Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 2 - Hoàng Văn Hiệp

Cùng tìm hiểu cấu tạo diode; nguyên lý hoạt động diode; đặc tuyến vol-ampere của diode; các tham số giới hạn diode; sơ đồ tương đương diode;... được trình bày cụ thể trong Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 2.

Kỹ thuật điện tử Hồng Văn Hiệp Bộ mơn Kỹ Thuật máy tính – Khoa Cơng nghệ thơng tin Mob 091 609 3209 Email: hiephv@it-hut.edu.vn hoangvanhiep1984@gmail.com Electronic Technique – HiepHV KTMT Kỹ thuật điện tử Chương Diode Hoàng Văn Hiệp Bộ mơn Kỹ thuật máy tính, Khoa cơng nghệ thông tin Trường đại học Bách khoa Hà nội Electronic Technique – HiepHV KTMT Nội dung chương  Cấu tạo diode  Nguyên lý hoạt động diode  Đặc tuyến vol-ampere diode  Các tham số giới hạn diode  Sơ đồ tương đương diode  Một số ứng dụng diode  Một số loại diode đặc biệt Electronic Technique – HiepHV KTMT Cấu tạo diode  Diode gì?  Diode linh kiện điện tử sử dụng rộng rãi đóng vai trị quan trọng mạch điện tử mạch chỉnh lưu, mạch ghim Electronic Technique – HiepHV KTMT Cấu tạo diode  Diode tạo thành từ lớp bán dẫn pha tạp loại p bán dẫn pha tạp loại n ghép tiếp xúc công nghệ với hình vẽ: p n  Các trình vật lý xảy hai lớp bán dẫn sử dụng để tạo thành tính chất cho diode Electronic Technique – HiepHV KTMT Cấu tạo diode  Ký hiệu quy ước diode bán dẫn mạch điện biểu diễn sau: A K  Diode có hai cực:  Cực A (anốt) cực nối với lớp bán dẫn p  Cực A gọi cực dương  Điện anốt ký hiệu UA  Cực K (katốt)là cực nối với lớp bán dẫn n  Cực K gọi cực âm  Điện katốt ký hiệu UK Electronic Technique – HiepHV KTMT Nội dung chương  Cấu tạo diode  Nguyên lý hoạt động diode  Đặc tuyến vol-ampere diode  Các tham số giới hạn diode  Sơ đồ tương đương diode  Một số ứng dụng diode  Một số loại diode đặc biệt Electronic Technique – HiepHV KTMT Nguyên lý hoạt động  UA≥UK diode phân cực thuận(diode thơng mạch) Dịng điện qua diode hồn tồn, trở kháng diode khơng, đoạn mạch chứa diode coi ngắn mạch  UA Diode phân cực thuận => U0 = U1  t1 < t < t2:  U1 > E => Diode phân cực ngược => U0 = E  t2 < t < t3:  U1 < E => Diode phân cực thuận => U0 = U1 Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số ứng dụng diode  Mạch ghim nối tiếp  Nhận xét:  Khi điện áp vào nhỏ E điện áp điện áp vào Khi điện áp vào lớn E điện áp bị cắt E Như vậy, mạch ghim không cho điện áp lớn E Đó mạch ghim Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số ứng dụng diode D1  Mạch ghim nối tiếp U0 U1 R E  Các linh kiện mạch:  U1 tín hiệu vào  E nguồn chiều, mức hạn chế Chú ý nguồn E mắc ngược lại so với trường hợp mạch ghim nối tiếp Khi đó, mức ghim –|E|  D1 diode Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số ứng dụng diode  Mạch ghim nối tiếp  < t < t1:  U1 > -E => Diode phân cực thuận => U0 = U1  t1 < t < t2:  U1 < -E => Diode phân cực ngược => U0 = -E  t2 < t < t3:  U1 > -E => Diode phân cực thuận => U0 = U1 Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số ứng dụng diode  Mạch ghim nối tiếp  Nhận xét:  Khi điện áp vào lớn -E điện áp điện áp vào Khi điện áp vào nhỏ -E điện áp bị cắt -E Như vậy, mạch ghim không cho điện áp nhỏ -E Đó mạch ghim Electronic Technique – HiepHV KTMT Nội dung chương  Cấu tạo diode  Nguyên lý hoạt động diode  Đặc tuyến vol-ampere diode  Các tham số giới hạn diode  Sơ đồ tương đương diode  Một số ứng dụng diode  Một số loại diode đặc biệt Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số loại diode đặc biệt  Diode Zener  Diode Zener diode đặc biệt chế tạo để hoạt động vùng đánh thủng Trong miền phân cực thuận, diode Zener hoạt động diode chỉnh lưu bình thường Trong miền phân cực ngược, điện áp phân cực ngược đạt tới giá trị điện áp đánh thủng VD=VBR dịng điện ngược qua diode tăng mạnh điện áp VD=const, nên diode Zener thường sử dụng để ổn áp chiều Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số loại diode đặc biệt  PhotoDiode  PhotoDiode thiết bị chuyển hóa quang thành điện PhotoDiode hoạt động chế độ phân cực ngược Các photon ánh sáng chiếu vào photodiode tạo dòng điện phân cực ngược tỷ lệ với cường độ ánh sáng chiếu vào Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số loại diode đặc biệt  LED  LED diode bán dẫn đặc biệt có khả phát quang phân cực thuận Cường độ sáng diode tỷ lệ với dòng phân cực thuận LED thường sử dụng để hiển thị số loại máy tính cầm tay thiết bị hiển thị số khác Ký hiệu LED giống diode bán dẫn có thêm hai mũi tên ra, ý nghĩa ánh sáng phát có phân cực thuận Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số loại diode đặc biệt  Varactor Diode (Diode biến dung)  Diode phân cực ngược coi tương đương tụ điện, giá trị điện dung tụ điện thay đổi theo giá trị điện áp phân cực ngược Diode biến dung thường ứng dụng mạch cộng hưởng chọn tần: Mạch điều chỉnh tần số tự động - AFC (Automatic frequency Controller) hay VCO (VoltageControlled Oscillator) Electronic Technique – HiepHV KTMT Một số loại diode đặc biệt  Schottky Diode  Schottky Diode cấu thành từ lớp tiếp xúc lớp bán dẫn lớp kim loại Dạng đặc tuyến Schottky Diode giống với diode bán dẫn có điểm khác sau:  Thời gian chuyển mạch từ phân cực thuận sang phân cực ngược Schottky Diode ngắn so với diode bán dẫn  Dòng điện phân cực thuận cho điện áp Schottky Diode lớn so với diode bán dẫn  Nhờ đặc điểm trên, Schottky Diode thường ứng dụng chuyển mạch có thời gian chuyển đổi nhanh Electronic Technique – HiepHV KTMT Bài tập  Cho mạch điện hình vẽ:  Giả thiết diode lý tưởng Cho U1(t) điện áp tam giác đối xứng qua gốc tọa độ, có biên độ ±6V, chu kỳ T=30ms Biết E=+2V  a Phân tích hoạt động mạch xác định dạng đặc tuyến truyền đạt mạch U2(U1)  b Vẽ dạng tín hiệu U2(t) phù hợp với dạng tín hiệu vào U1(t)  c Tính tham số điện áp U2(t) Electronic Technique – HiepHV KTMT Bài tập  Cho mạch điện hình vẽ sau:  Giả thiết diode lý tưởng Biết E1=2V, E2=-3V Cho điện áp vào U1(t) điện áp tam giác đối xứng qua trục tung, có biên độ ±5V, chu kỳ T=20ms Cho R=1KΩ  a Phân tích hoạt động mạch xác định dạng đặc tuyến truyền đạt mạch U2(U1)  b Vẽ dạng tín hiệu U2(t) phù hợp với dạng tín hiệu vào U1(t)  c Tính tham số điện áp U2(t) Electronic Technique – HiepHV KTMT Bài tập  Mạch điện hình vẽ sau dùng để xấp xỉ tín hiệu hình sin điện áp tam giác kiểu dùng đường gãy khúc U1 R1 U2 +E1 R3 D1 D2 R4 -E1 R2  Giả thiết diode lý tưởng U1(t) điện áp tam giác đối xứng qua gốc tọa độ a Phân tích hoạt động mạch b Cho U1(t) điện áp tam giác đối xứng qua gốc có biên độ ±6V, R1=R2=4R3=4R4, E1=±3V Vẽ dạng tín hiệu U2(t) theo thời gian phù hợp với tín hiệu vào Electronic Technique – HiepHV KTMT ... hoàn  < t < T /2:  U21>0 => Diode phân cực thuận  U 22< 0 => Diode phân cực ngược => U0=U21  T /2 < t < T:  U21 Diode phân cực ngược  U 22> 0 => Diode phân cực thuận => U0=U 22 Electronic Technique.. .Kỹ thuật điện tử Chương Diode Hoàng Văn Hiệp Bộ mơn Kỹ thuật máy tính, Khoa cơng nghệ thơng tin Trường đại học Bách khoa Hà nội Electronic Technique – HiepHV KTMT Nội dung chương  Cấu... tụ điện vào mạch D1 V1 22 0 V 50 Hz 0Deg T1 U 21 C1 U 22 D2 Electronic Technique – HiepHV KTMT R1 Một số ứng dụng diode  Do q trình phóng nạp tụ điện làm cho điện áp phẳng  Khi có thêm tụ điện,