điện tử tương tự chương 2 diode

tài liệu uy tín được biên soạn bởi giảng viên đại học Bách Khoa TPHCM, thuận lợi cho qua trình tự học, nghiên cứu bộ tự động hóa, điện tử, cơ điện tử, cơ khí chế tạo máy, lập trình nhúng, Tài liệu được kiểm duyệt bởi giảng viên, phòng đào tạo trường đại học bách khoa, lưu hành nội bộ

Điện tử tương tự ứng dụng Chương Diode Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Diode Tiếp xúc kim loại Tiếp xúc kim loại Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ mơn Điện tử - ĐHBK TP HCM Hình dáng diode Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân cực thuận Phân cực thuận: trạng thái cho phép dòng điện chạy ngang qua tiếp giáp pn • Phía cực âm VBIAS kết nối với miền n • Phía cực dương VBIAS kết nối với miền p • Điện áp phân cực VBIAS phải lớn điện rào (barrier potential) VBARRIER Miền p Miền n Phân cực thuận Miền p Miền nghèo Miền n Điện rào • Phía cực âm nguồn điện áp phân cực đẩy điện tử tự miền n phía tiếp giáp, cung cấp luồng điện tử liên tục thơng qua kết nối bên ngồi (chất dẫn điện) vào miền n • Phía cực dương nguồn điện áp phân cực thu hút điện tử hóa trị phía đầu cuối trái miền p Các lỗ miền p di chuyển phía phải hướng đến tiếp giáp Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân cực thuận Miền nghèo (a) Ở trạng thái cân bằng(không phân cực) Điện rào Miền nghèo (b) Phân cực thuận thu hẹp miền nghèo tạo giảm áp ngang qua tiếp giáp pn xấp xỉ với điện rào Phân cực nghịch Phân cực nghịch: trạng thái, chất, ngăn cản dòng điện chạy qua diode – Phía cực dương VBIAS kết nối với miền n – Phía cực âm VBIAS kết nối với miền p – Miền nghèo hạt mang điện đa số rộng nhiều so với phân cực thuận Miền p Miền n Đặc tính V-I diode Đặc tính V-I phân cực thuận : (a) Điện áp phân cực nhỏ (VF < 0.7 V), dòng thuận nhỏ (b) Điện áp thuận đạt đến trì gần số xấp xỉ 0.7 V Dòng điện thuận tiếp tục tăng điện áp phân cực tăng Đặc tính V-I diode Đặc tính V-I phân cực thuận: Chỗ uốn (a) Đường đặc tuyến V-I phân cực thuận (b) Mở rộng phần đường cong (chỗ uốn) (a) Điện trở động rd giảm ta di chuyển lên phía đường cong, việc giảm giá trị rd = ΔVF / ΔIF Đặc tính V-I diode Đặc tính V-I phân cực nghịch: Chỗ uốn 10 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ mơn Điện tử - ĐHBK TP HCM Mơ hình giảm áp số (a) Phân cực thuận (c) Đường đặc tuyến V-I (silicon) Điện áp 0.7 V gọi tên Vɤ, VDO VF (b) Phân cực nghịch 20 Mơ hình giảm áp số TD: Tính điện áp dòng điện tải (VL IL)trong mạch điện sau, sử dụng mơ hình giảm áp số, giả sử điện áp giảm diode VD = 0.7V 21 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Mô hình tuyến tính đoạn Đặc tính dạng hàm mũ Đường thẳng B Độ dốc d d Đường thẳng A Mạch tương đương 22 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Mơ hình hàm mũ IS: dòng điện bão hòa nghịch n: hệ số phát xạ (1 ≤ n ≤ phụ thuộc vào vật liệu) VT: điện áp nhiệt (Ở nhiệt độ 25oC) k = số Boltzmann = 1.38 x 10-23 joules/kelvin T = nhiệt độ tuyệt đối Kelvin = 273 + nhiệt độ oC q = điện tích điện tử = 1.60 x 10-19 coulomb 23 Mơ hình hàm mũ Với i >> IS: 24 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Đường tải DC Điểm hoạt động Q Đặc tuyến diode Đường tải DC Q Độ dốc=-1/R1 Phương trình đường tải 25 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Mô hình tín hiệu nhỏ 26 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân tích tín hiệu nhỏ Tiếp tuyến Q Độ dốc Điểm phân cực Q 27 Phân tích tín hiệu nhỏ • Bước 1: Loại bỏ nguồn AC, tìm lời giải DC (ID, VD) mạch điện (sử dụng mơ hình giảm áp số, trừ có rõ khác) • Bước 2: Tính thơng số tín hiệu nhỏ (rd) • Bước 3: Loại bỏ nguồn DC, thay diode mơ hình tương đương tín hiệu nhỏ tìm lời giải tín hiệu nhỏ Thẩm tra giả định (vd ≪ nVT) • Bước 4: Lời giải tổng (lời giải DC + lời giải AC) 28 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân tích tín hiệu nhỏ • Tín hiệu nhỏ xem đoạn làm việc diode đặc tuyến đủ nhỏ để xem tuyến tính v(t)  E  A sint 29 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ mơn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân tích tín hiệu nhỏ Áp dụng nguyên lý xếp chồng cho mạch tuyến tính: • Đối với nguồn DC: I  V I = (E – V) / R (A) 30 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ mơn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân tích tín hiệu nhỏ • Đối với nguồn AC:  i e A sin t 0.026  rdD  ( ) ; R  rdD R  rdD I • Tính tổng: E  V A sin t i( t )  I  i   ( A) R R  rdD A sin t v ( D )  V  rdD (V) R  rdD rd i 31 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ mơn Điện tử - ĐHBK TP HCM Phân tích tín hiệu nhỏ Tìm 32 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM Bài tập Giả sử diode lý tưởng Tìm giá trị I V những mạch điện sau 33 Bài tập Giả sử diode lý tưởng Tìm giá trị I V những mạch điện sau 34 Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM