Bài tập lớn môn linh kiện điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - BÀI TẬP LỚN MƠN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Nhóm Giảng viên hướng dẫn: Ngơ Thị Thu Tình Sinh viên thực hiện: Đỗ Mạnh Hùng Doãn Nhật Minh Nguyễn Quốc Hải Nguyễn Tài Nam Hà Nội - 2021 ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN SỐ Tên học phần: Linh kiện điện tử Mã học phần: DC2DT41 Hình thức đánh giá: Bài tập lớn Thời gian thực hiện: tuần Số tín chỉ: Thời gian trả lời: 30 phút Ngành/chun ngành: CNKT Điện tử truyền thơng Trình độ đào tạo: Đại học I NỘI DUNG: Nêu ứng dụng điện trở trình bày cách đo điện trở đồng hồ VOM Hãy so sánh loại chất bán dẫn: chất bán dẫn thuần, chất bán dẫn loại N, chất bán dẫn loại P mặt: đồ thị vùng lượng, cấu trúc tinh thể, hạt tải mang điện Trình bày bốn chế độ hoạt động BJT Nguyên lý hoạt động FET (JFET (P,N), DE-MOSFET(P,N), EMOSFET(P, N)) Nêu hai phương pháp kích mở SCR? Có thể dùng cực điều khiển G để dập tắt SCR từ nối mạch ngắt mạch khơng? Hãy giải thích? Giải thích nguyên lý hoạt động mạch sau: Cho mạch điện hình vẽ Hỏi a Mỗi tầng phân cực kiểu gì? b Tính giá trị dịng áp chiều cực Transistor điểm làm việc Q mạch; c Vẽ đường tải tĩnh, xác định điểm làm việc Q đường tải tĩnh mạch; d Xác định giá trị tải chiều tầng Biết: ECC =12V; R1 = 20KΩ; R2 = 2KΩ; RE = 1KΩ; RC = 3KΩ; RD = 1.8KΩ; RG = 50 MΩ; RS = 450Ω JFET có IDSS = 6mA; UGSngưỡng = UP =-4V; BJT có β= 150 *Sinh Viên Thực Hiện : -Câu1,6 : Nam -Câu 3,5:Hải -Câu 2: Minh -Câu 4: Hùng -Câu : Hùng , Minh Câu Nêu ứng dụng điện trở trình bày cách đo điện trở đồng hồ VOM -Ứng dụng điện trở: + Điện trở sử dụng mạch phân áp để phân cực cho Transistor đảm bảo cho mạch khuếch đại dao động hoạt động với hiệu suất cao + Điện trở đóng vai trị phần tử hạn dòng tránh cho linh kiện bị phá hỏng cường độ dịng q lớn Một ví dụ điển hình mạch khuếch đại, khơng có điện trở Transistor chịu dịng chiều có cường độ tương đối lớn + Được sử dụng để chế tạo dụng cụ sinh hoạt (bàn là, bếp điện hay bóng đèn, …) thiết bị cơng nghiệp (thiết bị sấy, sưởi,…) điện trở có đặc điểm tiêu hao lượng dạng nhiệt + Xác định số thời gian: Trong số mạch tạo xung, điện trở sử dụng để xác định số thời gian + Phối hợp trở kháng: Để tổn hao đường truyền nhỏ cần thực phối hợp trở kháng nguồn tín hiệu đầu vào khuếch đại, đầu khuếch đại tải, hay đầu tầng khuếch đại trước đầu vào tầng khuếch đại sau - Cách đo điện trở đồng hồ VOM: + Bước 1: Chuyển đồng hồ vạn thang đo điện trở Ω + Bước 2: Cắm que đo màu đen vào cổng chung COM, que màu đỏ cắm vào cổng V/Ω + Bước 3: Đặt hai que đo đồng hồ vạn vào hai đầu điện trở để đo Chọn thang đo sát với giá trị đo để có kết đo xác + Bước 4: Tiến hành đo lại lần thứ hai để có kết điện trở xác + Bước 5: Thơng số kết đo hiển thị dạng số hình đồng hồ vạn Câu Hãy so sánh loại chất bán dẫn: chất bán dẫn thuần, chất bán dẫn loại N, chất bán dẫn loại P mặt: đồ thị vùng lượng, cấu trúc tinh thể, hạt tải mang điện a Chất bán dẫn (chất bán dẫn tinh khiết): - Là chất bán dẫn chưa bị pha tạp, chất bán dẫn tinh khiết tiêu biểu Silicon hay Germanium có điện tử hóa trị lớp ngồi Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất chất bán dẫn tinh khiết lớn Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh Hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm * Hạt tải điện chất bán dẫn electron vùng dẫn lỗ trống vùng hóa trị * Cấu trúc tinh thể: Ge (IV) b Chất bán dẫn loại N: - Được tạo tạp chất nguyên tố có electron lớp hóa trị Phosphor thường sử dụng cho mục đích Các nguyên tử Phosphor tham gia vào cấu trúc tinh thể Silic, nguyên tử liên kết với nguyên tử Silicon liền kề giống nguyên tử Silicon muốn Do nguyên tử Phosphor có electron vỏ hóa trị nó, có số chúng liên kết với nguyên tử lân cận, nên electron hóa trị thứ năm bị bỏ lại khơng có để liên kết * Hạt tải mang điện chất bán dẫn loại N chủ yếu electron (e) * Cấu trúc tinh thể: Mạng tinh thể Ge (IV) có thêm tạp chất Sb (V) * Đồ thị vùng lượng: c Chất bán dẫn loại P: - Chất bán dẫn loại p hay chất bán dẫn dương có tạp chất nguyên tố thuộc nhóm III, tạo thành tạp chất Boron có electron lớp vỏ hóa trị.Khi lượng nhỏ chất có hóa trị III liên kết với tinh thể, ngun tử chất tích hợp với bốn nguyên tử Silicon theo liên kết cộng hóa trị Tuy nhiên, chứa electron để cung cấp nên có lỗ trống tạo Lỗ mang điện tích dương nên chất bán dẫn pha tạp gọi chất bán dẫn loại p * Hạt tải mang điện chất bán dẫn P chủ yếu lỗ trống * Cấu trúc tinh thể: Mạng tinh thể Ge (IV) với nguyên tử In (III) * Đồ thị vùng lượng: Câu Trình bày bốn chế độ hoạt động BJT - Chế độ bão hòa: tranzitor hoạt động ngăn mạch, dòng chảy tự từ cực thu đến cực phát - Chế độ ngắt/ngưng dẫn: tranzitor hoạt động giống hở mạch, khơng có dịng chảy từ cực thu đến cực phát - Chế độ tích cực/khuếch đại: Dòng điện từ cực thu đến cực phát tỷ lệ với dòng điện chạy vào cực - Chế độ tích cực ngược: Giống chế độ khuếch đại dịng điện tỷ lệ với dòng cực gốc theo chiều ngược lại Dòng điện chảy từ cực phát đến cực thu Câu Nguyên lý hoạt động FET (JFET (P,N), DE-MOSFET(P,N), E-MOSFET(P, N) D *JFET Kênh P: N P G S - Khi kênh P chưa phân cực chiều S D giảm = = *JFET Kênh N: N D P N P G S - Khi kênh N chưa phân cực chiều S D >0 + Khi = tăng tăng , tăng = +Khi < giảm miền nghèo bị mở rộng , kênh dẫn bị hẹp lại giảm +khi giảm đến = * DE-MOSFET kênh P: S G D Kim loại Si P+ P P+ Tiếp Xúc P-N kênh P Si(N) Đế - Khi = chiều từ S D ; kênh dẫn thu hẹp lại dẫn đến giảm = =0 - Khi < lỗ trống bị hút vào kênh dẫn dẫn đến kênh dẫn mở rộng tăng * DE-MOSFET kênh N: S G D Kim loại Si N+ N N+ Tiếp Xúc P-N kênh P Si(P) Đế -Khi = chiều từ S D ; >0 -Khi = kênh dẫn có tác dụng điện + tăng tăng = = tăng -Khi < kênh dẫn thu hẹp lại dẫn đến giảm = =0 -Khi > lỗ trống bị hút vào kênh dẫn dẫn đến kênh dẫn mở rộng * E-MOSFET kênh P: S G D Kim loại Si P P Tiếp Xúc P-N Si(N) Đế -Chiều S D ; < - Khi < = Kênh dẫn nối liền xuất dòng * E-MOSFET kênh N: S G D Kim loại Si N N Tiếp Xúc P-N Si(P) Đế -Chiều S D ; > - Khi > = Kênh dẫn nối liền xuất dòng Câu Nêu hai phương pháp kích mở SCR? Có thể dùng cực điều khiển G để dập tắt SCR từ nối mạch ngắt mạch khơng? Hãy giải thích? * Phương pháp 1: Thứ nhất, tăng điện áp anode-cathode đạt đến giá trị điện áp thuận lớn nhất.Điện trở tương đương mạch anode-cathode giảm đột ngột dịng qua thyristor hồn tồn mạch xác định * Phương pháp 2: Phương pháp thứ hai, áp dụng thực tế, đưa xung dịng điện có giá trị định vào cực điều khiển anode cathode Xung dòng điện điều khiển chuyển trạng thái thyristor từ trở kháng cao sang trở kháng thấp mức điện áp anode-cathode nhỏ IA A G IG Cổng (Gate) P N VAK P N RG RA K VGG Va * Không thể dùng cực điều khiển G để dập tắt SCR từ nối mạch ngắt mạch kích mở SCR dòng qua anode-cathode lớn giá trị định SCR tiếp tục trạng thái mở dẫn dịng mà khơng cần đến phụ thuộc xung dịng điều khiển Câu Giải thích nguyên lý hoạt động mạch sau Mạch ví dụ đèn dimmer đơn giản Góc dẫn triac điều chỉnh cách điều chỉnh chiết áp R Độ dẫn triac dài đèn sáng Các diac hoạt động mạch mở (open-circuit) điện áp tụ điện vượt điện áp chuyển đổi (và điện áp cần để kích hoạt cổng gate triac) Câu Cho mạch điện hình vẽ Hỏi: a Mỗi tầng phân cực kiểu gì? b Tính giá trị dịng áp chiều cực Transistor điểm làm việc Q mạch; c Vẽ đường tải tĩnh, xác định điểm làm việc Q đường tải tĩnh mạch; d Xác định giá trị tải chiều tầng Biết: ECC =12V; R1 = 20KΩ; R2 = 2KΩ; RE = 1KΩ; RC = 3KΩ; RD = 1.8KΩ; RG = 50 MΩ; RS = 450Ω JFET có IDSS = 6mA; UGSngưỡng = UP =4V; BJT có β= 150 Giải a, BJT phân cực theo kiểu phân áp JFET Phân cực theo kiểu tự động b, *BJT: Ta Có ꞵ 10 150.1000 Ω 2000 Ω = = 12 = 1,09 V = - = 1,09-0,7 = 0,39 V = = 0,39 A = = = 1,58 A = = 150 1,58 = A = - = 12- = 10,86V = - = 10,86 – 0,39 = 10,47 V ( ) = ( A ; 10,47 V ) *JFET: Có = = =- = = = 12656,25 - +1 = = 0,028 A ( L) = 2,8 A( T/m) = - ( RS + RD) = 12 - 2,8 ( 450+ 1,8 ) = 5,7 V = 2,8 450 = 1,26 V = - RD = 12- 2,8 1,8 )= 6,96 V ( ) = ( 2,8 A ; 5,7 V ) c, *BJT: Phương trình đường tải tĩnh : = + + ( mA ) - = + = + 0,38 = + 12 10,47 *JFET: Phương trình đường tải tĩnh : = ( + ) + = + = + 5,3 (mA) 2,8 (V) 5,7 12 c, *BJT: giá trị tải chiều = *JFET: giá trị tải chiều =