chuong 2 1

BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Bộ Môn Cơ Sở Kỹ Thuật Điện Chương : DIODE VÀ MẠCH ỨNG DỤNG 2.1 Diode chỉnh lưu 2.1.1 Cấu tạo Anode P Điện trường tiếp xúc có hướng từ N P Mặt ghép Cathode N Vùng nghèo Ký hiệu: Anode (A) Cathode (K) Thực tế: 2.1 Diode chỉnh lưu 2.1.2 Đặc tuyến Volt Ampere IAK Anode (A) (mA) Cathode (K) Vùng đánh thủng Vùng dẫn VAK > Vγ VBR Vùng phân cực ngược VAK (V) Vùng phân cực thuận chưa dẫn VAK < Vγ 2.1.3 Các tham số Diode a Điện trở tĩnh (điện trở dc) 2.1.3 Các tham số Diode b Điện trở động (điện trở ac) Nếu vùng làm việc Diode xem tuyến tính thì: Mà: Suy Do ID >> IS nên 2.1.3 Các tham số Diode c Mơ hình tương đương Diode V = K A Mơ hình Diode lý tưởng Vγ= A Anode (A) K Cathode (K) A V V K Mơ hình sụt áp số RD A V V K Mơ hình gần xác 2.1.3 Các tham số Diode d Điện dung Diode Gây tác động (ngắn mạch) Diode hoạt động tần số cao Gồm loại: Điện dung chuyển tiếp (CT: transistion) Vùng tiếp xúc: điện tích trái dấu, cách điện  tụ điện có điện dung CT Giá trị CT phụ thuộc vào bề rộng vùng tiếp xúc (bề rộng vùng nghèo) CT tác động Diode : phân cực ngược (đáng kể) phân cực thuận (ko đáng kể) 2.1.3 Các tham số Diode d.Điện dung Diode Điện dung khuếch tán (CD: diffusion) • CD phụ thuộc tốc độ điện tích phun vào vùng nằm ngồi vùng nghèo • CD tỉ lệ thuận với điện áp phân cực thuận cho Diode Q: điện tích miền diode 2.1.3 Các tham số Diode d Điện dung Diode Đặc tuyến quan hệ điện dung Diode điện áp phân cực cho Diode 2.1.3 Các tham số Diode e.Thời gian khôi phục ngược id ts: thời gian trữ Iforward tt: thời gian dòng điện giảm t Ireverse tt ts trr: tổng thời gian khôi phục ngược trr 10 2.3 Các mạch ứng dụng diode 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) Giá trị trung bình Một cách tổng quát, tổng đại số diện tích chu kỳ T sóng tuần hồn v(t) tính công thức: T S   v(t ).dt Do giá trị trung bình tính cơng thức: T VDC   v(t ).dt T 22 2.3 Các mạch ứng dụng diode 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) VDC  VÍ DỤ Vrms  VDC Vrms VMax 2VMax   0, 637VM ax  VMax  VMax  0,318VM ax  V  Max VDC  Vrms 23 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) a Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier) Np : Ni a D Vp AC 220V Vi AÙp u + VL RL - b Vim VLm 0V T T/2 Vi VL VP N P  Vi Ni Điện áp trung bình tải VDC Time T  V Lm V imV 1   VL t dt  VLm sin t d t     T 2   24 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) a Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier) Np : Ni D a + Vp AC 220V Vi AÙp u VL RL - b VDC  RL Dòng trung bình tải I DC Dòng trung bình qua Diode I DC DIODE  I DC Điện áp ngược cực đại Diode (PIV – Peak Inverse Voltage) PIV  Vim 25 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) b Chỉnh lưu tồn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full Wave Rectifier ) D1 Va + RL Vi VL - AC 220V Vi Vb D2 26 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) b Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full Wave Rectifier ) Vim VLm 0V T T/2 Time VDC T 2 Vi  V 1 VLm   VL t dt  VLm sin t d t   2  T 2   VDC I DC I DC  I DCDIODE  RL PIV  2Vim  V 27 2.3.2 Mạch chỉnh lưu (Rectifier) c Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode + D1 D2 a VL RL Vi AC 220v b D4 D3 - 28 c Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode 10V Vim VLm 5V 0V -5V -10V VDC Time Vim  2V VLm 2 2   I DC VDC  RL I DCDIODE I DC  PIV  Vim  V 29 2.3.3 Mạch xén Mạch xén nối tiếp Vi Vo VIn(t) +VMax t -VMax Vo Vi VOut(t) +VMax VIn(t) +VMax -VMax t t -VMax VOut(t) +VMax t -VMax 30 2.3.3 Mạch xén Vo Vi Mạch xén song song VIn(t) +VMax t -VMax Vo Vi VOut(t) +VMax VIn(t) +VMax -VMax t t -VMax 31 2.3.4 Mạch kẹp – Mạch dời mức DC (Clampers) Mạch kẹp Bán kì âm Bán kì dương 32 Mạch nhân áp Mạch nhân áp bán kì + Vp - Vo= 2Vp + 33 Diode zener A IAK K Cấu tạo Thường cấu tạo Si Vz 0v Izmin VAK Vuøng Zener Phân cực thuận: Izmax Hoạt động giống diode thường (Vγ= 0.7V, Si) Đặc tuyến giới hạn công suất VZ: Điện áp ghim zener 34 Diode zener IAK Phân cực ngược: Vz 0v VAK Izmin Vùng Zener Izmax Đặc tuyến giới hạn công suất VKA  VZ IZmin IZ IZmax: zener dẫn ngược  VKA= VZ, IZ VKA < VZ: zener không dẫn, IZ= VZ: Điện áp ghim zener A K  Ứng dụng phân cực ngược làm mạch ổn áp  Thực tế 1.8V  VZ  200V, công suất 0.25W : 50W 35