n h ấ t là điốt, t r a n z i t o ,thiristo và sẽ được đé cập tới ở các p h ẩ n tiếp sau

2 Các t in h chát qu an trọng của p h ả n tử tuyển t i n h là :

a) Đặc tu yế n Vôn - Ampe ( t h ể hiện q u a n hệ U(D) là m ộ t đư ờ ng t h ẳ n g ; đ iệ n trở

b) Tuân t heo n g u yê n lí c h ổn g c hất Tác độ ng t ổ n g cộng b ằ n g t ổ n g các t á c độngriêng lẻ lên nd

Đáp ứ n g t ổ n g cộng (kết q u ả chung) b ằ n g t ổ n g các k ế t q u ả t h à n h p h ẩ n do t á c đ ộn g

t h à n h p h ầ n gây ra

c) K hô ng p h á t s i n h t h à n h p h ấ n t ấ n số lạ khi l àm việc với t í n h iệ u xoay chiểu (không gây méo phi tuyến)

( i ) ( i h í c h ú : k h á i n i ệ m ị)\v m t ủ ỏ d;ìy lã t o n g cỊLiál d ạ i d i ệ n c h o m ô l y ế u l ổ C;'ÍL1 l h ; m h m ạ c h đ i ệ n h;iy niột

lãỊì hOịi nhiổLi y ou t ổ ÍMI) n ê n m ộ t h ộ p h í in m.'ich đ i ộ n

ì)ò\ làỊ) lại, vái p h ầ n từ p h i tuvcn ta có các t i n h chất sau :

a t Dác tuvế n VA là m ột đườn^ĩ cong uliện t rờ th a y đổi t heo đ i ể m làm việc)

b) Khòng áp d ụ n g được n g uyê n lí ('hỏng chất

c) ÍAiôn phát, s i n h t n n số lạ (đáu vào k h ô n g có) khi có t ín hiệu xoay c hi éu t á c động

3 ư n g dìỊiig - Các phán tử tuyến tính (R, L, C) cd một số ứng d ụ n g quan trọng

• khi đc5, [*uộn dáv và iụ diện là các p h ấ n tử về cơ bản kh ôn g tiêu hao

n ă n g lượng (xét lĩ tường) và có qiiíín tính C h ú n g đặc t r i í n g cho hiện t ượ n g tích luy nan^' lượng từ t r ư ờ n g hay điên t r ư ờ n g r ủ a mạ ch khi có d òn g điện hay điện áp biốn t.hión qua chúníĩ 0 đáy tố(' độ biốn đổi của cáí' t h õ n g số t r ạ n g thái (điện áp, dòng

đ i ( ‘n ) C'CÌ v a i t r ò ( Ị u y ố t c í ị n h g i á t r ị t r ở k h á n g c ủ a c h ú n g , n g h ĩ a l à c h ú n g cỏ ( ỉ i ệ n t r ỏ

ph u ỊhìẨỘc vào tân sò (vào tốc độ hipn đối của điện áp hay dòng điện tỉnh t r o n g mộtđơn vị thời gian) Với t ụ điôn từ hệ thức ( L3) d u n g k h á n g c ủa nó giảm khi t á n g t ầ n

¿0 và ngược: lai với cuón dây, t ừ ( 1- 2 ) c ả m k h á n g của nó t á n g thoo t á n số

b» Giá trị điện t r ỏ t ổ n g cộng của nhiều điện trở nối tiếp n h a u luôn lớn hơn của

t ừ n g cái và có tính c h á t cộng tuvế n tịnh Diện d ẵ n (giá trị nghịch đào của điện trở)

c ủ a nhiou điện t r ò nối s o n g s o n g n ha u luôn lớn h ơn điện d ẫn ri ê ng rẽ c ùa t ừ n g cái

và cu ng (*ó tính chát, c ộng tuyế n tính

l i ộ CỊuà ià :

( ’ó thố thực hiện việc chia nhỏ một điộiì áp (hay d òn g điộn) hay còn gọi là thực hiện việc dịch mức điện t h ế (hay mức dòn g điện) giừa các đ i ể m khác n h a u của m ạ ch

b à n g cách nối nổi tiếp (hay s o n g song) các điện trở

''M 'lYong cách nổi nối tiếp, điện trở nào lỚB hơn SỀ* quyết định giá trị c h u n g của

dãy Ngược lại, t r o n g cách nổi s ong song, điện trở nào nhỏ hơn sẽ quyết định

Việc nồi nối tiếp (hay s o n g ổong) các cuộn dây sẽ d ẫ n tới kết q u à t ư ơ n g t ự n hư đối với các điện trở : sẽ l àm t ã n g (hay gíàni) t r ị số điện cảỉTi c hung Dối với t ụ điện, khi nối son g s o n g c húng, điện d u n g t ổ n g c ộng t â n g :

còĩì khi nối nối tiếp, điện d ung t ổ n g c ộn g giảm :

1/C^, = 1/Cj + I / C 2 + + 1/C^ (1-6)c) Nếu nối nối tiếp hay s o ng so ng R với L hoặc c sẽ n h ậ n được m ộ t kết cấu mạ ch

có t i n h chất cỉiọn lọc tan số (trở k há ng c h u ng phụ thuộc vào t ầ n số gọi là các mạch

lọc t á n số)

Nếu nối nối t iếp h ay s o n g s o n g L với c sẽ d ẫ n tới m ộ t kế t cấu m ạ c h v ừa cd t í nh

c h ấ t chọn lọc t ẳ n số, vừa có k hả n ă n g t h ự c hiện q u á t r ì n h t r a o đổi q u a lại giữa hai

d ạ n g n ă n g l ưựng điện - t ừ t rường, tức là k ế t cấu có k h ả n ă n g p h á t s inh dao động điện á p hay dò ng điện nế u ban đ ẩ u được m ộ t ng uồ n n ă n g lượng ngoài kích thích, (vấn

đề này sẽ gặp ở mục 2.4)

\ịỊ!wn điên áp và nỉ^uân dònỵ diên

a) Nốu một p h á n tử tự nó hay khi chịii các tác động k h ô n g cổ bản c h á t điện (ìí

fó khâ n à n g tạo ra điộn á p hay d ò n g điện ở một đ i ế m nào đó c ủa m ạ c h đ iệ n thi n()

được gọi lã mộ t ngiỉòn sức diện d ộ n g (s.cĩ.đ) Hai t h ò n g số đặc t r ư n g cho mòl nguôn

s.đ.đ là ;

• iĩìá trị điện á p giữa hai đ áu lúc hở mạ ch (khi khô ng ìiối với bát kỉ một p há n

tử nào khac từ ngoài đốn hai đ á u c ủa nó» gọi là điện áp lúc hở mạ ch của ngiiổiì kí

h i ộ u l à Ul i ni

-• Giá trị dòn g điện của nguốn đưa ra m ạ ch ngoài ỉ úc mạ ch ngoài d ắ n điộn hoàn

t oàn ; gọi là giá trị dò ng điện n gá n lììạch c ủa ngiiổn kí hiộu là Inyni

Một nguỗn s.đ.đ được coi là Iv t ư ở n g nếu điệrì á p hav d ò n g điộn do nó c u n g capcho mạch ngoài k h ổ n g p hụ thuộc vào tính c h á t của mạ ch ngoài í m ạ c h tái)

b) Trén t.hựr tế với n h ữ n g tải có gìá trị khác nha u, đ i r n áp t rôn híìi đấu nguổn

hay dòng điện do nó c u n g cấp có giá trị khác n h a u và phu t.huộc vào tải Diều đó

c h ứn g t.ỏ bôn t r o n g n^uổn có xảy ra q uá t r ì n h biốn đổi d ò n g điộn c u n g cáp t h à n h giảm áp t rôn chí nh nó nghỉa là l ổn tại giá trị diện trờ bòn t r o n g gọi là diện frỏ trong

của ìiguôn kí hiõu ỉã

ư,,„

' ' ~ í

I^rỉiinìNốu gọi ư và I *à các giá Irị điện áp và d òn g điện do ng uốn c un g cấp khi có tâi hữu hạn 0 < Rj< 0- thỉ :

2 Nếu Rng co, t ừ hệ th ức ( 1 - 9 ) t a có I Ingm, ng uồn sđđ khi đó có d ạ n g làmột ng uồ n d òn g điện lí t ư ở n g h ay m ột ng uồ n d òng điện c à n g g á n lí t ư ở n g khi RniTcủa nó c à n g lớn

3 Một n gu ồn s.đ.đ t r ê n t h ự c t ế được coi là m ột nguốn điện á p hay ng uố n dòng điện tùy t he o bảiì c h ấ t cấu tạo c ủ a nd đ ể giá trị Rn.« là nhỏ hay lớn Viộc đáĩih giá Rne tùy th uộ c t ư ơ n g q u a n giửa nó với giá t r ị điộn trờ t o à n p h á n c ủ a m ạ ch tài nối tời hai đá u của nguổn

1, Mỏt bô phận hát ki của mạch có chứa nguốn, không có liên hộ hỗ cảm với phán

Cull lại c iìa m ach nìà chi nối với p h á n còn lại này ở hai đ iế iiì, luôn có th ể th a y th ế

ìnôt nịĩĩiỏìi ỉĩíơng dĩỉoìig với một điên trở t r o n g là điệĩi t r ỏ t ư ơ n g đư ơ ng của bộ

phận lììarh đíin^ xót T r ư ờn g hỢỊ) rióng nốu bộ p h ạn m ạ ch bao gổni nhiều nguổn điện

ap nôi với nhiốu điòn trở theo một cách bat ki có 2 đ áu r a sẽ được t ha y t h ế b à n g rhi nìôt ngiiổn điôn áp t ư ơ n g đ ươ n g với m ột điện t r ở troi ìg t ư ơ n g đ ươ n g (định lí vẽ nguon t ư ơ n g điíơ!ìg í’iia Tovơnin)

Ị ỉ 4 B iể ỉi íỉivn tììach diên híitiỉỉ các k í ỉiiệu và hình vũ (sơ iíĩĩ)

( ’() nhiốu cát'h hiốu dion một inạch điện tử, t r o n g đó đơn gián và t h u ậ n lợi hơn cả

là cíích hịốu dien b à n g sơ dô góni t ậ p hợp các kí hiệu quy ước hay ki hiệu t ươ n g

đ ươ n g của cát' p h á n tử được nối với n h a u theo nìột cách nào đó* (nối tiếp, riong song, hỏn hợp nối tiốp soiìg s o ng hav phối ghép thíc^h hợp) nhò các đ ườ n g nối có điện trở

b a ng 0- Khi bien dien n h ư vậy, x u ấ t hiện một vài vếu tố hình học c án làm rõ kháiniộni [à :

• N h a n h (của sơ đố mạch) là niột bộ p h ậ n của sơ đó t r o n g đó chi bao gổm các

p há n tử nối nói tiỏp n ha u, q u a nó chi có một dòn g điện duy nhất

• Vòng là một, p h á n của mạ ch hi\o gổm một số nút và n h á n h lập t h à n h mộ t đường

kín nià dọc theo no' mồi n h á n h và n ú t phải và chi gặp một l án (t r ừ nút được chọn làm điốni x u ấ t phátK

• Càv là một p h á n của mạ ch bao gốm t oàn bộ số nút và n h á n h nối giữa các nút

dó n h ư n g k h ô n g lạo nê n mộ t v òn^ kín nào Các n h á n h của cây được gọi là n k á n k cỡỵ, các n h á n h còn lại của mạch k h ô n g t huộc cây được gọi là bù cáy.

Các yòii tố nêu t r ẽ n được sử d ụ n g đậc biệt t h u ậ n lợi khi c ẩ n p h â n tích tính t oán mạch b ản g sơ đổ

NVười t a còn hiểu diễn m ạ c h gọn hơn b à n g Iiìột sơ đố gốm nhiổu kỉiối có n h ữ n g

đườ ng liên hệ với n h a u Mỗi khối bao gồm m ột nhdi n các p h á n t ử liên kết với n h a u

đế cũin^ t.hưc hiện Iiìột n hi ệ m vụ kỉ t h u ậ t cụ t h ể được chỉ rõ (nhií ng không chỉ ra cụ

t h ố cách t hức liên kết bén t r o n g khối) Đó !à cách biểu diễn m ạ ch b ằ n g sơ đồ kkối

r ú t gọn, qu a đó dễ d à n g hi nh d u n g t ổ n g q u á t hoạt, đ ộn g của t o à n bộ hệ t h ố n g mạ ch điện tử

1.2 TTN TỨC VÀ T Í N H I Ệ U

Tin tức và tín hiệu là hai khái n iệ m cơ bản của kĩ t h u ậ t điện t ử tin học, là đôi

t ượ ng mà các hộ t h ố n g mạ ch điện t ử có chức n ã n g n hư m ộ t công cụ v ật c h ất kĩ t h u ậ t

n h à m tạo ra, gia công xử li h ay nói c h u n g n h à m c h u y ển đổi giữa các d ạ n g n ă n g lượng

để giải q u y ế t m ộ t m ụ c t iê u kỉ t h u ậ t n h ấ t đ ịn h n ào đó

ỉ 2.Ị Tin lức được hiểu là nội du n g chứa đựng bẽn t r o n g một sự kiện, một biến cố

hay một q uá t r ì n h nào đó (gọi là ng uốn tin) Ti'ong hoạt, đ ộng đa d ạ n g của con người,

đã từ lâu hinh t h à n h nhu c ẩ u t ra o đổi tin tức theo hai chiều : vế k h ô n g g ia n biến cố xáy ra tại nơi A thỉ c án n h a n h c h ó n g được biết ở n h ữ n g nơi ngoài A và về thời gian ; biến cố xảy r a vào lúc c ầ n được lưu giữ lại để có t h ể biết vào lúc + T với kh ả

b à n g mọi p h ư ơ n g t iện v ật c h ấ t phù hợp với t r ì n h độ p h á t t r i ể n của xã hội (kí hiệu, tiếng nói, chữ viết hav b ằ n g các p h ư ơ n g tiện tải t i n khác n ha u) G ần đây, do sự p h á t

t ri en và tỉốn bộ n h a n h c h ón g của kl t h uậ t điôn tử, nhu cáu này ngày c à n g đượ f iti(’ia man sâu sác' t r o n g điốu kiộn của một hùng- nổ t h ô n g tin r ủ n Xíi hội hiộn 'áiũ.

Tính chát quan í rong nhất cùa tin tức là nó m a n g ý nghỉa ,vớr Sỉ/áỉ th ốì i g kê thô'

hi(*n ở các mạt SÍUI :

a) Nội ciun^ f luí a t r o n g niòl sự kiện càng CC) ý nghia lớn (ta nói sự kiộn có lượng

tin t ức' (,‘ao i khi I1Í) x áy ra t'ànt’ hàỉ níĩcĩ, c à n g ít được (;hờ đợi N ^ h ĩ a là lượng tin có

độ lớn ti lộ với độ hat ngờ hay fi Ịệ ÌIỈỊỈỈƠC với xãc s u at xuát hìộn của sự kiộn và có

thó diin^ xac SUÍÌÌ ià niứr (ÎO lượng tin tức

b) Mac' díi đã n h ậ n được ”nội dung" của một sự kiộn nào đó, ti'ong h á u hết nìọi

trường hợp người ta chi khản^' định đưỢ(’ tính t‘háí' chan, xác thưc của nó với niột

độ tin c-ạy nào đó Mứr độ chíic chán c àn g cao khi í'üng một nội d u n g được lạp lại

(về cơ b ả ni nhiều lan níĩhĩa là tin tức còn có tỉnh chrừ tvìmg binh ìhố ng kở phụ thuộc

vào Iiìức* độ hỏn ỉo;in (*ua nguốn tin, của ỉììồi t i i í ờ n ^ (kônh) t r u y ồ n tin và cả vào nơi

n hậ n rin, vào t ấ t r à khá n a n ^ ^ãv sai n h á m có Thố của một hệ t h ố n g t h ô n g tin Người

ta C-Ó t hố d ù n g E n t r o p y đế đ ánh giá lượng Un t h ô n g qua C’á(! giá tri ('ntropy í'if'Hg rẽ

của nguổn tin kònh t.i'uyon tin và ncíi n h ậ n tin

O Tin tức không tự nhiên sinh ra hoặc m ấ t đi inà í*hi là lììồt biốu hiện của cácquá t rì nh c h u y ể n hóa n a n g lượng hay q u á t r i n h t r a o đổi n â n g l ượ n^ giữa hai d ạ n g

vật chát và trường Phán lớn các CỊUíí trinh này là nìíing t.ính ngảii nhiôn t uâ n thoo

các quy luật phân hò của ỉí Ihuyî't xác s uát t h n n g kê Tuy nhiõn có t h ể t há y r à n g nếu

một hệ t h ổ n g có n a n g lượng ổn định, Iiìức độ t r ậ t t ự cao thi c à n g khíí t h u t h ậ p được tin t.ức từ nó và ngược lại

Cơ sở t oá n học đô’ đ á n h giá định lượng các n h ậ n xét t r ê n được t r i n h bày t r o n g các

giáo t r i n h chuvf^n n g à n h võ li thuyot t h ô n g tin [ 10, ] ] ]

/ 2 2 T i n Ỉ ỉ i ệ u l à k á i n i ộ m đ ể m ô t ả c á c b ỉ ế u k i ệ n v ậ t ỉ ý c ỉ i a t i n l ứ c C á c b i ể u

hiện này đa d ạ n g và t h ư ò n g được p h â n chia t h à n h hai n h ó m : có b ản c h ấ t điện từ

và kh ông ró bản chát điộn từ l \ i y nhièn, d ạ n g cuối c ù n g t h ư ờ n g g ạp l.rong các hệ

t h ố n g điùn tử t h e hiện q u a i h ò n ^ số t r ạ n g thái cli(‘n ãp hay d òn g điộn, là có bảỉi c h ất điện từ

• Có t h ể coi tín hiộu nói c h u n g (dù dưới d ạ n g nào) là một, lượng vậ t lý biốn thiên theo thời gian và b iể u diễn nó dưới d ạ n g m ộ t h à m số hay đồ thị t heo thời gian là thích hợp hơn cả

• Nếu biểu t hức t heo thời gian của một tín hiệu là s(t) t h ỏ a m ã n điếu kiện :

Với mọi t và ỏ đây T là một

h à n g sô thỉ sít) được gọi là một

tín hiệu t u ấ n hoàn theo thời

gian Giá trị nhỏ n h á t t r o n g tập

{T} thỏa m ã n ( 1 - 1 0) gọi là chư

kỳ của s(t) Nếu k h ô n g tổn tại

một giá trị hửu h ạ n c ủa T t hỏa

ỉ \'onị\ ì 1 -1 1 t A, (!.> <p là c;í(‘ hàn<^'

sà \'ỉ\ lan liíỢt diítU’ ịxoì là biôiì

đáu cu:\ H(t) ('ó ('ác mổi lión hộ

giưa i-> ' ĩ và f nhif sau ;

theo t‘;ích kh;u' t h à n h hai dạní4

cơ bí‘in là hiòn ihiôn liõn tục

thi't) ihời gian It ỉn hiệu tưcíng

tư - anaioj;) hay hif'Mi thión

kíiổĩiíĩ liòn tục lh(‘() thời ^ian

(tin liiôu x un^' so - digital) Thoo

đo' S(’ co' hai d ạ n g mat'h điòn

(ứ rơ fì;\n làm việc (gia công, xử li) với t ừ n ^ loại trên

(’âc' d a n g tỉn hiộu vừa nôu trôn, nếu cổ hiểu t hức s í tt hay đổ thị biốu dion xác định, được gọi là ioại tín hiộii xác định rõ r àng Nfnohi ra, còn một lởp các tín hiệu

m a n g tính ng‘áu nhiôn và chi xác định được c h ú n g q u a các phép láy m ầ u nhiổu lán

và nhờ các (Ịuy luật c ủa p h â n bố xác suất t h ố n g kê, được gọi là các t ín hiệu ngẳu

n hi ôn

ỉ 2.3 (Yíc linỉĩ chãi aui tin Ỉỉiêíi Ỉlỉco cách hiểu (liẻn ihơi ị^iíin

- a ì ỉ)ộ d à i và Ị rị (nnifj( biĩih cùa ììiột t i n hiệu

Dô dài của t ín hiệvi là k ho ả n g thời ^‘ian tổn tại của nó í từ lúc b á t đá u x u ấ t hiệnđốn lúc* mất cĩit Dộ dài m a n g ý nghía là k h o ả n g thời Jĩian má c bận với tín hiệu của

niột nvẠch hay hệ thòní^ diện lử Nẽ'u tin hiộu sít) xuát hi('n lúc có độ dài là r thì giá trị t r u n g bình của s(tl, ký hiệu lả s(t), được xác định bởi :

1s(t) = / s(t)dt

l

(1- 13)

b) N a n g ỉượìig, công s u ấ t và trị hiộu d ụ n g ;

N ă n g lượng của tín hiệu sít) được xác đị nh bởi :

Ci Dài dộ n g của tin hiệu lã tỷ số giiìa các giá trị lớn nh ấ t và nhỏ nhất cìia công suát túc thời của tín hiệu Nếu t í nh t heo đơn vị logarit (clexibel), dải đ ộ n g được định

nghĩa là :

mi n {s“(t)Ị m i n s ( t )

t hô ng 30 này đặc t rư ng cho k hoả ng cường dộ hay k hoảng độ lớn của tín hiệu tác cĩộng lên mạch hoạc hộ t h ố n g điện tử.

d ỉ Th à nh p h à n m ộ t ckieii và x oay chièỉt của tín hiộii,

Mỏt tin hiệu s(t) luôn có t h ế p h â n tích t h à n h hai t h à n h p h á n niột chiếu và xoay chiếu rfao cho :

với s là t h à n h p h á n biến t.hiỏn t heo thời gian của sít) và có giá trị t r u n g bình theo

Theo các hệ t h ứ c ( 1 - 1 3 ) và ( 1 - 18 ) có :

e) Các thà nh p h ầ n chân vò Ic của tín hiệu.

Một tin hiôu s(t) ninfi; luôn có t h ế ph á n t í r h cách khác t h à n h hai t h à n h p h ấ n chản

f) Th à n h p h a n thực và ào của tín hiệu hay biểu diễn phức của mộ t tín hiệu

Một tín hiệu s(t) b ấ t kì có thê’ biểu diễn t ổ n g q u á t dưới d ạ n g m ộ t sổ p hức :

ỏ đây Re s(t) là p h ầ n t h ự c và I m s(t) là p h ầ n ảo c ủa s(t)

Theo định nghĩa, lượ ng liên hợp phức c ủ a s(t) là :

Các* cách biểu diễn (1“ 26) và (1-27) đạc biệt t h u ạ n lợi cho việc t í nh t oá n các hà m

lượng giác khi c h u y e n c h ú n g vế d ạ n g tính toá n CÁC hà m số niủ Vi dụ, xét biểu thức đối với h à m điêu hòa s(t) = Asin(í/-'t + fp) (1-1 l ĩ ’, áp d ụ n g hệ t hức (1 -2 7), co' t h ế viết

dạng biểu thức h à m COS (1-11) thi khi dó ta có các kết quả tương tự he^ thức (1-28) :s(t ) = AReỊ +'^'1

q u á t _ậiữa hai cách bìpu diễn phức

của s(t) nhờ coi s(t) n h ư 1 vectơ biểu

diễn t r ên m ậ t p h ả n g phức tọa độ

Decác có chiêu dài A (gọi là mod un

c ủa s(t) và góc nghiêng^với t r ụ c hoành

vụ kỹ thuật nhất, định như gia c ó ng xử lý tin tức, truyền thống tin dữ liệu, đo lường

t h ô n g số điều k h iể n t ự chinh

Vế cẩu t r ú c m ộ t hộ t.hổng ctiộn tử có hai d ạ n g cơ bản : d ạ n g hệ kín ờ đó t h ô n g tin được gia công xử lý theo rã hai chiều n h à m đ ạ t tới một điều kiện tối ưu điiih trước hay hệ hở ở đó t h ôn g tin được t ruyẽn chi theo Iiìột hướng từ nguổn tin tới ìi-:íi

n h ậ n tin

ỉỉệ (hôiìỊị (iiônịi (in íhu - phát

Có n hi ệ m vụ t r u y ế n m ộ t tin tức d ử liệu theo kh ôn g gian (tr ên một k h o á n g cách

n h ấ t định) t ừ ng u ổn tin tới nơi n h ậ n tin

1 ('ríu trvic sơ CÍ6 k h ỏ i :

b) Bao gồm 2 (ịĩià tr in h cơ bàn.

Q u á t r ì n h gán tin tức c ầ n gửi đi vào m ộ t t ải ti n t á n số cao b à n g c ác h bát dao

đ ộng tải tin có m ộ t t h ô n g số biến t h i ê n theo quy l u ậ t c ủa tin tức gọi là quả trĩnh ciicu c h ế tại th iế t bị phát.

