Dưới đây là bài giảng Chương 4: Diode. Mời các bạn tham khảo bài giảng để nắm bắt được những kiến thức về chất bán dẫn điện; mặt ghép p-n và tính chỉnh lưu của diode bán dẫn; Diode trong mạch điện một chiều; Diode trong mạch điện xoay chiều – mạch chỉnh lưu.
Chương 4: DIODE ThS Nguyễn Bá Vương 4.1 Chất bán dẫn điện Cấu trúc vùng lượng chất rắn tinh thể • • • Vùng hóa trị (hay gọi vùng đầy), tất mức lượng bị chiếm chỗ, khơng trạng thái (mức) lượng tự Vùng dẫn (vùng trống), mức lượng bỏ trống hay bị chiếm chỗ phần Vùng cấm, khơng tồn mức lượng để điện tử chiếm chỗ hay xác suất tìm hạt a) Chất cách điện b) chất bán dẫn c) chất dẫn điện Chất bán dẫn • Hai chất bán dẫn điển hình Gemanium (Ge) Silicium (Si) có cấu trúc vùng lượng dạng với Eg = 0,72eV Eg = 1,12eV Mẫu nguyên tử Si14 (theo BOHR) electron +P N n=1 n=3 n=2 Cấu trúc electron a) Silicon-Si d) Arsenic-As b) Germanium-Ge c) Gallium-Ga e) Indium-In Silicon cấu tạo bền •Tuy nhiên, tác dụng nhiệt (hoặc ánh sáng, điện trường…), số điện tử nhận lượng đủ lớn lượng liên kết cộng hoá trị ( lượng ion hoá 1.12 eV Si 0,6 eV Ge) nên khỏi ràng buộc nói để trở thành điện tử tự dễ dàng di chuyển mạng tinh thể Si trở nên dẫn điện •Khi có điện tử rời khỏi vị trí để lại lỗ trống mang điện tích dương lỗ trống di chuyển ngược chiều với điện tử tự •Hiện tượng gọi tượng sinh tạo nhiệt cặp điện tử tự – lỗ trống Chất bán dẫn pha (dope) • Chất bán dẫn loại n Pha nguyên tử hoá trò 5 ( P15 )vào tinh thể Si: P sẽ dùng 4 điện tử vòng ngoài cùng để liên kết cộng hoá trò với 4 điện tử của 4 nguyên tử kế cận Còn lại 1 điện tử thứ 5 vì không liên kết nên dễ dàng di chuyển trong mạng tinh thể điện tử tự do dẫn điện 1 nguyên tử P cho 1 điện tử tự do,Pha nhiều nguyên tử P cho nhiều điện tử tự do hơn Chất bán dẫn tạp chất loại n electron dư (e tự do) +4 +4 +4 +4 +5 +4 +4 +4 +4 Mạch cắt (Clippers) Mạch cắt nối tiếp Dạng sóng đầu vào VIn Dạng sóng đáp ứng (đầu VOut) Mạch cắt (Clippers) + R VIn (t) D1 Mạch cắt song song VOut(t) Dạng sóng đầu vào VIn Dạng sóng đáp ứng (đầu VOut) Mạch cắt Mạch có phân cực + VIn (t) +16V R D1 VIn (t) V=4V VOut(t) 16V t Mạch ghim áp (Mạch kẹp - Clampers) + C VIn (t) +VMax VIn (t) D1 VOut(t) R T/2 t T VMax VOut(t) t T/2 2V T Mạch dùng diode Zener IR IL VIn IZ R VZ Z1 RL VOut(t) Diode zener với điện ngõ vào vi tải RL cố định - Xác định trạng thái diode zener cách tháo rời diode zener khỏi mạch tính hiệu V hai đầu mạch hở RL V = VIn R + RL RL V = VIn R + RL * Nếu V≥Vz diode zener dẫn điện ⇒ VOut=Vz Khi dẫn điện, dòng điện IZ chạy qua diode zener xác định bởi: IZ=IR-IL VZ Trong đó: VIn − VZ I = IR = IZ