Slide mạch điện tử 1

0ҥFKÿLӋQWӱ KÝ HIỆU Giá trị tónh điểm Q (quiescent-point): IEQ, VCEQ Giá trị chiều (DC): IE, VCE Tổng giá trị tức thời: iE, vCE Giá trị tức thời thành phần thay đổi theo thời gian: ie, vce iE Chương I E  ie http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ CHƯƠNG 1: DIODE BÁN DẪN 1.1 Giới thiêu 1.2 Vật liệu bán dẫn 1.3 Diode bán dẫn thông thường 1.4 Chỉnh lưu 1.5 Phân tích mạch Diode 1.6 Mạch xén (Clippers) mạch ghim điện áp (Clampers) 1.7 Diode Zener 1.8 Các loại Diode khác 1.9 nh hưởng nhiệt độ thông số kỹ thuật Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.1 GIỚI THIỆU x Diode linh kiện điện tử phi tuyến đơn giản x Các loại diode: Diode chân không, Diode khí, Diode chỉnh lưu kim loại, Diode bán dẫn, vv x Diode bán dẫn: Cấu tạo tính chất Phương pháp phân tích mạch Ứng dụng 1.2 VẬT LIỆU BÁN DẪN Các vật liệu bán dẫn thường dùng: x Silicon (Si) x Germanium (Ge) x Gallium Arsenide (GaAs) Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.2.1 Cấu trúc nguyên tử cấu trúc tinh thể Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.2.2 Sự dẫn điện x Các mức lượng x Sự dẫn điện chất bán dẫn Dòng khuếch tán (diffusion current): Khi có thay đổi mật độ electron (hole) Dòng chảy (drift current): Khi có điện trường Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.2.3 Bán dẫn loại p bán dẫn loại n x “Doping”: Là trình đưa vào chất bán dẫn chất khác cần thiết x Bán dẫn loại p Chất đưa vào: Chất nhận (acceptor material) Ví dụ: Boron (III) Cấu trúc tinh thể sơ đồ mức lượng Phần tử mang điện chủ yếu: Lỗ trống (positive): p-type material Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ x Bán dẫn loại n Chất đưa vào: Chất cho (donor material) Ví dụ: Phosphorus (V) Cấu trúc tinh thể sơ đồ mức lượng Phần tử mang điện chủ yếu: Electron (negative): n-type material Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.3 DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG 1.3.1 Cấu trúc Diode bán dẫn x Cấu trúc ký hiệu x Lớp tiếp xúc pn (pn junction) Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ x Sự phân cực Diode (bias) 1.3.2 Quan hệ dòng điện điện áp Diode x Diode lý tưởng iD ri vi + vD _ vi > 0: iD > vaø vD = (Diode ngắn mạch: short circuit) vi < 0: vD < vaø iD = (Diode hở mạch: open circuit) Chương http://www.khvt.com 0ҥFKÿLӋQWӱ x Đặc tuyến Volt-Ampere (VA) Diode iD Io qv D (e mkT  1) I o (e vD mVT  1) Io: Dòng phân cực nghịch bão hòa I oe vD mVT (reverse saturation current), A q = 1,6E-19 C k = 1,38E-23 J/ oK: Hằng số Boltzmann T: Nhiệt độ tuyệt đối, oK m: 1d m d 2: Hằng số thực nghiệm VT kT | 25 mV, nhiệt độ phòng q (27 oC) Phân cực thuận (vD > 0): Khi v D !! mVT : iD | I o e vD mVT Phân cực nghịch (vD < 0): Khi v D !! mVT : iD |  I o Chương http://www.khvt.com 10 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I VCEQ = VCC – ICQ(RC + RE) = 10 – 10-2.250 = 7,5V Từ hình vẽ ta nhận thấy để ICm