Giáo trình Điện tử cơ bản 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Ths Đinh Gia Huân giáo trình Điện tử IA IA®m IG IG IG IG = IAmin Ungmax Um3 UAKmin A A - j1 j2 j3 K + A K + A Um2 Um1 Um0 IG1 < IG2 < IG3 j1 j2 j3 + + Nam Định - 2009 K _ K _ UAK TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Ths Đinh Gia Huân giáo trình Điện tử (Dùng cho sinh viên đại học ngành: Công nghệ kỹ thuật điện; Công nghệ điện, điện tử; Công nghệ tự động) Nam Định - 2009 LI NểI U K thuật điện tử ngành mũi nhọn phát triển Trong khoảng thời gian không dài, từ transistor phát minh (năm 1948) hai nhà khoa học người Mỹ John Bardeen W.H Brattain, kỹ thuật điện tử có bước phát triển nhảy vọt, mang lại nhiều thay đổi to lớn sâu sắc hầu hết lĩnh vực khác nhau, dần trở thành công cụ quan trọng cách mạng kỹ thuật trình độ cao (mà trung tâm tự động hoá, tin học hoá, phương pháp công nghệ vật liệu mới) Môn học Điện tử gồm hai học phần: Điện tử Điện tử môn học sở chương trình đào tạo kỹ sư ngành Công nghệ kỹ thuật điện; Công nghệ tự động; Công nghệ điện, điện tử Để phục vụ việc giảng dạy cán học tập sinh viên chúng tơi biên soạn “Giáo trình Điện tử 1” dựa chương trình mơn học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định ban hành năm 2007 Nội dung giáo trình đề cập đến kiến thức cấu tạo, nguyên lý làm việc, tham số linh kiện điện tử dùng phổ biến công nghệ điện, điện tử Bên cạnh đó, giáo trình cịn giới thiệu số mạch ứng dụng thực tế để sinh viên tham khảo, nghiên cứu Giáo trình gồm chương: Chương 1: Diode bán dẫn Chương 2: Transistor Chương 3: Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng BJT, FET Chương 4: Linh kiện nhiều mặt ghép Chương 5: Linh kiện quang điện Chương 6: Vi mạch (IC) Chúng tơi tỏ lịng biết ơn thầy giáo, cô giáo môn Kỹ thuật mạch & Xử lý tín hiệu, mơn Cơ sở kỹ thuật điện - Đo lường thuộc khoa Điện- Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định đóng góp nhiều ý kiến xây dựng để hồn chỉnh giáo trình Trong q trình biên soạn chúng tơi cố gắng thể nội dung cách bản, hệ thống, đại Tuy nhiên khoa học khơng ngừng phát triển khả có hạn nên chắn cịn nhiều thiếu xót, chúng tơi mong nhận đóng góp xây dựng bạn đọc đồng nghiệp để giáo trình ngày hồn thiện Xin chân thành cám ơn Ths Đinh Gia Huân Chương DIODE BÁN DẪN 1.1 Chất bán dẫn nguyên chất chất bán dẫn tạp 1.1.1- Cấu trúc vùng n ăng lượng chất rắn tinh thể Vật liệu bán dẫn có cấu trúc tinh thể rắn Điện trở suất vật liệu bán dẫn ςBD = (10-4 ÷ 1010) Ω.cm, nằm điện trở suất kim loại in tr sut ca in mụi Bán dẫn Kim loại 10 -6 10 Điện môi 10 10 10 ς [Ω cm ] 15 Khi chế tạo dụng cụ bán dẫn mạch vi điện tử, người ta thường dùng Ge, Si, Ga, As, số bán dẫn khác Se, Ti số lo ại oxyt, Cacbit, Sulfua … Tính chất đặc trưng bán dẫn độ dẫn điện phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ chiếu sáng điện trường Điện trở bán d ẫn giảm nhanh nhiệt độ tăng, ngược với kim loại điện trở tăng nhiệt độ tăng Sự phụ thuộc vào nhiệt độ điện trở (R) kim loại bán dẫn vẽ hình 1.1 R R Kim lo¹i Bán dẫn T T a) b) Hình 1.1: Sự phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ: a) Kim loại, b) Chất bán dẫn Ta ó bit cu trúc lượng ngu yên tử đứng cô lập có dạng mức rời rạc Khi đưa nguyên tử lại gần nhau, tương tác, mức bị suy biến thành dải gồm nhiều mức sát gọi vùng lượng Đây dạng cấu trúc lượng điển hình vật rắn tinh thể Tuỳ theo tình trạng mức lượng vùng có bị điện tử chiếm chỗ hay không, người ta phân biệt loại vùng lượng khác nhau: - Vùng hoá trị (hay cịn gọi vùng đầy), tất mức lượng bị chiếm chỗ, khơng cịn trạng thái (mức) lượng tự - Vùng dẫn (vùng trống), mức lượng cịn bỏ trống hay bị chiếm chỗ phần - Vùng cấm, khơng tồn mức lượng để điện tử chiếm chỗ hay xác suất tìm thấy hạt dẫn Tuỳ theo vị trí tương đối loại vùng kể tr ên, xét theo tính chất dẫn điện, chất rắn cấu trúc tinh thể chia thành loại (xét 0o K): chất cách điện, chất dẫn điện, chất bán dẫn, minh hoạ hình 1.2 Vïng dẫn Vùng cấm Vùng dẫn E E Vùng hoá trị Vùng dẫn Vùng hoá trị Vùng hoá trị a) b) c) Hình 1.2: Cấu trúc vùng lượng vật rắn: a) Chất cách điện E >2eV; b) Chất bán dÉn ®iƯn E ≤ 2eV; c) ChÊt dÉn ®iƯn Chúng ta biết , muốn tạo dòng điện vật rắn cần hai trình đồng thời: trình tạo hạt dẫn tự nhờ kích thích lượng q trình chuyển động có hướng hạt dẫn điện tác dụng điện trường Dưới ta xét tới đặc trưng dẫn điện chất bán dẫn nguyên chất (bán dẫn thuần) chất bán dẫn tạp chất mà điểm khác chủ yếu liên quan tới trình sinh (tạo) hạt tự mạng tinh thể 1.1.2 Bán dẫn Để giải thích đặc trưng dẫn điện chất bán dẫn, ta nghiên cứu thể tích lý tưởng tinh thể Ge Ge nguyên tố thuộc nhóm IV bảng tuần hồn Hình vẽ 1.3a mơ tả mạng tinh thể Ge mặt phẳng Nguyên tử Ge phân bố nút mạng tinh thể liên kết với nguyên tử lân cận điện tử hoá trị Hai đường thẳng nối nút mạng biểu diễn mối liên kết đồng hoá trị cặp điện tử dùng chung Tổng hợp mức lượng điện tử hoá trị tinh thể Ge lý tưởng tạo nên giản đồ lượng biểu diễn hình 3b Trong đó: EC- mức lượng đáy vùng dẫn, EV - mức đỉnh vùng hoá trị, EF - mức Fecmi, ∆E độ rộng vùng cấm Ở nhiệt độ T = 00K: với bán dẫn khơng tạp chất, tất e hố trị tham gia mối liên kết đồng hoá trị Như chúng chiếm đầy tất mức lượng vùng hố trị Cịn vùng dẫn khơng có điện tử Như nhiệt độ T = o K, chất bán dẫn điện không dẫn điện Giữa đỉnh vùng hoá trị E V đáy vùng cấm E C vùng cấm có độ rộng ∆E = EC - EV Với Ge: ∆E ∼ 0,72 eV Với Si: ∆E ∼ 1,2 eV Như vậy, để chuyển điện tử vùng hoá trị lên vùng dẫn cần cung cấp lượng ≥ ∆E Năng lượng lượng nhiệt - - - - Ge - - - - Ge - Ge - - - - Ge - - - - Vïng dÉn - - Ge - Ge - - - - Ph¸t sinh EF EV - Ge - EC - - ni - - - - Ge E - + + pi - - Ge - ∆E - + + Vïng ho¸ trị Tái hợp + + - b) a) Hình 1.3: Mạng tinh thể (a) giản đồ lượng Ge tinh khiÕt (b) Khi nhiệt độ T > 00K: có lượng chuyển động nhiệt, có số điện tử phá vỡ liên kết đồng hoá trị chuyển từ vùng hoá trị lên vùng dẫn để lại lỗ trống vùng hoá trị tạo nên độ dẫn lỗ trống Độ dẫn điện từ trường giống điện