ĐHBK Tp HCM – Khoa ĐĐT–BMĐT Môn: Vật lý bán dẫn –AY1516-S2 GVPT: Hồ Trung Mỹ Một số BT giải sẵn Cho trước: q = 1.6 x 10–19 C; S = 11.9 x 8.85 x 10–14 F/cm; VT = kT/q = 0.026V T =300 K; ni (Si) = 1010 cm–3 Chương – Chuyển tiếp pn Kể tên theo thứ tự bước chế tạo chuyển tiếp PN theo công nghệ planar Tác dụng lớp SiO2 gì? BG Các bước chế tạo chuyển tiếp pn theo công nghệ planar theo thứ tự là: Oxy hóa Quang khắc Khuếch tán hay cấy ion Kim loại hóa Lớp SiO2 dùng làm lớp cách điện số cấu trúc dụng cụ làm rào chắn khuếch tán cấy chế tạo dụng cụ Chuyển tiếp bước [một bên] pn+ có đặc điểm gì? BG Chuyển tiếp bước [một bên] pn+ có đặc điểm: Nồng độ tạp chất bên N (ND) >> nồng độ tạp chất bên P (NA) Miền nghèo nằm bên P (vì WP/WN = ND/NA >> WP >> WN) Xác định xem diode sau phân cực (thuận, cân hay ngược) trường hợp? (a) (b) (c) BG Loại BT thường nhận xét hiệu điện V1 – V2 dạng tổng quát sau: V1 – V2 Diode D < Được phân cực ngược =0 Không phân cực >0 Được phân cực thuận Áp dụng vào câu ta có: Trường hợp V1 V2 V1 – V2 Diode (a) –10 +5 –10 –5 = –15 < Được phân cực ngược (b) –5 –12 –5 –(–12) = > Được phân cực thuận (c) 14.73 14.73 > Được phân cực thuận Chú ý: Trong (c), dùng mạch tương đương Thévenin cho phần bên trái R ta tính V1 = 18 x10/(10 +1) – 18 x 1/(10+1) = 18 x 9/11 = 14.73 VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 1/5 Một chuyển tiếp P-N Si loại bước, bên miền P có NA= x 1016cm-3 miền N có ND =2 x 1016cm-3 a) Khi khơng có phân cực, tìm Vbi, W, WN Em b) Hãy tìm W có phân cực ngược VA = –5 V BG a) Khi khơng có phân cực: Vbi = VTln(NAND/ni2) = 0.026 ln(3x1016 x 2x1016/1020) = 0.76499 V 0.765 V W 2 SVbi q 1 N A N D = 28.969 x 10–6 cm 28.97 x 10–6 cm = W0 NAWP = NDWN W0 = WN + WP Suy ra: WN = W0/(1+ ND/NA) = 28.97 x 10–6 cm / ( + 2x1016/3x1016) 17.38 x 10–6 cm Em = –2Vbi/W0 = – 52813.25 V/cm –52813 V/cm b) Khi có phân cực ngược VA = –VR = –5V W(5)/W0 = 1 VR = 2.734 W(VR = 5V) = W(5) = 2.734 x W0 79.2 x 10–6 cm Vbi >>> Hình vẽ cho câu Hình Hình Với mạch hình 1, ngõ vào vin = 5sint V, vẽ dạng sóng ngõ vout với mơ hình: a) lý tưởng b) sụt áp (VON=0.7V) BG NX: Ở bán kỳ dương ngõ vào vin > 3.3V + VON diode phía dẫn Ở bán kỳ âm ngõ vào –vin > VON diode phía dẫn VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 2/5 Với mạch hình 2, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? BG Hình (a) D1 – OFF D2 – ON I = (2 + 5)V/2k = 3.5 mA V = Volt Hình (b) D1 – ON D2 – OFF I = ( – 1)V/2k = mA V = Volt Cho trước mạch diode sau: Hình Hình a) Với mạch hình 3, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? b) Với mạch hình 4, tìm I Vo với mơ hình diode: (i) Sụt áp với VON=0.7V (ii) Tuyến tính bước với VON= 0.7V rD = 20 BG a) Giả sử diode dẫn (khi V = Volt) ký hiệu dòng qua điện trở 5k 10k tương ứng IA IB, ta có IA = (3V – 0V)/5k = 0.6 mA IB = (0V –(–3V))/10k = 0.3 mA Suy I = IA – IB = 0.6 – 0.3 = 0.3 mA Như I = 0.3 mA V = Volt