(ịu;i I rỉnh t á c h tin túc khỏi lài tin đố láy lại nội d u n g tin tức t á n số t h ấ p tại thiết

ỉìị thu gọi là q u á t r i n h <ỉài cĩicu chẽ.

c) Chát lượng và hi ệu ( Ị U ; \ c ũn g Iihư r ác đặc' đi ể m của hệ dc) 3 ỵếu tố quy định :

đac điốnì của thiõt bị phát, đạt' diôm c ủ a t h iế t bị t hu và mỏi t r ư ờ n g thực hiện qu á

t ri nh truyi'Mi tin iđịa hình, thời tiốt, nhiổu )

Ba yò'u ịổ này ctiíợc đáni bảo n â n g cao chát lượng m ột cách r iê ng rõ để đ ạ t hiệu

CỊiià t h ò n g t i n cao, ( r o n g đo' t ạ i n g u ổ n t i n là c á c đ i ẽ u k i ệ n c h ủ đ ộ n g , h a i y ế u t ố c ò n

i:ii là yO\i tò bị động.

d» ('â(' t'hi tifni CỊUaii t r o n ^ nhát cÀ\i\ hộ ;

I);in^ điếu c-hỏ' lAM, KM analog, digital), C-òníĩ suất bức' xạ của thiết bị phá t, k h o ả n g

c‘ac h V'à đ i ế u kiệ n lìiòi tnfờn^^ t r u y o n , độ n h ạ y và độ c họ n lọc c ủ a t h i ế t bị t hu

!ỉê ito itrơnị^ (Ịịện ỉử

ỉỉõ loai này có nhiõni vu thu t h ậ p tin lức' dữ liộii VP một đối tư ợ ng hay q u á t r ì n hnao d() cĩõ' đ a n h o-iã t h õ n ^ sò hoạc t r ạ n ^ thái í'úa chúng

I

l i m i t Ị í'».' S u d ã k i ì í n ỉiị' i /in n iỉ (ht

2 Các đac điếm t‘ơ [làn :

a) l.ã hộ t:âu t r ú c tiling hở

lì) Cá hai p h ư ơ n g phá p ('(í lìàn thực hiện quá t r i n h đo ; ph ương pháp tiếp xúc (thi ết

b ị đ a u v à o t i ô p XÍU' l r ự t ’ t i ô p v ớ i đ t u i ư ự n ^ ’ đ o l à n ^ u ó n t i n ) v à p h ư ơ n g p h i í p k h ỏ i ì gtipp xúc

Bộ biô'n đổi đấu vào là íỊiian trọng nhấl co' nhi(Miì vụ biốn đối t hô ng s ố đại lượng

càn đo ( í h ư ờ n ^ ờ d ạ n g IIÌỘI ctạị lượng vậl lý) vố d ạ n g tín hiộu điộn tử có t h a m số tỷ

lộ với đai lượng cá n đo (Ví dụ : áp s u át hiô'n clỏ’i thành điộn áp, nhiệt độ hoạc độ ầ m

híiy vận tốc hiốn đổi ; t h à n h điộn á p hnạc dò ng điện )

c) Sự can t h iệ p của bất thiết bị đo n ào vào đối t ư ợ n g đo d ẫ n tới hệ q u ả là đối

t ư ợ n g cín k h ô n g còn đ ứ n g độc !ập và do đó xảy ra q uá t r i n h m ấ t t h ô n g ti n t ự nhiên dần đến riai số đo

d) Moi cố g á n g n h ằ m n â n g cao độ c hí nh xác c ủ a phép đo đều làm t ă n g t í n h phức

tạp ; t ă n g chi phí kỹ t hu ật và làm xuất hiện các nguyên nhân gãv sai s ố mới và đôi

kh-i làm giả m độ tin cậy của phép đo

e) Vế nguyê n tác có t h ố thực hiện gia công tin tức đo liên t.ục theo thời gian(phương p há p analog) hay gia cồng rời rạ c theo thời gian (p hươn g p h á p digital) Yếu

tó này quy định các đặc đ i ể m kỹ t h u ậ t và cấu t r ú c : cụ t h ể là ở p h ư ơ n g p há p a n a l o g : đại lượng đo được t heo dõi liẽn t ục theo thời gian còn ở p h ư ơ n g ph á p digital đại lượng

đo được lấy m ẫ u giá trị ở n h ừ n g thời đ i ể m xác định và so với các mức c ường độ

c h u ẩ n xác định P h ư ơ n g p h á p digital cho p hé p t i ế t kiệm n ă n g lượng, n â n g cao độ chinh xác và khả n à n g phối g h ép với các t h i ế t bị xử lý t in tự động

15

f) Có khả n ã n g đo nh iề u t h ố n g số (nhiéu kốnh,) hay đo xa nhờ kết, hợp Ihiốt bi dovới một hệ t h ố n g t h ố n g ti n triiyển dữ liộu, đo tư đ ộn g n hờ mót c hươn g t r ỉ n h vac Ìì

s ẫn íđo điéu kh iế n b à n g //p)

ĩ 3.3 Hê iư (fíêu chỉnh

Hệ có n hi ệ m vụ theo dõi kh ốn g ché' nự)t hoạc vài t h ô n g số của lììột q u á t r ì n h sao cho (hông số này phải có giá trị n à m t r o n g lìiột giới han đfi định trước (lìOíU' ngoàigiới hạn này) tức là có n h i ệ m vụ ổn định t h ô n g số Uự độn^) ở mỗi trị số hay một

dải trị số cho trước

ỈỈÌ N ỈI 1 7 : S(f (ỉ'ó k ỉìố ì íỐ ỉỉí; (ỊUiU h ệ (ự ilộ n ^ (licit c l ìỉn ỉi n ỉiiệ i (tó.

2 Các đậc đ i ể m chủ yếu :

a) Là hệ d ạng cấu trúc kín : thông tin truyển thoo hai hướng nhờ các mạch p h ản hối.

b) Th ô ng số cẩn đo và khống c h ế được theo dõi liên tục và duy trỉ ỏ lììức hoặc

giới hạ n đ ịn h sản

s ánh Ux và ưch cíể p h á t hiện ra dấu và đô iớn của sai lệch (ưch t ư ơ n g ứn g với nuíc

c hu ẩn Tch được định s ả n nìà đối t ư ợ n g c á n được kh ốn g c h ế ở đó)

Sau khi được khu ế ch đại lượng sai lệch Au = ~ được đ ư a tới khối ckấp

h à n h đ ể điểu k h i ể n t ả n g hoặc giả m theo yêu c ẩu t ùy dấu và độ lớn của Au Sẽ có

3 k h ả n à n g :

• Khi Au = 0, t a cd (ư^ = u^.ị^) đối t ư ợ n g đ a n g ở t r ạ n g t há i m o n g muốn,

nhánh t hô ng tin ngược không hoạt động

• Khi Au > 0 (ư^ > > Tj.|, hệ điều chỉ nh lànì giảm

- Khi Au < 0 hệ điều chinh làm t á n g q u á t r ỉ n h điều c h in h chỉ

d) Cd t h ể điều ch ỉnh liên t ục t he o thời gian (analog) h ay gián đoạn theo thời gian

miễn sao đạt được giá trị trung bình m o n g đợi.

IMníííng' p há p digital cho phép, tiết kiộm n ă n g lượng c ủa hệ và ghóp nối với hộ thỏn^' lự đô ng t.ính toán.

(và (lo đo' ỉ h a ni số vật ]ý cán theo dổi đ a n g lởn hơn hay nhò hơn gia trị ngiã íng định

nghia lỉiực lố hơn của Iiìột hộ tự động điốii chinh còn ti‘ơờng hợp với một mức n g ưỡ n g

hô mang- ý nghía d ù n g đế điểu khiến t rạ ng thái ihành vi) của đối tượng.

Chương 2

2.1 - CH ẤT BÁN DẪN D IỆ N - P? íẦN T Ử MỘT MÃT G I Ĩ É P P - N

2.7 / C h á i hán dủn tìỊỉíỉvên ch ã i vả ch ã i hán (lẫn tap ch ãi

a - Cáu trúc vĩ/ng n â n g Ĩĩỉợng cùa ckáf ran tính thể

Ta đà biết cấu t r ú c n à n g lượng của một nguyên t,ử đ ứ n g có lập có d ạ n g là các mứcrời rạc Khi đưa các nguy ên t ử ỉại g án nha u, do t ươ ng tãc các mức này bị SIIV biốn

t h à n h n h ữ n g dải gốiii nhiể u mức s á t n h a u được gọi là các vìing nãiig lượng Đây là

dạng cấu trúc n ã n g lượng đ iến hình của vật rán tinh thô’ \2].

'Pìiv theo tình t rạ ng các mức n à n g lượng trong một v ùn g có bị điện tử chiốnì í‘hỗ

hay không, người t a p h à n biệt 3 ỉoại v ù n g n ă n g lượng khác n h a u :

• Vùng h ó a trị (hay còn gọi là v ùn g đáy), t r o n g đó t á t cả các niức n ă n g l ượngđều đã bị chiếm chỗ, k h ô ng còn t r ạ n g t há i (niứcl n ã n g lượng t ự do

• Vùng dẫ n (vùng t rống) , t r o n g đó các mức n á n g lượng đếu còn hò t r ổ n g hay chỉ

ỉ ỉ ì n h 2 ỉ : ỈH ìù n Ịo ạ ị VỘ! ran then c â u in k ' v ù ỉiị; n ù m : Ìư ự ỉì\; :

u ) ( ' h â ỉ C i k h í ỉ i ệ ỉ ỉ / : ' > 2 c i ' : h ) ( ’h í J i h á ì ì ( l ù n d i c n ỉ : , ^ 2 f V : c i ( ' Ỉ K J I ( ỉ ả n i ỉ i O i i

C h ú n g t a đã biết, m u ố n tạo d òn g điện t r o n g v ậ t rắ n c á n hai q u á t r ì n h đổ ng thời :

q u á t r ì n h tạ o r a h ạ t d ẫ n tự do n h ờ được kích thích n ă n g lượng và q u á t r ì n h c h u yể nđộng có h ư ớ n g của các h ạ t d ẫ n điện này dưới tác d ụ n g cùa trường Dưới đ ây t a xét tới cách dẫn điện c ủ a c h ấ t b á n d ẫ n ngu yê n c h ấ t (bán dẫn t h u ẩ n ) và c hất b á n d ẫ n t ạp

t !i il inà điõin kh;ít‘ nlìau t:hù yèu liôn (Ịiian tới (]iiâ t r i n h sinh U;ui) í*áí' hat tự (lí)

nìí.mg linh thô'

Ị) - Chãỉ b(ỉìì (ỉồìi Ịhnãĩ)

ỉỉai 1‘hal ỉìan dản th ii an cîiô'n hinh là ('r(‘nianiuiii Kì(.'i và Siỉiriunì (Si) t‘o' cáu ti'úc

vunỵ: nan^;' lượn^' hinh 2.11' với K., " (),72í’V và thuộc nho'm hỏn

ha ng t u â n hoàn Mí‘ikI(‘I('í'[i Mõ hinh ('âu t rú c m a n g tinh thò' (1 t'hiou) (’Ún c h u n g (■()

0 K chúníí là r a c r h á t ('ac'h (ìiôn Khi diíơc lììôt nguổn n an ^’ ỉiíơn^ ngoài kich

thiVh-x ; ỉ \ I’a hiôn tiíỢn^^ĩ; i o n luía cae n < ; u y ô n tử lì i i t Mìaỉi^^ v à s i n h í ì í n ^ (‘ÍIỊÌ hạt d à n (ự cio :

dien tử hýí\ khòi lỉõn k('\ <>h('*p dỏi trờ t h à n h hat lư do và cì('* lai 1 lif-n kõt lĩi khiiyê't

( l o t r n n j : ; ) ' I V ô n đ ò t h ị v iì U ị X n a n ^ l ư ơ n ^ h i n h 2.2h di c' U n à y t ư ơ n ^ ứ n ^ v ớ i s ự c h u y ố n

đi(;n từ tìí 1 lììức n a n g lượn^ t ron^‘ v un g h()'a tri lí‘*n 1 mức t r n n g v ù n ^ dan đõ‘ lại 1

1 ti-ưừnií n^oài hay mỏt (ỉracliíMì n ò n ^ độ có khã n a n g dịch chuyốiì t'f) h ư ớ n^ tron^'

nìiỉiìí^ t iỉìh ỉhõ lạ o lìón CỈÒII^ (ìiôn tro n g C’hát han dãn th u a n

K('‘I C|uà là : li Muổn tao hạt dần t ư df) t r o n ^ t'haí h;ín dẫn thvián cán võ n a n g

Người t a t.iến h à n h pha t hê m các nguyên từ thuộc nhrím 5 bàii4î Mendeleep vào

m ạ n g t ĩ nh t h ế c h ấ t băn clản nguyòn chát nhở các công n ghê đạc biệt, với n ồ n g độ

k h o ả n g l o ’" đốn nguyê n l ử/ c nv \ Khi đó các nguyên t.ử t ạ p c h á t t h ừ a một điện

t ử v ành ngoài, liên kết yêu với h ạ t nhâ n, dề d à n g bị ion hóa nhờ 1 nguốn n ã n g lượng yèu tạo nôn 1 cạp ion d ư ơ n g tạp c h át - điện tử tự do ơ điểu kiện binh t h ư ờ n g (25''C) toàn hộ các Iif’uyên tử t ạ p c h á t đa bị ion hóa Ngoài ra hiện t ư ợ n g p h á t s inh hạt giống

nh ư cơ chố cùa c hát bán d a n t h u á n van xảy r a n h ư được mỏ t ả t r ẽ n hinh 2 -3a với mức độ ycu hơn TTi'ên đổ thị v ù n g n â n g lượng các Uìức’ n à n g lượng t ạ p chát loại này

(gọi là t.ạp c h ấ t loại n hay loại cho điện tử - Donor) ph à n bô' bên t r o n g vùjig cắm

nain sát đáy v ù n g d ẫ n ( k h o ả n g cách cờ vài C'í eV)

ĨO

Kô't quà là t r o n g m ạ n g t i nh t h ế t ổn tại nhiồu ion d ươ n g của l ạ p chát bát đ ộ n ^ và dòng điôn t r o n g c h á t h án clản loại n gnni hai t h à n h ph á n khô ng b à n g n h a u lạo ra :

đỗi) bị khuyết, t a gọi đó là lỗ t r ố n g liên kết, có k hả n a n g n hậ n điện tử, khi nguyôn

tử tạp chất bị ion hóa sẽ sinh ra đống thời 1 cạp : inn âm tạp chát - lỗ trống tự do

Mức n ă n g lượng t ap c h á t loại p n àm t r o n g v ù n g cáiìì s át đinh v ùn^ hóa trị l ĩ i n h 2.3b

i.hế châỉ- hãn clảìì t ạ p chát, loại p tốn tại nhiốu ion âiìì tạp chài ('() tỉnh (’h;it định xứ

l ừ n g v ù n g và d ò n g đìộn t r o n g chát b á n d ẫ n loại p gổm hai t h à n h p h á n k hô ng t ư ơ n g đươ ng n h a u : lỗ t r ố n g được gọi là các hạt dẵ n đa số, điện t ử hạt t h iế u số, với các

nồng độ t ư ơ n g ứ n g lả Pp và np (Pp »Tip)

c ~ Vai hiện tượìig vật lí thường gặp

( ’a ch sinh h ạ t d ẫ n và tạo t h à n h d ò n g điện t r o n g c h ất b á n dẫn t h ư ờ n g liên q u a ntrực tipp t.ới các hiện t ư ợ n g v ậ t lí s au ;

ĩ ĩ i ệ n t ượ ng ioĩi ỈIÓO n g u y ê n tử (của chất bán dẫn thuẩn hay của chất bán dẫn

lạp chất) là hiện t ư ợ n g gán liền với q u á t r ỉ n h tạo h ạ t dẳn tự do hay c h u y ố n dời niức

n ă n g lượng của các hạt Rõ r à n g sỏ' h ạ t sinh ra b ằ n g số mức n à n g lượng bị chiếm

t r o n g v ù n g dầ n hay số mứ c bị t r ố n g đi t r o n g v ù n g hda trị Kết q u ả của vặt lí t h ổ n g

kẽ lượng tử cho p hé p t í n h n ổ n g độ các loại h ạ t n ày dựa vào h à m t h ố n g kê F e r m i - D i r a c

[2, 8] :

n = / N (E )F( E) dE ; p = / N(E)F(E)dE (2-1)

với n, p là n ố n g độ điện t ử t r o n g v ù n g d ẫn và lỗ t r ố n g t r o n g v ù n g hóa trị

E^, là mứ c n ã n g lượng c ủa đáy v ùn g dẫn,

F j ^ là mức năn g lượng của đinh vùng hda trị,

[pì t rạn g thái n a n g lượng cao nhát có điện tử,

là t r ạ n g thái n à n g lượng t h ấ p n h ấ t của ỉỗ trông,

N (ị.j là h à m mật độ t r ạ n g thái h ạ t theo n a n g lượng,

F(|,J là h à m p h â n bô t h o n g kê h ạ t theo n ã n g lượng

Thoo đo' người t a xác định được :

n = N,,exp ( - ) ; p = «xp ( - ) *2-2)với N^., N^, là mạt độ t r ạ n g thái hiệu d ụ n g t r o n g các v ùn g t ươ n g ứng, E|,- là mức t h ế

hóa hoc' Ítìiứí^ Formi».

Kôt (luá p há n tích cho phóp có các kôl luận, chủ vếu sau ;

• () t r ạ n ^ t h á i cân hảng, tích số n ố ng độ hai loại h ạ t dẫn là m ộ t h à n g sớ ( t r ong

b á t kị C'h;ĩí b á n d ẫ n l o ạ i n à o )

nghỉa là viộc t ă n g nồng độ 1 loại h ạ t này luỏn kèm theo việc giảm nồng độ tương

ứng t*ủa lo;.ii hạt k ia

• Ti'ong ('hất há n d ả n loại n có > > ĩiị >>Pn tlo đd sô' điện tử t ự do Ịuôn bà ng

P|, > > Hj > > do đd rfổ ỉỗ trống luôn bàng số lượng ion àm tạp c h á i : Pp =

lììõn t ư ơ n g riinh h ạ t dẫn p h á hủy t.rạng th á i cân b ả n g n h i ệ t đ ộ n g cẢia hệ h ạ t

(n.p n^ì Khi đó người ta thườ pg qua n tảiiì tới số gia ta n g nống độ của các hạt

t hi êu sò vi c h ú n g có vai trò quyết, định tới nhiểu cờ c hế p h á t sinh dòng điện t ro ng

các dung' cu hán dan I'íiộn tượn^' tái hỢ]‘) hạt dan là quá trinh ngược lại, liên quan

tới rá(' c huvôn dời điện tử từ Iiìức n ; m ^ lượng cao t r o n g v ùn g d á n vẽ mức t h á p hơn

hệ h ạ t vể lại ] t r a n g thá i càn b à n g mới

Khi đd, t r o n g c hất bán dẵ n loại n, là sự tái hợp của ỉỗ t r ố n g với điện tử t ro ng

điểu kiộn n ồn g độ điện tử cao :

ơ đáy : Ap(t) là m ứ c giảm của lỗ t r ố n g theo thời gian

Ap(0) là 30 lượng lỗ t r ố n g lúc t — 0 (có được s au 1 q u á t r ỉ n h sinh hạt)

là thời gian sống của lỗ t rố n g t r o n g c hấ t b á n d ẫ n loại n (là k h o ả n g thời'

gian trong đó nôn g độ lỗ trống dư giảm đi e

láni-Tư ơ ng tự, t r o n g c h á t bá n d ẫ n loại p có

21

('■Ác thnn^^ so và r,, quyôt định tới c;u' linh chât t a n s6 (tac đ ôn g n h a n h 1 r ủ a cnc

ciuìi;^- (‘U \vAn (.lãn,

- ( ‘Ị ì ỉ t y c ì ì ( ỉ ò ì ĩ í ĩ ỉ Ị Ì a Ị ỏ c < t n M t i ỉ ) a l u ì l ( Ị ầ n t r o ì i í ỉ , ( Ỉ Ị c n t n ỉ o ỉ L g

D i í í í i ( ; i í ' c l u n f î í ’i i a đ i ộ í ì t r ư ờ n g h ; i l d ã n t ự (]() 1‘h u y ô ' n d ộ ỉ i ^ đ ị n h l i ư ớ n ^ c ó ^ Ì : ì t o e

t a i } nf *n 1 d õ n o - c ì i ô n ỉ à d ò n ^ t r ô i ) v ớ i v â n t ỏ r t r u n ^ ^ t ì i n h t i ỉ(- v ỡ j (‘U f í n j ; d ñ p, t‘u a t r ư ờ n g ' :

'\i'on^ đo' //,,, //|, là các hộ rfò li Ịộ gọi là clộ linh dộ ng của các hạl (lãn tiífíní lín;^

I)(ì ('.() sư chõnh lộch vố nổng đỏ t hf’C) khón^' C*ỈU' híit clãn tliựi* hiộn ('huyôn

động khuôfh tán từ iỏp co' nồng độ CÍVO tới lớp C(ì n ô ng độ thà'p Mát độ clòn^ khuóch

lan th(*í) p h ư ơ n g ^iàni cúíi nông độ có dạng' : fJSl

'lYong đó L^, L|, ỉà q u ã n g đư ờ ng khuếch t a n cùa hạt (là k h o án g cách t r o n g đó nổn g

độ hạt khiiốch t á n gi á m đi c l á n thoo p h ươ n g khu€‘ch t á n) đó c ũ n g c hính là q u ã n gđường t r u n g binh h ạt dịch c h u y ể n khuếch t á n được t r o n g thời gian riớng của nó

2 ỉ 2 Mâ( f*hép p -n và íin ỉĩ chỉnh ỉtru cùa iiỉỏt hán dẫn

a - Mật ghòp p - ì i hhi- chưa có diện áp ngoòi

Khi cho hai đơn t i n h t h ế b án d ẫ n t ạ p c h ất loại n và loại p tiếp xúc công nghệ với

n h a u , c‘á c h i ệ n t ư ợ n g v ậ t li x ả y r a t ạ i n ơ i t i o p x ú c l à C’ơ s ở c h o h á u hốt c á c d ụ n g cụbán dán điộn hiện đại [2 , 8 ]

ỉ linh 2.4 biốii dion mỏ hỉnh lí tưỏn^!

hoa nũìt lììíit ^hÓỊì p - n khi chi ía có điện

ap n^oài đạt vào, Với già thiết ở nhiệì

độ phòng, các ngiiyỏn tử tạp chát đã bị ion

h ó a h o à n t o à n (n,-j = N | ^ ; P p

-Các hiõn tư ợn g xáv ra tại nơi liếp xúc

í-ó thô' Ì1ÌÔ t á toiìì t á t n h ư s a u ;

Do có sự chôiìh lệch lởn vỗ nống độ

(n,, »Hj, và » P n ^ tíìi vun g tỉốp xúc

(■() hi(‘ti tượng khuếch tân các hạt đa số

(Ịua nơi t iốp g i á p , x u á t h i ộ n 1 d ò n g đ i ệ n

khuôfh t;ín Í|^J hướng từ p s a n g n Tai

1 víin^' làn cận ỉ,, hai bôn mặt tiốp xúc,

xu;'U hiộn niỏt lớp điộn Í.ích klìòi do ion

t;ip chất tạo ra trong đó nghẻ-o hạt dân

đa sô và co điộn trở ỉớn (hơn nhiều cáp

s o v ớ i C’Ỉ K' v ù n g c ò n l ạ i K c ì o đ ó đ ô n g

hưííng từ víing N (ỉớp ion dương Npi

s an^ vù ng p (lớp ion àni N,^^ ) gợi là

đi('n t r ư ờ n g tiê'p xúc (h 2.4cì

Người la ndi đíi xuát hiôn ] hàng

rào điện thô' hay m ộ t hiệu thố tiốp xúc

Uix- Bế day lớp nghòo ỉn phụ thuộc vào

nõng độ tạ p t’hàt, nếu N,\ - N|) thỉ 1,1

t h ư ờ n g N,\ » N n nên 1,U1 »hiỊi và p h ắ n

I’hú yêu nảm bèn loại bán dần pha tạp

c h á t ít hơn (có điện t r ở suát cao hơn)

Diõn trường E(X cản trở chuyốn động

cùa đòng khuếch tán và gây ra chuyến

động gia tốc (tròi) của các hạt thiếu số

({ua miền tiốp XIÌC, có chiều nt^ược lại

với d ò n g khuc'ch tán Quá trinh này

tiô'p diễn sẽ dẩn tới 1 t rạ ng thái cản

bang động : íki — Iir và không có dòng

điộn q u a tiếp xúc p - n Hiệu t h ế tiếp

xúc có giá trị x ác ìập, được xác địn h bởi

ỉ ỉ ì n h ; \ f ạ í p - n k ỉìi c h ira (7/

(ỊiOn irióna:,

d ì M ó h in h c â ii trũi Ị i h ìC ii : h) r iìíu ì hô fí('fỉĩi; <!ộ lìu i theo p h iĩ< fn \; X

I ) ỉ V///;' d ií'n l i d ì k iìn i lạ ì ¡ứ p fii^hco ( v ã i Ịo ụ ị ih it y c ff ñi'f) ífóf /Ị\;ộ[} : (h U iÇ u ilic ñC’p xúc lid v iìùtii^ rúo íh c

U ii n ư i ñ cf} vúc : C} K ¡ l ì i ặ i (Ịny ư ớ c d in t hủn iỉi)n.

h ạ t dá n c ù n g loại, vào n h i ệ t độ với hệ só n hi ệ t â m i -2mV/ K)

b - Mạt ghé p p - ĩ i kh i có diện trường ìtgoài

'IVạng thá i c àn b ằ n g đ ộ ng nê u trê n sẽ bị phá vờ khi đ ậ t tới tiếp xúc p - n m ộ t điện

t r ư ờ n g ngoài Có hai t r ư ờ n g hợp xáy r a (h 2.5a và b) :

23

\ ỉ ì n h 2 5 ■■ M ặ i i;hcp p - n k h i p h ủ n c ự c ihtiủn ía ) và p h â n c ự c n g irợ c (b).

• Khi điện t r ư ờ n g ngoài (Eni:) chiều với Etx (tức là có cực t í nh d ư ơ n g đ ạ t

tới p, â m tới n) Khi đó do Erv- chủ yốu đặt lẽn vùng nghèo và xếp chổng với Etx nên cường độ t r ư ờ n g t ổ n g c ộng tại v ù ng 1,, giảm đi do đd làm t ă n g c h u y ể n đ ộ n g khu êch

t á n Iki T người t a gợi đó là hiện tượng phun hạt đ a sô' qua mi ề n tiếp xúc p - n khi

nó được niở Dòn g điện trôi do Ext gây ra gần nh ư giảm không đ á n g k ể do n ố n g độ

h ạ t t hi ể u số nhỏ T r ư ờn g hợp nà y ứn g với hinh 2.5a gọi là ph ân cực t h u ậ n cho tiếp xúc p - n Khi đd bề rộ ng v ù n g nghèo giảm đi so với I(>

Khi Eng cùng chiều với E|X ínguốn ngoài crí cực dương đạt tới n, âm đ ạ t tới p), dotác d ụn g xếp c hồng điện t r ư ờ n g t.ại vùng nghèo, dò ng ĩki giảm tới không, d ò n g Iir có

tiếp xúc p - n Bể r ộ n g v ùn g nghèo t à n g lên so với t r ạ n g thái cân bằng Người t a gọi

đó là sự p h â n cvíc ngược cho tiếp xúc p-n

Kết q u ả là m ặ t ghé p p - n khi đặt

t r o n g 1 điện t r ư ờ n g ngoài có tính

c h ấ t van : d ẫ n điện k h ô n g đối x ứn g

theo 2 chiéu Người t a gọi đó là hiộu

ứ ng chinh lưu c ủa tiếp xúc p - n :

theo chiểu p h â n cực t h u ậ n (U,\K >

0 ), dòng có giá trị lớn tạo bởi dòng

h ạ t đa sô p h un q u a tiếp giáp p - n

mở, theo chiều p h â n cực ngược (Usk

< 0 ) dòng có giá trị n h ỏ hơ n vài cáp

do h ạ t t h i ể u số trôi q u a ti ếp giáp

p - n khóa Đây là kế t q u ả t r ự c tiếp

của hiệu ứ n g đi ều biến điện t rở của

lớp nghèo của m ậ t g hé p p~n dưới tác

độn g cùa t r ư ờ n g ngoài

c ~ Đặc tuyến V o n - A m p e và các

th a m số cơ bản củữ ăiổt bán dẫn

Điốt b á n d ả n có c ấu t ạ o là một

ch uy ển tiếp p - n với hai điện cực nối

ra phía m iề n p gọi là a nôt , p h í a miền

ỉ ệ ( / T 7 / Ì )

i

Sz

Ằỉìtìh 2.6 : D ặ c luyến V o n - A m p e cùa đ i ố t hán dẫn.

n ỊXiú la catôt Nối tiếp điốt bán d ẫ n với 1 n g u ồn điện á p ngoài q u a 1 điện t rở h ạn

rhò dòng, biến đổi cường độ và chiều của điện á p ngoài, người t a t h u được đậc t uyế n

V on -Amp e c ủa điốt có d ạ n g h ình 2.6 Đâv lả 1 đ ườ ng cong có d ạ n g phức tạp, chia làm 3 v ùn g rồ r ệ t : Vùng (1) ứ n g với t r ư ờ n g hợp p h â n cực t h u ậ n , v ù n g Í2) t ư ơ n g ứn g với t r ư ờ n g hợp p h â n cực ngược và v ù n g (3) được gọi ]à v ùn g đ á n h t h ủ n g tiếp xúc p - n Qua việc p h á n tích đặc t ính Von-Arnpe giừa lí t h u y ế t và t hự c tố người t a r ú t đượccác kết ỉuản chủ yếu s a u :

- Tr o ng v ù n g (1) và (2) p h ư ơ ng t r ì n h mô t ả đ ườ ng cong cd d ạ n g íxeni [8])

U | = — gọi là t h ế n h i ệ t ; ở T = 3 00" K với q = 1,6.10' ‘‘^c, k = L38 10' "-’ J /K

U | có giá x ấ p xỉ 25, 5mV ; m = (1 -ỉ- 2) là hệ số hiệu c hinh giữa lí t h u y ế t và th ựctế

- Tại vùn g mở (phân cực th u ậ n ) : u Ị- và có phụ thuộc vào nhiệt độ nên d ạn g

đ ư ờ n g cong phụ t huộc vào n hiệ t độ với hệ số n hi ệ t được xác đ ịnh bởi đạo hàni riêng

t h e o n h i ệ t độ

, mV,')T

n gh ía là khi giữ cho d òn g điện t h u ậ n q u a van k h ô ng đổi, điện á p t h u ậ n g iả m tỉ lệ theo n h i ệ t độ với tốc độ -2mV/ K

- Tại v ù n g k h ó a ( ph ân cực ngược) giá trị d òn g bão hòa nhỏ (10 A/cm^ với Si

và 10'^* A/cm với Ge và phụ t huộc m ạ n h vào n h i ệ t độ với m ứ c độ +10% giá t r ị / ' ’K :

lo"‘C

- Các kết luận vừa nêu đối với và chỉ rõ h o ạ t động của điôt b á n d ẫn phụ

t huộc m ạ n h vào n h i ệ t độ và t r o n g t hực t ế các mạ ch điện t ử cò sử d ụ n g tới điốt b á n

d ẫ n hoặ c t r a n z i t o s a u này, người t a cần cd n hi ề u biện p há p n gh i ê m n g ặ t đ ể duy trì

sự ổn đ ị n h c ủa c h ú n g khi là m việc, c h ố n g (bù) lại các nguyên n h â n k ể t rê n do nh iệ t

25

• Đ á n h t h ủ n g vì điện do hai hiệu ứ n g : ion hría do va c h ạm (giữa h ạ t t h i ế u sốđược gia tổc t r o n g t r ư ờ n g m ạ n h cờ lo'^v/cni với n guvê n t ử c ủa c h ấ t b á n d ả n t h u á n

t h ư ờ n g xảy ra ở CÁC m ặ t ghép p - n r ộ n g (hiệu ứ n g Zener) và hiệu ứ n g x uy ê n h á m

( l \ i n e n ) xảy r a ở các tiếp xúc p - n hẹp do pha t ạ p c hất với n ô n g độ cao liên q u a n tới hiện t ư ợ n g n h àv mứ c t r ự c tiếp c ùa điện t ử hóa trị bên bán d ẫ n p x uy ên q u a r à o t h ế tiếp xúc s a n g v ù n g d ẫ n bên bán d ẳ n n,

Khi ph â n tích hoạt độn g của điốt t r o n g các mạ ch điện cụ t hể, người t a t h ư ờ n g sử

d ụng các đại lượng ( tham số) đặc t rưng cho nd Có hai nhóm t h a m số chính với một

điốt bán dẫn là nho'ni các t h a m số giới h ạ n đặc t r ư n g cho c h ế độ làm việc giới hạn của điốt và n h ó m các t h a m số định mức đặc t r ư n g cho c h ế độ làm việc t h ô n g thường

- Các t h a m số giới h ạn là :

• Điện áp ngược cực đại đê' điốt còn t h ể hiện t í nh c h ấ t va n (chưa bị đ á n h t h ủ n g ) :

í t h ư ờ n g giá trị chọn k h o ả n g 807f giá trị điện áp đ á n h t h ủ n g ưjị),

• D òng cho phép cực đại qu a van lúc mở :

• Công s u ấ t tiêu hao cực đại cho phé p t r ê n van để c h ư a bị h ò n g vì n h iệ t ; p

• T ấ n sổ giới h ạ n c ủa điện áp ( đòng điện) đ ặ t lên v an đ ế nd còn có t í n h c h á t van

của ; với n h á n h ngược ^ -Ỵ~ lớn v à ít p hụ th uộc vào d ò n g giá trị và

c à n g c h ê n h lệch n h iể u thì t í n h c h ấ t van c à n g t h ể hiện rõ

• Điện d u n g tiếp g iá p p - n : lớp điện tích khối t ư ơ n g đ ư ơ n g n h ư 1 t ụ đ iệ n gọi

là điện d u n g c ủ a m ặ t g hé p p - n : Cpp = C^J +

t r o n g đó là t h à n h p h ẩ n điện d u n g chi p hụ thuộc vào điện á p ngược (vài p h ấ nchục pF) và là t h à n h p h ầ n chỉ p hụ th uộc vào điện á p t h u ậ n (vài pF)

ỏ n h ữ n g t ẩ n sô' iàm việc cao, người t a phải để ý tới ả n h h ư ở n g c ủ a Cpp tới các

t ín h c h ấ t của mạ ch điện Đặc biệt khi sử d ụ n g điốt ở c h ế độ k h ó a điện t ử đ ó n g mở với nhịp cao, điốt c ẩ n m ộ t thời g ian q u á độ đ ể hổi phục lại t í n h c h ấ t van lúc c h u y ển

từ mở s a n g khóa Diện á p mở v a n Uị) là giá trị điện á p t h u ậ n đ ặ t lên van t ư ơ n g ứn g

để d òng t h u ậ n đ ạ t được giá trị

Người t a p h â n loại các điốt b á n d ẫ n t heo n h i ẽ u q u a n đ i ể m k h á c n h a u :

• Theo đặc đ i ể m c ấ u tạo có loại điốt tiếp đi ểm, điốt tiếp m ặ t , loại v ậ t liệu sử

d ụ n g : Ge hay Si

• Theo t ẩ n số giới h ạ n có loại điốt t ầ n số cao, điót t ẩ n số thấp

• Theo công s u ấ t p.^^.ị có loại điôt công s u ấ t lớn, cống s u ấ t t r u n g b ìn h hoặc công

s u à t nhỏ (I^ I < 300 niA)

• Thoo nguyên lí hoạt đ ộn g hay p h ạ m vi ứng d ụ n g có các loại điôt c hinh lưu, điôt

ốn định điện á p (điôt Zener), điôt biến d u n g (Varicap), điôt sử d ụ n g hiệu ứ n g xuyên

bazơ cùa điốt hay độ dốc t r u n g

binh của v ùn g (1) đạc tuyến Von-Ampe, Và là độ dốc t r u n g bỉnh của n h á n h ngược (2) của đạc t u y ế n Von-Ampe

2 , ỉ 3 Vài ứrìỊi dutĩịị điền hình cùa đỉôí hán dần

Tĩ*ong p h ầ n này, c h ú n g t a x é t tới m ộ t số ứ n g d ụ n g đ i ể n hình của điôt t r o n g các

m a ch chinh lưu, hạ n c h ế biôn độ, ổn đ ịn h điện áp

a - Bộ c h ỉn h ỉưii công s u ấ t nhỏ

Sử d ụ n g t i nh c h á t van của điỏt b án dẫn, các m ạ ch chinh lưu đ iển hình n h ấ t u-ỏng

s u at nhỏ í, được cho t r ẽ n hình 2 8a, b, c, d

Để đơn giàn cho việc p h â n tich h oạt đ ộn g và r ú t r a các kết l uậ n c h í nh với các

mạ ch t r ên , c h ú n g ta xét với t r ư ờ n g hợp tải của mạ ch c hi nh lưu là điên t r ở t h u á n , sau

đd cổ lưu ý các đậc đ i ể m khi t,ải có tính chát điện d u n g hay điộn cảm và với giả thiết

các va n điôt là lí tưởng, điện áp vào có d ạ n g hình sin phù hợp với t h ực t ế đ iện áp

m ạ n g 110V/220V xoay chiểu, 50 Hz

- Mạch c ỉú n h ỈƯÌI hai nửa chu kĩ : Nhờ biến áp nguổn, điện áp m ạ n g đ ư a tới sơ

cấp được biến đổi t h à n h hai điện á p h ỉn h sin U;> I và ư>-) ngiíợc p ha n h a u t r ê n t hứcấp T ư ơ n g ứ ng với n ừ a chu kì dươTig (Uij > 0, U-,^ < 0) D| mở D-, khóa, ''rvên Rịdòng n h ậ n được có d ạ n g 1 chiều là đ iện á p n ửa hình sin do U^I q u a Dị mở t ạ o ra.Khi điện áp vào đổi dấu í n ử a chu kì âm) U-.Ị < 0, > 0) Dị k hó a Đt mở và t r ê n