tích dương có giá trị điện tích điện tích điện t Quá trình tạo nên cặp điện tử tự lỗ trống gọi trình sinh hạt tải biểu diễn mũi tên hình 1.3b Mật độ điện tử lỗ trống bán dẫn không suy biến tuân theo thống kê Maxwell- Boltzman n = N ne − EC − E F kT (1-1) p = N pe − E F − EV kT (1-2) Nn, Np: MËt ®é hiƯu dơng trạng thái vùng dẫn vùng hóa trị k =1,38.10-23 j/K (h»ng sè Boltzman) Nh©n (1-1) víi (1-2), coi khối lượng hiệu dụng lỗ trống khối lượng hiệu dụng điện tử Nn Np ≈ N ta cã: n p = N e − Ec − EV kT =N e − ∆E kT (1-3) Trong trạng thái cân nhiệt động, mật điện tử vùng dẫn bán dẫn không tạp chất ni mật độ lỗ trống vùng hoá trị pi, tức là: (1-4) ni = pi = n Tõ (1.3) ta suy ra: n = N e − E kT (1-5) Từ công thức ta thấy mật độ hạt tải điện bán dẫn lớn nhiệt độ cao độ rộng vùng cấm cµng nhá Tõ (1.1) vµ (1.2) ta cã: E Fi = EC − EV ∆E ∆E = EV + = EC − 2 (1-6) Nh­ vËy møc Fecmi bán dẫn nằm vùng cấm (hình 1.3b) Dưới tác dụng lượng nhiệt, điện tử vùng dẫn lỗ trống vùng hoá trị thực chuyển động nhiệt hỗn loạn Song song với trình phát sinh nói trên, xảy trình điện tử nhảy từ vùng dẫn xuống lấp vào chỗ trống vùng hoá trị tạo nên trình tái hợp cặp điện tử lỗ trống Số tái hợp tỷ lệ với mật độ hạt tải điện Khi đặt điện trường E vào bán dẫn: chuyển động điện tử lỗ trống bán dẫn định hướng Nghĩa T > 0oK bán dẫn có khả dẫn điện Độ dẫn lớn cường độ trình phát sinh cặp điện tử lỗ trống lớn Độ dẫn bao gồm chuyển động điện tử chuyển động lỗ trống Như độ dẫn toàn phần phụ thuộc v o độ dẫn điện tử cộng vớ i độ dẫn lỗ trống Gọi độ dẫn toàn phần ta có: = qnnàn + qppàp qn, qp: Đ iện tích điện tử lỗ trống àn, àp: Đ ộ linh động điện tử lỗ trống (1-7) Đ ộ dẫn đư ợ c gọi độ dẫn riêng bá n dẫn (còn gọi độ dẫn bá n dẫn không tạ p chất} Bá n dẫn không tạ p chất đư ợ c ký hiệu bá n dẫn loạ i i Đ ộ dẫn riêng thư ờng không lớ n Hơn độ dẫn điện tử độ dẫn lỗ trống chuyển động điện tử bá n dÉn (®iƯn tư vï ng dÉn chun ®éng theo hư ng ngư ợ c chiều vớ i điện trư ờng, cá c điện tử vù ng hoá trịsẽ chuyển động đến lấp cá c lỗ trống theo hư ng ngư ợ c lạ i vớ i chuyển động lỗ trống) M ật độ điện tử lỗ trống bá n dẫn không tạ p nhiệt độ phòng (200C) đối vớ i: Ge: 2.1013cm-3, Si: 1,4.1010 cm-3 (mật độ nguyên tử mạ ng tinh thểlà 5.1022cm-3) 1.1.3 Bán dẫn tạp chất a Bán dẫn loại n Nếu tinh thể Ge đư a vào tạ p chất nguyên tố nhóm V vÝ dơ As Nguyªn tư As sÏ chiÕm mét nót mạ ng As có điện tử lớ p cù ng, bỏ điện tử tạ o nên liên kết đồng hoá trịvà thừa điện tử Cá c điện tử thừa nằm mức nă ng lư ợ ng tạ p chất Ed, nằm vù ng cấm gần đá y vù ng dẫn gọi mức Donor (mức cho) M ức Ed cá ch vï ng dÉn ∆Ed np pp >> pn), t¹ i vï ng tiÕp xóc cã hiƯn tư ợ ng khuyếch tá n cá c hạ t đa số qua nơi tiếp giá p, điện tử b¸ n dÉn n khuÕch t¸ n sang b¸ n dẫn p, lỗ trống bá n dẫn p khuếch t¸ n sang b¸ n dÉn n, vËy xuÊt dòng điện khuyếch tá n (I kt) hư í ng tõ p sang n T¹ i mét vï ng lân cận (l 0) hai bên mặ t tiếp xóc, xt hiƯn mét lí p ®iƯn tÝch khèi ion tạ p chất tạ o ra, tạ i nghè o hạ t dẫn đa số có điện trở lớ n (hơn nhiều cấp so vớ i cá c vù ng lạ i), đồng thời xt hiƯn mét ®iƯn tr­ êng néi bé h­ í ng từ vù ng n Giá trị điện trở phụ thuộc vào điện trở suất bá n dẫn loạ i p kích thư c nó, nên ngư ời ta định nghĩa điện trở trung bình gọi điện trở vuông R Đ ó điện trở mẩu silic có chiều rộng chiều dài vớ i điện trở xuất xá c định R lớ p khuếch tá n base nằm khoảng từ 100 đến 200 Vídụ để thực hiƯn ®iƯn trë 3k Ω ví i R = 150Ω; chọn độ rộng 10àm, có nghĩa ô vuông có cạ nh 10àm có điện trở 150; đếchếtạ o điện trở 3k cần độ dài 200àm Hình ng điện trở phải đư ợ c chọn lựa cho chiếm vịtrí vi mạ ch Sai số tuyệt đối so vớ i giá trịchuẩn không tốt 20% Giá trịthực hiên cá c vi mạ ch thư ờng chỉgiớ i hạ n khoảng từ 30 đến 30k vớ i hệ số nhiệt độ khoảng +0,2%/ 0C Cá c giá trị điện trở lớ n 30k thư ờng không đư ợ c thực vi mạ ch vìchúng có kích thư c cồng kềnh Vìcá c điện trở đư ợ c cô lập lớ p ngă n loạ i n mang thếdư ơng vi mạ ch nên điện trở vớ i lớ p n tạ o nên diode cá ch điện phân cực ngư ợ c có dòng điện loạ i trừ, ng lớ p tạ o nên tụ ®iƯn däc theo st chiỊu dµi cđa ®iƯn trë ví i điện dung không thểloạ i trừ đư ợ c Giá trịcủa vào khoảng 200pF/mm2, phụ thuộc vào điện tích bề mặ t điện trở, vào điện trở suất bá n dẫn cảu lớ p ngă n cá ch điện n vào thếphân cực ngư ợ c hai cực Chẳng hạ n, vớ i R = 150 rộng 10àm có điện dung 0,14pF/k ; độ rộng 7àm thìđiện dung 0,07 pF/k ; đểgiảm điện dung ký sinh thìyêu cầu giảm độ rộng điện trở Hiện nay, kỹ thuật quang khắc cho phép thực cá c điện trở có độ rộng tối thiểu 5àm b) Cá c điện trở loạ i emitter Phư ơng phá p đư ợ c sử dụng để chế tạ o cá c điện trở có giá trịnhỏ, miền emitter có pha tạ p N + có R khoảng từ đến 5; miền chỉđư ợ c sử dụng để thực cá c điện trở có giá trịnhỏ 100, ng độ xá c lạ i không cao, sai số khoảng 25% sụt thếgiớ i hạ n 6V điện dung ký sinh lạ i tư ơng đối cao c) Đ iện trở loạ i base bịkẹp (pinch- off resitor) Phư ơng phá p cho phép tạ o cá c điện trở có giá trịcao, ng lạ i cồng kềnh độ dầy lớ p bá n dẫn loạ i p cấu tạ o nên điện trở đư ợ c giảm bí t b»ng c¸ c khch t¸ n mét lí p N + vù ng p điện trở, cï ng lóc khch t¸ n 167 emitter cđa transistor n-p-n (hình 6.7) R nằm đến 10k Tuy nhiên, điện trở loạ i có rÊt nhiỊu h¹ n chÕ: - M iỊn N + nối vớ i lớ p ngă n cá ch điện N làm cho sụt thếở hai đầu điện trở phải nhở 6V - Đ iện trở không tuyến tính vớ i dòng điện hiệu ứng trư ờng vï ng chun tiÕp kªnh P - Nã cã hệsố nhiệt độ dư ơng mạ nh: +0,6%/0C - Nó phụ thuộc vào độ sâu lớ p N + thay đổi mạ nh từ khuếch tá n tớ i khuếch tá n c vớ i hệsố từ đến - Đ iện dung ký sinh điện trở lớ p ngă n cá ch điện cao có mặ t hai chuyển tiếp phân cực ngư ợ c P-N P- N + Mặ c dù có hạ n chếtrên, ng điện trở sản xuất theo phư ơng phá p phư ơng phá p đểtạ o nên cá c điện trở có giá trịcao từ 10 đến 100k R R N+ N N+ P N+ P N+ Đ ế loạ i P Đ ế loạ i P Hình 6.7: Cấu tạ o điện trở loạ i base kẹp Hình 6.8: Cấu tạo điện trở loạ i Collector d) Đ iện trở loạ i collector Đ ểtạ o cá c điện trở có giá trịcao ng lạ i có sụt thếở hai đầu lớ n 6V thìphải dù ng lớ p epitaxie loạ i n đư ợ c kẹp miền khuếch tá n loạ i P Lớ p epitaxie collector transistor n-p-n (hình 6.8) M iền kẹp có phần chung vớ i tư ờng cá ch điện loạ i p, chuyển tiếp P-N luôn phân cực ngư ợ c vìđếcủa vi mạ ch luôn đư ợ c nối vớ i thếâm mạ ch Thếđá nh thủng chuyển tiếp cao: khoảng 20 30V, nên có thểchịu đư ợ c sụt thếcao hai đầu cá c điện trở có giá trịlớ n từ 20k đến 300k Cá c điện trở loạ i có ợ c điểm không thểtá i sản xuất, có hệ số nhiệt độ cao (+0,9%/0C) không tuyến tính gần giống vớ i hoạ t động transistor trư ờng kênh N 168 Chếtạ o cá c tụ điện Có hai phư ơng phá p thực cá c tụ điện có điện dung cỡ vài chục pico phara cá c vi mạ ch - Cá c điện dung M OS Đ iện dung đư ợ c thực cá ch phủ lớ p nhôm lên lớ p oxit silic SiO2 phủ bề mặ t miền khuếch tá n loạ i N + có điện trở suất nhỏ (khuếch tá n loạ i emitter) hình 6.9 Đ ể thu đư ợ c lớ p oxit khuyÕt tËt, ng­ êi ta chång chÊt mét lí p SiO2 dầy khoảng 10nm lớ p Si 3O4 dầy khoảng 40nm lên miền N + Đ iện dung lớ p vào khoảng 1nF/mm2, nghĩa 100pF mặ t vuông cạ nh 100àm Thếcực đạ i có thểchịu đư ợ c 10V N+ Al SiO2 N+ N 0,5 Ω.cm P § Õ0,5 Ω.cm Hình 9: Cấu tạ o tụ điện vi mạ ch - Đ iện dung phân cực Ngư êi ta sư dơng vï ng n»m gi÷a hai chun tiếp P-N phân cực ngư ợ c Giá trị điện dung tụ điện phụ thuộc vào thếngư ợ c, kích thư c hình học vào điện trở xuất bá n dẫn Cá c điện dung có giá trịkhông đá ng kểkhi thếngư ợ c hai đầu tụ lớ n 6V Ngư ời ta thu đư ợ c cá c tụ ®iƯn cã ®iƯn dung 600pF/mm2 thÕng­ ỵ c 6V § iƯn trë nèi tiÕp ví i c¸ c tơ điện không lớ n Chếtạ o cá c dây nối Hình 6.10 cho thấy cá c nguyên tắc thực cá c dây nối sơ đồ Trong sơ đồ này, lớ p N + có điện trở nhỏ đóng vai trò dây nối hai chân nối nhôm 169 Al Al Al SiO2 N+ P Hình 6.10: Sơ đồ nguyê n lý tạ o cá c dây nỗi vi mạ ch Ví dụ: Một mạ ch điện tử đơn giản (hình 6.11), đư ợ c chếtạ o dư i ng IC đơn tinh thểhình 6.12 R Hình6.11: Sơ đồ mạ ch điện tử đơn giản D2 Transistor Diode Đ iện trở Kim loạ i Al D1 n+ + n+ ++ n+ + p p n + Base p n n n SiO2 n+ Collector Emitter Đ ếp Hình 6.12 : Mạ ch điện đư ợ c chếtạ o dư i ng IC đơn tinh thể 170 6.3 C¸c chó ý sư dơng IC, tra cøu IC 6.3.1 Chó ý sư dơng IC a) § èi vớ i cá c loạ i IC sử dụng cần tra cứu đểbiết thông số IC - Đ iện p nguồn cung cấp: điện cấp điện V DD, Vcc cá c loạ i IC c cần tra cứu đểbiết đư ợ c IC làm việc vớ i nguồn DC voltage - Đ iện p đầu ra: V - Dòng điện vào dòng điện - Công suất tiêu tá n cho phép - Tần số làm việc - Khoảng nhiệt độ làm viƯc b) Chó ý dï ng IC sè - Dây đất (mass): Đ ểtrá nh sụt p dây đất mạ ch điện phải đư ợ c thiết kế cho mạ ch đất có điện trở bé độ tự cảm bé M ch đất mạ ch nối điện p nguồn (Vcc) phải có ®é réng Ýt nhÊt 2,5mm ®Ĩsù ¶nh h­ ëng cđa hiệu ứng da đư ợ c giữ thật thấp + N hững đầu vào không dù ng tớ i : Những đầu vào cổng AND cổng NAND nên nối vớ i Vcc qua điện trở R = K Những đầu vào cổng OR cổng NOR nên nối vớ i đất (GND) Những đầu vào cá c cổng logic c FF đệm nên nối vớ i đất N hững chó ý sư dơng IC sè hä CMOS: IC CM OS chư a dù ng nên đểtrong ống nhựa hay bọc ống nhôm Không đểnơi ẩm t M ỏ hàn nên dù ng loạ i có nối đất Bàn làm việc, ngư ời làm việc nên ®­ ỵ c nèi ®Êt qua mét ®iƯn trë 1M đểđảm bảo an toàn lao động Không nên thá o rá p IC vào mạ ch điện có điện p Không đụng tay vào chân IC Cắm IC vào mạ ch lấy khỏi bao bảo vệ Những đầu vào không dù ng tớ i nên nối vớ i V SS hoặ c V DD hay ngả mạ ch logic 171 Nên dù ng nguồn cung cấp điện < 12V có thểđư ợ c giảm tỉsố IC CM OS bịhư hỏng Không p tín hiệu đầu vào lớ n điện thếcấp điện 6.3.2 Cách tra cứu IC Tra cøu b»ng cÈm nang tra cøu ECG, Sætay sơ đồ chân linh kiện điện tử Vídụ: Cần tra cøu IC cã tªn 74LS164 dï ng EGC B­ í c 1: Xá c định tê n IC có tê n 74LS164 Bư c 2: Tìm kiếm, định vịmột linh kiện thay thế: Xá c định ECG đư ợ c liệt kê Bư c 3: Tra cứu sản phẩm Sau định vịđư ợ c linh kiện tra cứu, thay Ta tra cứu theo sản phẩm trang 1-5 đến 1-32 ta đư ợ c thông tin tóm tắt (Số trang, số hình, mô tả øng dơng) vỊlinh kiƯn cÇn tra cøu 172 74LS164 1-345 D6 IC-TTL Lo Pwr Schottky 8-bit Shift Register serial In- parallel out 1-345 : Thông số linh kiện đư ợ c trình bày phần trang 345 D6 : H×nh sè D6 IC-TTL Lo Pwr Schottky : IC thuéc họ TTL, ghi dịch có đầu vào nối tiếp, đầu song song bit Bư c 4: Tra cứu cá c thông số kỹ thuật kiểu dá ng vềhình ng sơ đồ chân: Đ ểbiết cá c thông số cụ thểta tiếp tục tìm tớ i phần trang 345 hình số D6 ta tìm đư ợ c sơ đồ chân IC Tra cứu IC mạ ng Internet (hiện dù ng kh¸ phỉbiÕn) Cã thĨ sư dơng c¸ c trang Web sẵn có http://www.alldatasheet.com, http://www.Google.com.vn đểtra cứu trực tiếp IC cần tìm a Vào trang: http/www.alldatasheet.com Sau xuất giao diện trang web alldatasheet hình ta thấy đầu dòng cù ng có ô trống dù ng đểviết tên IC cần tìm, sau đà đá nh tên IC cần tìm xong ta bấm vào nút Search bên cạ nh đểvào trang web có IC cần tìm Nếu muốn xem cụ thểsơ đồ chân IC, cấu trúc bên IC cá c thông số IC hà y bấm vao nút Dowload đểtải toàn hình Chú ý: File mạ ng có đuôi PDF nên cần sử dụng phần mềm Acrobat để hỗ trợ cho việc doawload thành công 173 Vídụ tra cứu IC SN 7400 alldatasheet NO Part no Electronics Description SN7400 QUADRUPLE GATES SN7400 Quadruple 2input positive-nand gates SN7400 QUADRUPLE GATES 2-INPUT 2-INPUT View Electronic Manufacturer POSITIVE-NAND POSITIVE-NAND Texas Instruments QUADRUPLE 2-INPUT POSITIVE-NAND GATES Texas Instruments Click Here View SN7400 Datasheet 174 b Vµo trang: http/www.Google.com.vn Trang nµy cã thĨphơc vơ cho nhiỊu mơc ®Ých ®ã ta cịng cã thĨtra cứu cá c loạ i IC cần tìm Sau xuất giao diện trang web Google hình, đá nh tên IC bấm vào nút Search bên cạ nh đểvào trang web có IC cần tìm Tuy nhiên có thểcó nhiều trang Web có trù ng tên vớ i loạ i IC cần tìm vìvậy phải chọn lần cho tên IC mà ta mong muốn Khi muốn download IC làm giống phần đà giớ i thiệu Câu hỏi ôn tập Cá c nguyên tắc chếtạ o IC, phân loạ i u ợ c điểm IC? Giớ i thiệu công nghệchếtạ o transitor npn trình chếtạ o IC Giớ i thiệu công nghệchếtạ o diode, điện trở trình chếtạ o IC Những ý sử dụng IC Tra cứu sơ đồ chân, cá c tham số số IC sau: LM 317, µA741, µA709, LM 324, LA 4440, 7408, 7490, 4002, 4012, 4013 175 Tài liệu tham khảo [1] Đ ỗ Xuân Thụ (chủ biên), Kỹ thuật điện tử [2] NXB GD - 2005 TS Trần Quang Vinh, Nguyên lý kü tht ®iƯn tư [3] NXB GD - 2005 Ngun ThịPhư ơng Hà, Kỹ thuật điện tử- Bài tập NXB KH& KT - 1996 [4] Trư ơng ThịNgộ; Kỹ thuật ®iƯn tư, [5] D­ ¬ng Minh TrÝ, Linh kiƯn quang ®iƯn tư [6] NXB KH& KT - 2004 Ngun TÊn Phư c, Đ iện tử công suất [7] NXB Tp HCM - 2003 Ngun TÊn Ph­ í c, Linh kiƯn ®iƯn tư [8] NXB Tp HCM - 2003 TS Hồ Vă n Sung, Linh kiện bá n dẫn vi m¹ ch [9] NXB KH& KT - 1991 NXB Tp HCM – 2003 Jasprit Singh, Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures, Cambridge University – 2003 176 MôC LôC Chương 1: Diode bán dẫn 1.1 ChÊt b¸ n dẫn nguyên chất chất bá n dẫn tạ p 1.1.1 CÊu tróc vï ng nă ng lư ợ ng chất rắn tinh thể 1.1.2 Bá n dẫn 1.1.3 Bá n dẫn tạ p chất 1.2 ChuyÓn tiÕp p-n 1.2.1 ChuyÓn tiÕp p-n ch­ a cã ®iƯn tr­ êng ngoµi 1.2.2 Chun tiếp p-n có điện trư ờng .8 1.3 Diode b¸ n dÉn 10 1.3.1 CÊu t¹ o cđa diode 10 1.3.2 Đ ặ c tuyÕn V-A cña diode 11 1.3.3 C¸ c tham sè cđa diode 13 1.3.4 Ph©n lo¹ i diode 14 1.4 Cá c loạ i diode øng dông 14 1.4.1 Diode chØnh l­ u 14 1.4.2 Varistor (®iƯn trë b¸ n dÉn phi tuyÕn) 16 1.4.3 Diode ỉn ¸ p (zener) 17 1.4.4 Diode biÕn dung (varicap) 19 1.4.5 Diode tá ch sóng cao tần 21 1.5 H­ í ng dÉn tra cøu diode 22 Ch­¬ng 2: Transistor 25 2.1 Transistor l­ ì ng cùc (Bipolar junction transistor - BJT) 25 2.1.1 Cấu tạ o nguyên lý hoạ t động BJT 25 2.1.2 Cá c họ đặ c tuyến tĩnh cña BJT 27 Đ ặ c tuyến BJT mạ ch chung emitter (EC) 28 Đ ặ c tuyÕn BJT m¹ ch chung base (BC) 30 Đ ặ c tuyến BJT m¹ ch chung cllector (CC) 33 2.1.3 C¸ c tham sè kü tht cđa BJT 34 2.1.4 Ph©n cùc ổn định điểm công tá c Transistor 36 Nguyên tắc chung phân cực transistor 36 § ­ êng tải tĩnh điểm công tá c tĩnh 37 ổn định điểm công tá c tĩnh nhiệt độ thay đổi 39 177 Phân cực cho BJT dòng cố định 40 Phân cực cho BJT điện p phản hồi 42 Ph©n cùc cho BJT dòng emitter (hồi tiếp dòng điện) 45 2.2 Transistor tr­ êng (Field Effect Transistor FET) 51 2.2.1 Transistor tr­ êng cưa tiÕp gi¸ p - JFET 52 2.2.2 Transistor tr­ êng lo¹ i M OSF 56 Transistor tr­ êng M OSFET loạ i kênh cảm ứng 56 Transistor tr­ êng M OSFET lo¹ i cã kênh tạ o sẵn 60 2.2.3 M ch phân cực cho FET 62 2.2.4 C¸ c tham sè cña FET 64 2.3 Transistor mét lí p tiÕp gi¸ p UJT (Uni junction Transistor) 65 2.3.1 CÊu t¹ o cđa UJT 65 2.3.2 Đ ặ c tuyến V A cña UJT 66 2.3.3 Cá c thông số UJT 67 2.3.4 øng dơng cđa UJT 68 2.4 H­ í ng dÉn tra cøu transistor 69 2.4.1 C¸ ch sư dơng cÈm nang tra cøu thay thÕ 69 2.4.2 H­ í ng dÉn tra cøu linh kiƯn trªn internet 72 Chương 3: Các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ dung BJT, FET 78 3.1 Những