b) NX: Cả diode dẫn, a) Sụt áp VON = 0.7V Ta có: I = (15 – 2x0.7)/2k = 13.6V/2k = 6.8mA VO = –IR = –6.8mA x 2k = –13.6V b) VON= 0.7V rD = 20 Ta có: I = (15 – 2x0.7)/(2k + 2x20) = 13.6V/2040 = 6.7mA VO = –IR = –6.7mA x 2k = –13.4V Với mạch hình 5, cho trước VS = 10V, L = 50 nH, R1 = 10 k, varicap (dùng chuyển pn tiếp bước) có Vbi = 0.8V CJ0 = 120 pF Hãy tìm giá trị R2 để mạch cộng hưởng tần số f = 99 MHz? VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 3/5 Hình BG Hình Hình Mạch cộng hưởng có (2f)2 = 1/LC CJ = C = 1/((2f)2L) = 51.689 pF 51.7 pF Với varicap: (1 + VR/Vbi) = CJ0/CJ VR = Vbi (CJ0/CJ – 1) = 1.053 V 1.05 V Mạch chia áp có VR = R1VS/(R1+R2) R2 = R1 (VS/VR – 1) = 84.585 k Với mạch tạo điện áp tham chiếu hình tìm a) VO1, VO2, dịng qua diode với LED trắng có VLED = 4V diode thường có VON = 0.7V? b) Công suất nguồn điện cấp, công suất tiêu tán LED công suất tiêu tán Zener BG a) Vì Zener dẫn ngược, diode thường ON LED dẫn, ta có VO1 = 3.3 V + 0.7V = 4V VO2 = VO1 + 6V = + = 10 V I = (40 – VO2 – VLED)/1.3k = 40 – 10 – 4)/1.3k = 26/1.3k = 20 mA b) Tính cơng suất Công suất nguồn điện cấp P = 40V x I = 40V x 20 mA = 800 mW Công suất tiêu tán LED: PLED = VLED x I = x 20 mA = 80 mW Công suất tiêu tán Zener Pzeners = (6 + 3.3) x I = 9.3 x 20 mA = 186 mW 10 Cho trước mạch hình 3, với VS = 8V, Zener có VZ = 5V PZmax= 200mW a) Nếu RL = , tính trị số R để Zener phân cực với IZ = IZmax/2 b) Nếu RL = 200 , tính lại trị R để Zener phân cực với IZ = IZmax/2 c) Nếu dùng kết a) RL phải thuộc dải giá trị để Zener miền ổn áp BG Theo đề ta có IZmax = PZmax/VZ = 200 mW/5V = 40 mA chọn IZmin = IZmax/10 = mA a) R = (VS – VZ) /(IZmax/2) = (8V – 5V)/(40mA/2) = 3V/20mA = 150 b) R = (VS – VZ) /(IZmax/2 + VZ/RL) = (8V – 5V)/(40mA/2 + 5V/200) = 3V/45mA = 66.67 c) Từ yêu cầu để Zener miền ổn áp: IZmin < IZ < IZmax, ta tìm điều kiện cho RL: VZ/(IS – IZmin) < RL < VZ/(IS – IZmax) với IS = (VS – VZ)/150 = 20mA Suy ra: VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 4/5 312.5 < RL < –250 ! Tuy nhiên tính máy móc cho giới hạn trường hợp khơng với R = 150 RL= dẫn đến IZ = IS = 20mA dịng lớn qua Zener trường hợp này, vế phải bất đẳng thức phải Vậy nghiệm RL > 312.5 VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 5/5 ... dương ngõ vào vin > 3.3V + VON diode phía dẫn Ở bán kỳ âm ngõ vào –vin > VON diode phía dẫn VLBD_AY1516-S2 _BT giải sẵn – trang 2/5 Với mạch hình 2, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? BG Hình (a)... 1)V/2k = mA V = Volt Cho trước mạch diode sau: Hình Hình a) Với mạch hình 3, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? b) Với mạch hình 4, tìm I Vo với mơ hình diode: (i) Sụt áp với VON=0.7V (ii) Tuyến... VO2, dịng qua diode với LED trắng có VLED = 4V diode thường có VON = 0.7V? b) Cơng suất nguồn điện cấp, công suất tiêu tán LED công suất tiêu tán Zener BG a) Vì Zener dẫn ngược, diode thường ON