Rj n h ậ n được d òn g do Đ tạo ra, (h.2.9)

• Giá trị t r u n g bình của điện á p t r ê n tài được xác định t heo hệ t h ứ c (1.13) :

(2 -15)

với U t là giá trị hiệu d ụ n g c ủ a điện ap

trôn 1 cuộn của t h ứ cấp biến áp

• Điộn áp ngược cực đại đ ặ t vào van khóa hàng tổ ng điộn á p cực đại t r ê n 2 cuộn

t h ấ y rõ khác với t r ư ờ n g hợp tải điên trở ỉúc này mõi van chi làm việc t r o n g k h o ả n g

thời gian Oị -4- (với va n Đn) và ~ (iị ívới van Oị) nhỏ hơn n ử a chu ki và thông

mạ ch n ạp cho t ụ t ừ ng uổn và Ư2 ]■

hơn giá trị tức thời của điộn áp p ha tư ơ ng ứn g u 1 và ƯT ị), Lúc đó tụ c p h d n g điện

• Nếu xót mạch hình 2.8a với từng nửa cuộn thứ cấp biên áp nguồn làm việc VỚ! 1

van t ươ n g ứng và mạch tải ta cd 2 mạch chinh lưu Iiìột nửa chu kì là d ạ n g sơ đố đơn

giản nhất, của CÁC mạch chỉnh lưu Dựa vào các kốt quả đã phản tích t rê n, dễ d à n g suy

ra các t h a m số của mạch này tuy nhiôn chúng chi được sử d ụ n g khi các yêu cẩu vẽ chất lượng nguổn (hiệu suát n â n g lượng, chi tiêu bằng phang' của Uị ) đòi hỏi thấp

- M ạch c h i n h ỊUĩi căỉỉ

Mạch điện n g u yê n lí của bộ chinh

lưu c áu cho trêĩì h inh 2 8b, t r o n g đó

c áu gổni 4 van điốt đ à được kí hiộu t hu

gọn ; nếu vẽ đáy đủ cẩu ch inh lưu ta

có hình 2 , 10

Tr on g t ừ n g n ử a c hu kì c ủa điện áp

t h ứ cấp ƯỊ, m ộ t cặp v a n có a n ô t dươ ng

n h ấ t và k a t ô t â m n h ấ t mở, cho d òn ^

m ộ t chiều r a Rị, cặp va n còn lại khóa

và chịu 1 điện á p ngược cực đại b ằ ng

b iê n độ Ví d ụ ứ n g với n ử a chu kl t\^u\'cn li hộ chỉnh hat câu /nọi pha.

d ư ơ n g c ủ a ư-,, cập v a n DjD^ mở, Đ-.Đ4 khóa Rõ r à n g điện á p ngược cực đại đ ặ t lên

v a n lúc k h óa có giá trị b ằ n g m ộ t n ử a so với t r ư ờ n g hợp bộ c h i n h lưu hai n ử a chu ki

đ ã xét t r ên , đây là ưu đ i ể m q u a n t r ọ n g n h ấ t của sơ đổ cấu Ngoài r a, kế t c ấu t h ứ

c ấp c ủa biến á p n g u ổ n đơn giản hơn Các thaiiì số chỉnh c ủ a m ạ c h là :

• Điện áp 1 chiếu lúc cd tải R, :

với Rị là nội trở tư ơ ng đươ ng của nguốn xoay chiều

T7 [ Ũ7 - 1 các giá t r ị U:)It là điện á p và d òn g điện cuộn t h ứ c ấp biến áp.

là điện trở t ư ơ n g đ ư ơ n g của tải Ry = —^—

Khi có tải điện dung, m ạ c h l àm việc ở c h ế độ x u n g liên q u a n tới thời g ia n p h ó n g

của tụ c lúc các van đểu khóa và thời gian nạp lúc một cập van mở giốĩìg như đã

p h â n tích với m ạ c h c h ỉ nh lưu hai n ử a c hu kì Lúc đó, dòn g điện x u n g q u a c ập van

mở n ạp cho tụ c là :

RiRv

có phụ th uộ c vào nội t r ở Rj của nguổn xoay chiều và c àn g lớn khi R| c àn g nhỏ Điện

áp r a tói t h i ể u lúc n ày xác đ ị n h bởi :

t r o n g đó là điệ n á p gợn s ó n g cực đại :

U g s n

Mạch h ìn h 2,8c, cho p hé p n h ậ n được 1 điện áp r a 2 cực t í n h đối x ứ n g với đ i ể m

c hung, cd t h ể p h â n tích n h ư hai m ạ c h h ì n h 2 8 a l à m việc với hai n ử a t h ứ c ấp của biến áp n g u ồ n , cd đ i ể m giừa nối đất

Mạch h ình 2.8d cho phép n h ậ n được điện á p 1 chiểu có giá trị gấ p đôi điện á p r a

t r o n g các m ạ c h đ ă x ét t r ê n và cd t ê n là m ạ ch chỉnh lưu bội áp ơ n ử a chu ki đấu (n ử a chu kì â m ) c ủa Ư 2, van Đj m ở n ạ p cho tụ C( tới điện á p - Ư 2^ - AÍ2U-,

ở n ử a chu ki t iế p s a u ( n ừ a chu kì dương) Đ 2 mở và điện á p n ạ p cho t ụ C 2 cd giá

t rị đ ỉnh :

N ếu đ ể ý các điề u kiện t h ực t ế (khi độ lớn c ủ a C|, C2 hữu h ạ n ) giá trị đ iện áp 1 chiều s a u bộ chỉ nh lưu bội áp cố độ lớn cỡ hai l ấ n giá trị n ày ở bộ chỉnh lưu c ấ u tải điện dung

Ngoài ứ n g d ụ n g t r o n g các m ạ c h ch ỉnh lưu n h ư đ ã k ể t r ê n , điôt còn được sử d ụ n g

t r o n g lĩnh vực c h ỉn h lưu công s u ấ t lớn (xem c hươn g 4)

H ì n h 2.11 là các mạch hạ n chế nối tiếp (Điốt hạn chế niắc nối tiếp với mạch tải).

X ét t r o n g t r ư ờ n g hợp đơn g iả n khi là m ộ t điện á p hì nh sin k h ô n g có t h à n h

p h ẩ n 1 c hiéu v à giả t h i ế t điốt là lí t ư ở n g ( ngưỡng mở kh óa xảy r a tại giá trị điện á p

31

Nếu t hưc hiên điểu kiện « R ^Rn.^c ^ng

ĐÌPU kiện U j = 0 xảy r a khi = E n ê n n g ư ỡ n g hạn c hế của m ạ c h b ằ n g E

Tức là với mạ ch h ạ n c h ế t r ôn la) thưc hiện cíiéu kiện :

(Khi u,, ^ E , ư,, < 0 cd u ,,,2 = E

Khi U, < E , U , > 0 cd = IJ,,„

và với mạ ch hạ n c hế dưới (ci có :

'Khi U^, & E , u , |

Khi L\, < E , u | i < 0 , = E

> 0 IJ,,„ = ư , , „

Khi thay đổi giá trị E, n g ư ỡ n g han chế sẽ t h a y đổi t r o n g 1 dải r ộ ng t ừ - ưvmax

< E < ưvn iax với ưvm.iN hiên độ của điện áp vào.

Ti*ường hợp r i ê n g khi c h ọn E = 0 ta có mạ ch h ạ n c hế ở mức 0 ( m ạ c h g hi m lấy 1 cực tí nh của t ín hiệu vào hav mạch chinh lưu n ửa chu kì đã xét trước)

C ũn g có t h ế m á c đi ốt s o n g s ong với mạch ra n h ư hỉnh 2.12, lúc đó t a có mạch

hạ n chế kiểu s on g song

; R, ^ cókhi u , 5 E , ư^, > 0 , = EỊkhi u ’ < E , u| , < 0 , U, ” -

c - On dịnli d iệ n áp b ằ n g diố t Zener

Điốt ổn áp là m việc nhờ hiệu ứ n g đ án h

t h ủ n g Z e ne r và hiệu ứ n g đ á n h t h ủ n g th á c

lũ của c huyển tiếp p - n khi p h â n cực ngiíợc

Trong các điôt t h ô n g t h ư ờ n g hiện t ượ ng

đ á n h t h ủ n g này sẽ là m h ỏ n g điôt, n h ư n g

t r o n g các điôt ổn định, do được c hế tạo

đặc biệt và khi l à m việc m ạ c h ngoài có

điện t r ờ h ạ n c hế d ò n g ngược ( khòng cho

phép nó t ă n g q u á d ò n g ngược cho phép)

nê n điôt luôn l à m việc ở c h ế độ đ á n h t h ủ n g

n h ư n g k h ô n g hỏng K h á c với điôt t hôn g

- Diện áp ổn đị nh Uy (điện áp Zener) là điện á p ngược đ ậ t lén điôt làm p h á t sinh

1’ii hiộn t ượ n g đ á n h t h ủn g , Trẽn th ực t ế đối với mọi điỗt ốn áp chi crí lììột, k h o ả n g r ấ t họp nià nó crí t h ể ổn đ ịnh được, K h o ả n g này bị giới h ạ n một m ặ t bởi k h o ả ng đậc tuyến của điôt t ừ p h ạ m vi d ò n g bão hòa s a n g p h ạ m vi đ á n h t h ủ n g làm d ò n g t ă n g đột ngột, m ặ t khá c bởi công s u ấ t tiêu ha o cho phép H a y dòn g cực đại cho phép

điốt tại đ i ế m làm việc;

Cãn cứ vào ( 2 - 3 2 ) có t h ế thấy rằng độ dốc của đặc tuyến ở phán đánh t h ủ n g có

tác d ụ n g quyế t đị nh đếĩi chất, lượng ổn định c ủa điòt Khi điện t r ở độ ng b ằ n g không (lúc đó p h á n đặc t u y ế n đ á n h t h ủ n g s o n g song với t r ụ c t ung) thì sự ốn đ ịn h điện áp đạt tới mức lí tưởng

N hư hình 2.13a, đ ể th ực hiện chức n ã n g ổn đ ịn h ngirời t a t h ư ờ n g mắ c nối tiếp với điôt Ze n er lììột đ iệ n t r ờ và tác d ụ n g ổn đ ịn h được c h ứ n g m i n h b ằ n g đổ thị t r ê n h ình2.13h

Có t h ể t hiốt lập q u a n hệ h à m sổ giừa điện trở động và điện áp ổn định cùa điôt

Ví dụ đổi với điỏt Z e n e r Si, công s u ấ t t iêu hao 0,5W có d ạ n g đổ thị nh ư hinh 2.13c

Từ đố thị này t h ấ y điệ n t r ở đ ộng cực t i ể u khi điện áp vào k hoả ng 6 đến 8V Vỉ t r o n g

k h o ả ng điện á p này x u ấ t hiện đổng thời hiện t ư ợ n g đ á n h t h ủ n g Ze n e r và đ á n h t h ủ n g

các biến đổi t ư ơ n g đối của

d òn g điện q u a điôt và điện

á p rơi t r ê n điôt do dòn g

gây r a :

l ỉ ì n h 2 7.Í ; a) ô n cỉịnìi (tiện áp háfií^ (ỉiôt /.r n cr

h) rtìù n lích (lo ihị dặc lính ổ n ciịnh c) Sự phụ ũmộc cùa diện trờ (íộtỉiỊ vào điện ÓỊĨ ổỉi (lịnh.

Si t hiiöng cd Z ^ 100 Trd k h ä n g r a ciia m a c h dn dinh c ü n g lä möt t h o n g so chü you

d ä n h giä c hat l u ö n g c ü a m a ch :

Rr:i =

ö däy AU, j lä gia so c üa dien ä p ra, gay r a bdi gia so AI, , cüa dön g täi.