vấn đềchung vềmạ ch khuếch đạ i 78 3.1.1 Nguyên lý xây dựng tầng khuếch đạ i 78 3.1.2 Cá c chỉtiêu tầng khuếch đạ i 79 3.1.3 Phân loạ i khuếch đạ i 80 3.1.4 Cá c chếđộ làm việc tầng khuếch đạ i 81 3.2 Khuếch đạ i dù ng transistor lư ì ng cùc 83 3.2.1 Tầng khuếch đạ i emitter chung (EC-Emitter common) 84 3.2.2 Tầng khuếch đạ i collector chung (CC-Collector common) 90 3.2.3 Tầng khuếch đạ i base chung (BC-Base common) 92 3.3 Khuếch đạ i dï ng transistor tr­ êng (FET) 93 3.3.1 Khuếch đạ i cực nguồn chung (SC-Source common) 93 3.3.2 Khuếch đạ i cực má ng chung (DC-Drain common) 97 Chương 4: Linh kiƯn nhiỊu mỈt ghÐp………………………………………104 4.1 Thyristor 104 178 4.1.1 Cấu tạ o nguyên lý làm việc 104 4.1.2 Đ ặ c tuyến V-A thyristor 105 4.1.3 Cá c thông số thyristor107 4.1.4 M ột số ứng dơng cđa thyristor………………………………….109 4.2 TRIAC, DIAC 110 4.2.1 Triac 110 4.2.2 Diac .113 4.2.3 øng dơng cđa Triac, Diac 113 4.3 Cá c linh kiện điều khiển c 115 4.3.1 SCS 115 4.3.2 GTO 118 4.3.3 PUT 120 4.3.4 DIODE SHOCKLEY 123 4.3.5 SUS Vµ SBS .124 4.4 H­ í ng dÉn tra cøu linh kiƯn nhiỊu mỈ t ghÐp 126 Chương 5: Linh kiện quang điện 130 5.1 Diode ph¸ t quang LED (Light Emitting Diode) 130 5.1.1 Cấu tạ o nguyên lý làm việc 130 5.1.2 C¸ c thông số đặ c trư ng cho LED 131 5.2 Diode Laser .133 5.2.1 § iỊu kiƯn cho bøc x¹ laser 133 5.2.2 Cơ chếbức xạ laser .133 5.2.3 CÊu tróc Diode Laser 135 4.2.2 Đ ặ c trư ng kỹ thuật laser bá n dẫn 136 5.3 Photo diode (diode quang) 137 5.4 Photo transistor (Quang transistor) 138 5.4.1 Photo BJT 138 5.4.2 Photo transistor tr­ êng 140 5.5 Photo thyristor 141 5.6 GhÐp quang (opto couplers) .143 5.7 Công tắc nh sá ng 145 5.8 § iƯn trë quang (light dependent resistor - LDR) .146 5.9 Sỵ i quang 149 179 5.9.1 Khá i niệm vềsợ i quang .149 5.9.2 CÊu t¹ o nguyên tắc truyền nh sang sợ i quang 149 5.9.3 Góc mở công suất phun 151 5.9.3 C¸ c đặ c trư ng sợ i quang .152 Chương 6: Vi mạch (Integrated circuit IC) 154 6.1 Khá i niệm vềvi mạ ch 154 6.1.1 ­ u, nh­ ợ c điểm vi mạ ch .154 6.1.2 Cá c nguyên tắc đểxây dựng vi mạ ch .156 6.1.3 Phân loạ i vi mạ ch 157 6.2 Gií i thiƯu số công nghệchếtạ o vi mạ ch 160 6.2.1 Chếtạ o transistor n-p-n sở 160 6.2.2 ChÕt¹ o diode th­ êng 165 6.3 C¸ c chó ý sư dơng, tra cøu vi m¹ ch 171 6.3.1 Chó ý sư dơng vi m¹ ch .171 6.3.2 C¸ ch tra cøu vi m¹ ch 172 Tài liệu tham khảo .176 Môc lôc 177 180 181 ... hình 1. 11 D1 D ○ ○ U1 + ○ U0 U2 C ○ a) U2 U1 U2 ○ ○ - ○ D2 + U0 C ○- b) D1 ○ ○ U1 U2 C1 + U0 ○ ○ U0 U1 15 ○ C2 D1 U2 D3 D2 D4 ○ ○ ○- C + U0 a) ChØnh l­ u nöa chu kú: nöa chu kú d­ ơng dòng điện. .. dòng (h21e + 1) .I B hoặ c liên hợ p vớ i RE để tạ o thành điện trở thành điện trở (h21e + 1) .RE, hoặ (h21e +1) RE Nếu quan niệm có thểnói điện p emitter đất điện p dòng (h21e + 1) I B rơi điện trở... tr 17 PP (10 ) Nn (10 15) b) Pn (10 11) 10 N P (10 ) lo Etx c) lop l on d) Utx H×nh 1. 6 : Tiếp giáp p-n chưa có điện trường a) Mô hình cấu trúc chiều; b) Phân bố nồng độ theo phương x; c) Vùng điện