lớn không bị méo ICmmax = 10mA Ta tìm iCmax VCemax theo phương trình (VCE − VCEQ ) i C − I CQ = − RC VCEQ 7,5 Cho VCE = ⇒ i C max = I CQ + = 10 −2 + = 60mA RC 150 Cho iC = ⇒ VCE max = I CQ R C + VCEQ = 10 −1.150 + 7,5 = 9V 2) Bài 2-16: Điểm Q tối ưu (hình vẽ hình 2-15) Để có dao động Collector cực đại ta có: VCC I Cm max = I CQTÖ = R DC + R AC (1) VCEQTÖ = RAC.ICQTÖ (2) RDC = RC + RE = 150 + 100 = 250Ω RAC = RC = 150Ω 10 Thay vào (1) ta được: I CQTƯ = = 25mA 250 + 150 VCEQTÖ = 150.25.10 −3 = 3,75V iC(mA) 2ICQTÖ = 50 VCC = 40 RC + RE ICQTÖ = 25   ACLL −   150    DCLL −   250  VCEQTÖ 2VCEQTÖ = 3,75 =7 10 VCE(V) VBB ≈ 0,7 + ICQTÖ.RE = 3,2V 1 R b = βR E = 100.100 = 1KΩ 10 10 10 10 R1 = R b = = ≈ 1,47KΩ VBB 3,2 0,68 1− 1− 10 VCC Một số tập mẫu 13 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông R2 = Rb Mạch Điện Tử I VCC 10 = 10 = 3125Ω ≈ 3,1KΩ VBB 3,2 Để vẽ ACLL, đơn giản ta cần xác định: iCmax = 2ICQTƯ VCemax = 2VCEQTƯ III Bộ KĐ R-C có CC CE (E.C) 1) Bài 2-20: Điểm Q tối ưu RDC = RC + RE = 900 + 100 =1KΩ RCR L 900.900 R AC = = = 450Ω R C + R L 900 + 900 Vcc=10V RC=900Ω CC→ ∞ R2 R1 RE 100Ω I Cm max = I CQTÖ = RL=900K CE→ ∞ VCC ≈ 6,9mA R AC + R DC VCEQTÖ = ICQTÖ.RAC = 6,9.10-3.450 = 3,1V VBB = 0,7 + RE.ICQTÖ = 0,7 + 100.6,9.10-3 = 1,4V 1 R b = βR E = 100.100 = 1KΩ 10 10 iC(mA) 2ICQTÖ = 13,8 VCC = 10 RC + RE   ACLL −   450  ICTÖ = 6,9   DCLL −   1000  Moät số tập mẫu VCEQTƯ = 3,1 6,2 10 VCE(V) 14 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I 10 10 = = ≈ 1163Ω VBB 1,4 0,86 1− 1− VCC 10 V 10 R = R b CC = 10 = 7143Ω VBB 1,4 R1 = R b Ta có dòng xoay chieàu: RC 900 I Lm = I Cm = 6,9 = 3,45mA RC + RL 900 + 900 ⇒ VLm = 3,1V 2) Vẫn 2-20 ta bỏ tụ CE ta có khuếch đại R.C có CC mà CE Khi kết tính toán khác RE > RL 2K RE=2K VL Rb V − 0,7 nên tính gần theo công thức I CQ = BB ) β RE VCEQ = VCC – ICQ(RC + RE) = 25 – 2,1.10-3.3.103 = 18,7V iC(mA) ICmax = 11,45 VCC = 8,3 R DC   ACLL −   2.10  ICQTÖ = Q ICQ = 2,1 10 VCEQ 22,9 = 18,7   DCLL −   3.10  25 VCE(V) Từ hình vẽ ta thấy: ICQ < ICQTƯ nên ICm = ICQ = 2,1mA RL 2.10 I Lm = I Cm = 2,1.10 −3 = 1,05mA 3 RE + RL 2.10 + 2.10 VLmmax = RL.ILm = 2.103.1,05.10-3 = 2,1V * Cách vẽ DCLL ACLL KĐ R.C mắc C.C tương tự cách mắc E.C (VCE − VCEQ ) i C − I CQ = − R AC RERL với R AC = R C + = kΩ RE + RL VCEQ 18,7 Cho VCE = suy i C = I CQ + = 2,1.10 −3 + = 11,45mA R AC 2.10 Một số tập mẫu 16 Khoa Điện - Điện tử Viễn thông Mạch Điện Tử I iC = suy VCEQ max = VCEQ + R AC I CQ = 18,7 + 2.10 2,1.10 −3 = 22,9V * Với toán chưa biết R1 R2 ta thiết kế để dòng điện lớn nhất: RDC = RC + RE = 103 + 2.103 = 3KΩ VCC 25 Ta có: I CQTƯ = = = 5mA R DC + R AC 3.10 + 2.10 VCEQTÖ = ICQTƯ.RAC = 10V 2) Bài 2-24: Mạch định dòng Emitter Theo định luật K.II: ΣVkín = ta có RbIBQ + VBEQ + RE.IEQ –VEE = V − 0,7 10 − 0,7 ≈ = 93mA Suy I EQ = BB Rb 100 RE + β VCEQ = VCC + VEE – ICQ(RC + RE) = 10 + 10 – 93.10-3.150 = 6,05V VCC=10v RC=50Ω I Rb