Rö r a n g t{ so ve phAi c ä n g nhö thi c h ä t lu ö ng m a ch 6 n dinh c ä n g cao, vi t h e cäc

ma ch ön dinh d ü n g diöt Ze n er cd dien t r ö r a c ä n g n hö c ä ng to t (dieu n äy p h ü höpvöi vai t rö mot nguon dien ap li tiföng)

“ He so n h i e t dp c ü a dien ä p ön dinh he so näy cho biet s\i bien doi tUön g doi

cüa di§n äp dn dinh khi n h i e t dö t ha y doi l ‘’C ;

k h o ä n g t ü 5 d e n 7V, b ä n g khöng Sö di nhii vay lä vi t r o n g k h o ä n g n h i e t dö n ä y tön tai cä hai hien tUöng d ä n h t h ü n g lä Z e n e r vä t h ä c lü vä he sö n h i e t c ü a h ai hieu ü n g näy lai ngUöc d ä u cho n e n cd chö c h ü n g t r i e t tieu län n h a u Däy lä m öt d ä c d i e m r ä t

d ä n g quy, chi x u ä t h i e n tai d i e m c öng t ä c c ü a t ü n g diöt Zener t r o n g k h o ä n g t ü 5 den

7V Tren hinh 2.15 t r i n h bäy däc t u ye n c ü a 3 diöt do d hai nhi et dp k h ä c n h a u N h ü n g

vöng t r ö n d ä n h dä'u d i e m c öng täc c ü a diöt t a i dd he so nh ie t b ä n g khöng

2.2 P H Ä N T Ü HAI MÄT G H E P P - N

N^u t r ö n c ü n g m ö t d e b ä n d ä n l ä n l ü ö t t a o r a hai tiep giäp c öng n g h e p - n g än

n h a u thi t a dUöc m ö t d u n g cu b ä n d ä n 3 cüc gpi lä t r a n z i t o bipolar, cd k h ä n ä n g

kh ue ch dai t i n hieu dien N g u y e n li l äm viöc c ü a t r a n z i t o d u a t r e n dac t i n h d i e n c üa

t ö n g tiep giäp p - n v ä t ä c d u n g tUöng h6 g i ü a chüng

2 2-/ ( a u íao, nuítyẽn it làỉĩì vict\ d ä c lu y en vờ íềiam sô củ a ír u n tito b ip o la r

a) Câu tao : Tĩ*anzito có cáu tạo gòni các miến bán dẫn p và n xon kẽ nhau, tùy theo trinh tự sáp xốp CÁC miền p và n mã ta c ó hai loại cấu trúc điển hình là pnpíyà npn như

trê n hình 2.16 Dổ cáu tạo ra các cáu trúc này ngiíời ta áp dụng những phương pháp còng

nghệ khác nhau như phương pháp hợp kim, phương

pháp khuếch tán, phương pháp epitaxi

Miển bán dẫn thví n h á t của tranzito là lìiién eniitơ

với đặc điếm là có nổng độ tạp chất lớn nhất, điện

cực nối với mién này gọi là cực emitơ Miền thứ hai

là miến bazơ với nỗng độ tạp chất nhò nhấ t và độ

dày của nó nhỏ cờ //m, điộn cực nối với miổn này

gọi là cực bazơ Mién còn lại là mién coloct.ơ với nổng

độ t.ạp chất t r u n g bỉnh và điện cực tương ứng ìà

coloctơ Tiếp giáp p - n giữa niiển emitơ và bazơ gọi

là tiếp giáp emitơ (J| ), tiếp giáp pn giữa miền bazơ

và miến colectơ là tiếp giáp colectơ ÍJ(0 Về kí hiệu

tranzito cán chú ý là mũi tên đặt ở giữa cực emitơ

và bazơ có chiẽu từ bán dẫn p s ang bán dẫn n Về

m ạ t cấu trúc, có t h ế coi tranzito như 2 điôt mác đối

nhau như hình 2.17 (ĐÌ€?U này hoàn toàn không có nghía là cứ mác 2 điốt như hình

2 - 1 7 là có t h ể thực hiện được chức năng của tranzit.0 Bởi vi khi đó khòng có tác dụn g tương hỗ lẫn nhau của 2 tiếp P“ Ĩ1 Hiệu ứng tranzito chỉ xảy ra khi khoảng cáchgiừa 2 tiếp giáp nhỏ hơn nhiều so với độ dài khuếch tán của hạt dán)

b) Ngiiyên lí l à m việc : Dể t r a n z i t o làm việc, người t a phải đ ư a điện áp 1 chiềutới các điện cực c ủ a nó, gọi là p h â n cực cho tr a nz i to Đối với c h ế độ khuếch đại thì

•J| phân cực t h u ậ n và p h â n cực ngược như hlnh 2 - 18

Để p h â n tích n g u y ê n lí l àm việc t a lấy t r a n z i t o pnp làm ví dụ Do Jị p h â n cực

t h u ậ n các h ạ t đ a số (lỗ t rống) từ mi ề n E p hu n q ua J| tạo nê n dòng emi tơ (I| ) C h ú n g tới v ùn g bazơ t r ở t h à n h h ạ t t h i ể u số và tiếp t ục khuếch t á n sâu vào v ù n g bazơ h ướ n g tới J(' 'Trẽn đ ườ n g k hu ế ch t á n một p h ấ n n hỏ bị tái hợp với h ạ t đa số c ủ a ba zơ tạo nên dòng điện cực bazơ (Iß) Do cấu tạo mi ề n bazơ m ỏ n g nêĩi g ần nh ư t o à n bộ các hạt khuếch t á n tới được bờ c ủa và bị t r ư ờ n g gia tốc (do Jj;' p h â n cực ngtíợc) cuốn qua tới được mi ề n colectơ tạo n ên d òn g điện colectơ (I( ) Q u a việc p h â n tích t r ê n r ú t

ra được hệ th ức cơ b ả n vể các dòng điện t r o n g t r a n z i t o (hệ thức g án đ ú n g do bỏ q u a dòng ngược của J(') :

Để đ á n h giá t á c d ụ n g điều k h i ể n c ủa d òng điện I|^ tới dòng colectơ I(', người t a

định nghĩ a hệ số khu ế ch đại dòng điện ^ của tr an zi to.

Khi sử d ụ n g vể n g u y ê n t ắ c có t h ể lấy 2 t r o n g số 3 cực c ủ a t r a n z i t o là đ ẩ u vào và cực t h ứ 3 còn lại c ù n g với m ộ t cực đ ấ u vào l à m đ ẩ u ra N h ư vậy có t ấ t cả 6 cách mác m ạ c h khác n h a u N h ư n g dù m á c t h ế n à o c ũ n g cấn có một cực c h u n g cho c ả đ ầ u vào và đ ầ u ra Tr ong số 6 cách má c ấy chỉ cd 3 cách là t r a n z i t o có t h ể k h u ế c h đại công s u ấ t đó là cách m á c c h u n g emi tơ (EC), c h u n g bazơ (BC), c h un g colectơ (CC) n hư hình 2.19 Ba cách m ắ c còn lại k h ồ n g có ứ n g d ụ n g t r o n g thực tế

ỉ ĩ ì n h 2.1 9 : Phương' p h á p m ắ c iranzito trong íhực tể.

Từ trái sang p h ả i : Chung emita, chung haza, chung colecta.

i

Từ cách m á c được d ù n g t r o n g t h ự c t ế c ủa t r a n z i t o

về niặt sơ đổ có t h ể coi tranzito là một p hầ n tử 4 cực

gán tuyến t í n h có 2 đ ẩ u vào và 2 đ ầ u r a (h.2 2 0 )

Có t h ể viết r a 6 cặp p h ư ơ n g t r ì n h mô t ả q u a n hệ

giữa đáu vào và đ ấ u r a c ủa m ạ n g 4 cực t r o n g đó

d òng điện và điện á p là n h ữ n g biến số độc lập N h ư n g

t r o n g thực t ế t í nh t o á n t h ư ờ n g d ù n g n h ấ t là 3 cặp

p h ươ n g t r ì n h tu yế n t ính s au :

Cặp p h ươ n g t r i n h t r ở k h á n g có được khi coi các

điện á p là h à m , các d ò n g điệ n là biến có d ạ n g s a u :

ỉỉình 2.20 : Irunziio như mội mạỉiị;

dh Ü2 = const ß là hệ số khuếch đại dòng điện vi p h â n (2-45)

Khi xác đ ị n h đ ặ c t u y ế n t ĩ n h (chế độ c h ư a có t í n hiệu đ ư a tới) c ủ a t r a n z i t o , d ù n g

hệ p h ư ơ n g t r ì n h hỗ n hợp là t h u ậ n t iệ n vì khi dd dễ d à n g xác đ ị n h các t h a m số của

hệ p hư ơ ng t r ì n h này

d) Đặc t u y ế n t ỉ n h d ự a vào các hệ p h ươ n g t r ì n h nêu t r ê n cd t h ể đ ư a r a các tuyến

t ĩ nh của t r a n z i t o khi coi m ộ t đại lượng là h à m 1 biến còn đại lượ ng t h ứ 3 coi n h ư

Dặc tuyốn truyí-n đạt Dạc tu vốn ra

ìlảnịx ' 2 1) dưới đáy cho các phương trình của họ đạc tm-ến tư ơ ng ứ ng suy ra íìr

hệ phương t r i n h hỗn hợp t r o n g í‘ác t r ư ờ n g hợp inác nuich BC, KC và c c

B â n q 2 L Quan hộ hàm xác định họ đặc tuvến tỉnh của tr a n z ito

H ì t ị h 2 2 Ỉ : S ( ĩ l i ồ lỊỉtrniỊ ííưi ĩ ỉ i '^ fìtụni^ 4 c ự c í n y ẽ n l í n l ì ( l ự a lỉìCi) i h a n ì s ố Ìì.

Chú ý : đối với các sơ đổ EC, BC, c c các đại lượng AIj, A U ị, AU-> t ư ơ n g ứng với các d òn g vào (ra), điện á p vào (ra) của t ừ n g cách mắc Ngoài r a còn có t h ể biểuthị sơ đổ t ư ơ n g đ ư ơ n g của t r a n z i t o theo các t h a m số vật lí Ví dụ đối với k i ể u mác

BC có sơ đổ hình 2.22

ở đây : - rj; là điện trở vi phân của tiếp giáp emitơ và phần chất bán dẫn làm cực E.

“ Cc(iì) điện d u n g tiếp giáp colectơ

- al\-: n g u ổ n d òn g t ươ n g đương của cực emitơ đưa tới colectơ.

Mối lién hệ giữa các t h a m số của hai cách biểu diỗn t r ê n n h ư s au : Khi AL-, với mạ ch đ ấ u vào t,a có : A U ị = Al| [T| + (1 - a) r|ị]

I 1 -o L

€ >

-B

ỊỊìíih 2.22 : S(ĩ đ'() íưưníỊ (tươn^ th am s ố vạt ìí của írütiziío ưonỹ, S ( / ílò m ắ c BC

Với m ạ c h đầu ra : AI-, = a A ĩ ị do đđ a = h2i khi AIị = 0.

Trong các h m á c EC, điện á p vào được m á c giữa cực bazơ và cực emitơ, còn điện

á p r a lấy t ừ cực colectơ và cực emitơ D òng vào, điện áp vào và d òn g điện r a được

đo b ằ n g các m i l i a m p e k ế và vôn kê' m á c n h ư h ì n h 2.23 T ừ m ạ c h h ì n h 2.23, cd t h ể

Đ ể xác định đặc t uy ến vào, cấn giữ nguyền điện áp U('Ị., thay đổi trị s ố điện áp

Ư | Ì Ị , ghi các trị số ĩ|^ tương LÍng sau đo' d ưn g đố thị quan hệ này, sẽ thu được kết quả như hinh 2.24 Thay dối ƯỊ ( đến 1 giã trị cổ định khác và làm lại t ư ơ n g tự sò

(ranzito mác c h u n g emitơ.

Từ hinh 2.24, có nhận xét đạc tuyến vào của t ranzito mác chung eniitơ g i ố n g như

đặc tuyến c ủa c h u y ể n tiếp p - n phâ n cực t h u ậ n, vỉ dò ng I|Ị t ro n g t r ư ờ n g hợp này làmột p h á n c ủa d òn g t ố n g ĩ| chảy qua c hu y ển tiếp emitơ p h â n cực t h u ậ n (h.2.23) ư n g

tích k hồ ng gian của c h u y ể n tiốp coloctơ rộ n g ra chủ yếu vể phía miến bazơ pha tạp

yếu Điện áp UcỊỊ c à n g lớn Ihi ti lệ hạt dẫn đến colectơ cà ng lớn, số hạt dẫn bị tái hợp trong m iề n bazơ và đến cực bazơ đế tạo thành d òn g h;izơ càng ít, do đó dòng

bazơ nhỏ đi

Để vẽ đặc t u y ế n r a c ủ a t r an z i t o mác CE, c á n giữ d òn g I|Ị ở một trị số cố đ ị nh nào

đó, t h a y đổi điện á p ƯC| và ghi lại giá trị t ư ơ n g ứng của dòng kết q u ả vẽ được

đ ườ ng cong sự p hụ t hu ộc c ủa !(• vào ư(-| ứ n g với Ĩ|Ị cho trước Thay đổi I|^ đến các giá trị cố định khác và làm t ư ơ ng tự n h ư t r ê n sẽ được mộ t họ đặc t uyế n biểu thị

Từ họ đặc t u y ế n nà y có n h ậ n x é t sau ; tại m i ề n khuếch đại độ dốc c ủa đ ặc t u y ế n khá

d ụ n g nìiển bazơ hẹp lại l à m cho

tục g iả m U('Ị s ẽ là m c h o c h u y ể n

tiếp colectơ p h á n cực t h u ậ n Điện

áp p h â n cực này đầ y n h ữ n g h ạ t

d ẫ n t h i ể u số tạo t h à n h d ò n g colectơ quay t r ở lại miền bazơ, kết quảkhi U( ị.; = 0 thì c ũ n g b ằ n g 0.Ngược lại nếu t ă n g ư(«|, ỉên qu álớn thì dòng I(' sẽ t ă n g lên độtngột (đường đ ứ t đ o ạ n t r ê n h ìn h 2.25), đó là miể n đ á n h t h ủ n g tiếp xúc (điốt) của

t ranzito ( T ương t ự n h ư đặc t uyế n ngược c ủa điốt, khi U ( ’|, t ă n g q u á lớn t ức là điện

áp p h â n cực ngược lớn tới mộ t giá t rị nà o đó, tại c h u y ể n tiếp colectơ sẽ xảy rahiện t ư ợ ng đ á n h t h ủ n g do hiệu ứ n g t há c lù và hiệu ứng Zener làm d òn g t ă n g đột ngột) Bởi vì khi t r a n z i t o l à m việc ở điện á p U(^ị lớn c ần có biện p h á p h ạ n c h ế dòng

đề p hò ng t r a n z i t o bị p h á hủy bởi dòng quá lớn

Đặc t uyế n t r u y ề n đ ạ t bi ểu thị mối q u a n hệ giữa dòng r a (Iç) và dò n g vào Ịịị khi U( ’|, cố định Đặc t u y ế n n à y có t h ể n h ậ n được b ằ n g cách giữ nguyê n điện áp

t h a y đổi d ò ng bazơ ỉịị ghi lại các giá trị tương ứ n g !(• t r ê n trục tọa độ, th a y đổi các

giá t r ị c ùa U(;ị l à m t ư ơ n g tự n h ư t r ê n cò họ đặc t uyế n t r u y ề n đạt, c ũ n g cố t h ể suy

r a họ đặc t u y ế n n à y t ừ đặc t u y ế n r a (h 2.25) Cách l à m n h ư sau : Tại vị t r í U qị :

lĩìn li 2 2 5 ; D ặ c íuycn ra và d ặ c luyen iruyíti dại cùa irưruiio

ỉnổc chum; Cìỉỉiiơ.

chí) trước t r ê n đặc t u yế n ra vẽ đườ ng s on g s ong với trục tung, đ ườ n g nà y c á t họ đặc

tuyòn ra ở n h ử n g đ i ể m khác nhau Tương ứng với cảc giao điểm này tìm được giá trị

Tĩ'ên hộ tọ a độ If-, I|^ có t h ể vẽ được n h ữ n g điể m t h ỏ a mã n cặp trị số ỉịị vừa

tim được, nối các đ i ể m này với n h a u sẽ được đặc t uyế n t r u y ể n đ ạ t c á n tìm

b - Mạch c h u n g bazo

Tranzito nối ma ch theo kiểu c h u n g bazơ là cực bazơ d ù n g c h u n g cho cả đ ấ u vào

và đấu ra Tỉn hiệu vào được đật giữa hai cực emitơ và bazơ, còn tín hiệu ra lấy từ

cực colectơ và bazơ Đế đo điện áp và dòn g điện ở đầ u r a và đáu vào từ đó xác định

các họ đặc t u yế n t ĩ n h cơ b ả n của t r a n z i t o mác c h u n g bazơ (BC) người ta má c n h ừ n g

von kế và m i ỉi a mp e k ế n h ư hình 2.26

rvéũ

■ L

í ỉìn h 2 2 Ö : S<J lío Víic liị n ỉi li ặ c tuycfi

l úa iriinziii) tnác !ÌC ỊỊÌnh 2.27 : Họ (Ịặc ỉuycn chuỉìi; haz(/.

Dựng đặc tuyến vào t ro ng tr ường hợp này là xác định quan hệ h à m số I|, = f(U|;^)

khi điện áp r a định Muốn vậy cán giữ ư ( ở mộ t giá trị không đổi, thay đối

giá trị IJ|,H sau đổ ghi lại giá trị dòng Iị tương úng Biểu diễn kết qviả này t rên trục

tọa độ ĩ| (ư|.|^) sẽ n h ậ n được đặc tuyến vào ứng với trị đã biết Tha y đổi các giá

trị cố định của Ư( Ị Ị làm tương tự nh ư ,trê n sẽ được họ đặc tuyến vào như hinh 2.27

Vi chuyển tiếp emi tơ luôn luôn p h â n cực t h u ậ n cho nên đặc tuyến vào c ủa mạch

c h u n g bazơ cơ b ả n giống n h ư đặc tuyến t h u ậ n của điôt Q u a hỉnh 2.26 còn t h ấ y r ằ n g

ứn g với điện áp vào U|.|^ cố đ ịn h dòn g vào Ij.- càng lớn khi điện áp U( c à n g lớn, vì

điện áp p h â n cực ngược c h uyể n tiếp colecto khi nd t ã n g lên l à m m iề n điện tích

kh ôn g gian r ộ n g ra, làm cho k h o ả n g cách hiệu d ụ n g giữa c h uyể n tiếp emitơ và colectơ

n g ắ n lại do đó làm dòn g I ị ; t á n g lên

Đặc tuyến r a bi ểu thị q u a n hệ I^ = f(U('|j) khi' giữ d òn g vào lị: ở m ộ t giá t rị cố

định Cãn cứ vào h ìn h 2.26, giữ dòng I] ở mộ t giá trị cố định nào đó biến đổi giá trị

của U('Ị^ ghi lại các giá t r ị t ư ơ n g ứng, sau đó biểu diễn k ết q u ả t r ê n t r ục tọa độ

” ^ ( ’B được đặc t u y ế n ra Tha y đổi các giá trị I ị sẽ được họ đặc t uyế n r a như

hìn h 2.28

Từ hình 2.28 có n h ậ n x é t là đối với lị cố định, 1^- g ấ n b à n g I|, Khi t ă n g lên

I(’ chỉ t ă n g k h ồ n g đ á n g kể, điều này ndi lên r ằ n g h ẩ u h ế t các h ạ t d ẫ n được p h u n vào

m i ề n bazơ từ m i ề n emi tơ để u đến được colecto Dĩ n h i ê n dòng bao giờ c ủ n g phải

nhỏ hơn d òn g I ị Khi t ă n g làm cho độ r ộ n g miền điện tích k h ôn g gian c hu yể n

tiếp colectơ lớn lên, độ r ộ n g hiệu d ụ n g của m i ề n bazơ hẹp lại, số h ạ t d ẫ n đến được

m i ể n colecto so với khi n h ỏ n h i ề u hơn, n ê n dò ng Ij lớn lên C ủ n g từ hìn h 2.28

còn n h ậ n xét r ằ n g k h á c với t r ư ờ n g hợp đặc t uy ến r a má c CE khi điện áp ra

g i à m tới 0, dò ng r a ĩị vẫn c hư a giảm đế n 0 Điều này có t h ể giải thích n h ư sau ;

41

Khi dién áp ngoai g i á m don 0 bán thán c hu ye n tiep colectd vá n con dién the ticp xvic, c hính dien t h e tiep xúc col ecta da cuon nhufng hat dán tu baza s a n g colecta

phán CAÍC t hu án vái giá Iri nhó nhát la báng dién the tiep xúc, khi áy dién the tren

chuyen tiep c ol ect a se b á ng ü hoác d u a n g lén, lám cho các hat dán tíí baza k h ón g the

¿ang diíac col(*cta (1^ = 0).

Mién dác t u y e n t r o n g do' c h u y e n t iep colecta p h a n cUc t h u á n goi la mi é n bao hoa

N éu t á n g d ie n á p n g u a c U(-|^ den m o t giá t r i n h á t di nh nao do (gpi la dién áp d án h

th ú ng ) d ó n g t á n g lén d g t n g p t cd t h e d á n den l ám h ó n g t ra n zi to H ie n t i í a n g d á n h

t h ú n g n áy do m p t t r o n g hai n g uy én n h á n ; Hoá c la do hiéu ling th ác lú hoac hieu

ü n g Z e n e r nhií triícíng h dp diót, hoac do hien t u p n g xuyén t h ú n g (do dien á p ngiídc 16n l ám m i é n dien tích k h ó n g g ia n c ü a c h u y e n tiep colecta m d r ó n g r a t á i nuíc tiep xúc vói m i é n d ié n t ích k h ó n g g i a n c h u y e n tiep e mi t a , ket q u á l ám d ó n g t á n g lén dót ngot)

Dac t u y á n t r u y é n d a t chí r o q u a n he h á m so g i ü a dóng r a vá d o n g váo = fdj.;) khi dién á p r a giü c6 dinh Dé’ ve da c t uy e ’n n á y cd t h e lám b á n g 2 cách : hoác b á n g

t h u c n g h i é m á p d u n g s a dó (h.2.25), giü n guyé n dien á p t h a y doi d ó n g váo I|.,ghi lai các k e t q u á t i í d n g ú n g dón g I(', s au do bié’u dién các ke t q u á t h u diíac t r e n toa do - I¡ sé d u a c dac t u y e n t r u y é n dat Th a y doi giá tri có dinh sé d u ac

ho dac t u y e n t r u y é n d a t n hi í hinh 2.29 Hoac b á n g cách suy ra tií d a c t u ye n r a : tií

d i e m cho trUóc t r é n d á c t u y e n t a ké diíóng s o n g s o ng vói t r u c t u ng , diíóng náy

sé c á t hp d a c t u y e n r a tai các dié m ú n g vói If kh ác n h a u T ü các giao d i e m náy cd the t i m d u a c t r é n t r u c t u n g các giá t r i t u a n g úng Can cú váo các cap giá tri

Dạc tUYỐn vào của m ạ ch c h u n g colectơ

(CC) Í|Ị = f(U(-|^) khi điện áp ra U(-Ị

không đổi có d ạ n g n h ư hinh 2.31 nó có

d ạ n g khác h ả n so với các đậc tu vế n vào

của hai cách mắc m ạ c h EC và BC xét

trước đây, D(5 là vi t r o n g kiểu m á c mạ ch

nảy điện áp vào phụ thuộc r ấ t nhitìu

vào điện á p ra ư(- I (khi làm việc ở chế

độ khu cch đại điện á p U|^| đối với

t r a n z i t o silic luôn giữ k h o ả n g 0,7V, còn

Khi điện áp vào t ă n g điện áp

ưị^Ị, gi ả m l à m cho í|^ c ũ n g giảm

Đặc t u y ế n r a c ủa t r a n z i t o niắc c c

khi d òn g vào 1|^ k h ô n g đổi Đặc tuyến

hệ giữa d ò n g ra ĩ| và d ò n g vào ỉịị khi

coi = I| cho n ê n đặc t uy ến r a và

d ộ c ĩuycn iruyCn (lạí của ir anziio m â c

mô t ả q u a n hệ gi ữa d ò n g I| và đ iện áp U ( - Ị

t r u y ề n đ ạ t t r o n g t r ư ờ n g hợp n à y m ô t ả q u a n điện á p Ư( Ị k h ô n g đổi T r on g t h ự c t ế có t h ể

đặc t u y ế n t r u y ề n đ ạ t ( t r ư ờ n g hợp m á c c h u n g

c h u n g e m i t ơ (h.2.32)

2.2.3 p h â n c ự c và ổ n đị nh nhi ệt đ i ể m c ôn g l á c của i r a nz i t o

a - N g u y ê n tắc c h u n g p h ầ n cực tranzito

Muốn t r a n z i t o l à m việc n h ư niột p h ẩ n t ử tích cực thì các t h a m số c ủ a t r a n z i t o phải

t h ỏ a m ã n điều kiện thích hợp N h ữ n g t h a m số n à y c ủ a t r a n z i t o n h ư ở m ụ c t rư ớ c đãbiết, p hụ th uộ c r ấ t n h i ề u vào điện áp p h â n cực các c h u y ể n tiếp colectơ và emitơ Ndi

mộ t cách khá c các giá trị t h a m số phụ t h u ộ c vào đ i ể m c ồn g lác c ủ a t r a n z i t o Mộtcách t ổ n g q u á t , d ù t r a n z i t o được m ắ c m ạ c h t h e o ki ể u nào, m u ố n nd l àm việc ở c h ế

độ k hu ế ch đ ại c ầ n cđ các điều kiện sau ;

- C h u y ể n t iếp e mi tơ - bazơ luôn p h â n cực t h u ậ n

- C h u y ể n t iếp colectơ - bazơ luôn p h â n cực ngược

43