TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM bài 1 đo đặc TUYẾN vôn – AMPE (v a) của điốt bán dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG Bộ mơn Cơng nghệ Điện tử Kỹ thuật Y sinh …….o0o…… TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM BÀI ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN Giảng Viên Hướng Dẫn: Ths Đào Quang Huân, huan.daoquang@hust.edu.vn Ths.Hoàng Quang Huy, huy.hoangquang@hust.edu.vn Hà Nội, 2020 MỤC LỤC I ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT CHỈNH LƯU Cơ sở lý thuyết 2 Mạch đo đặc tuyến V-A Đo báo cáo kết II ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT Zener Cơ sở lý thuyết Mạch đo đặc tuyến V-A điốt Zener Đo báo cáo kết III Nội dung báo cáo 10 Báo cáo (word) bao gồm phần 10 Cách nộp báo cáo 10 IV Phần mềm NI Multisim 12 Cài đặt 12 Hướng dẫn sử dụng 12 Các mạch mô mẫu (tham khảo thêm) 12 3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A 12 3.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode 13 3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 BÀI ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN I ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT CHỈNH LƯU Cơ sở lý thuyết Điốt (diode) chỉnh lưu có cấu tạo gồm miền bán dẫn p, n ghép lại với theo quy trình chế tạo Nó gồm có hai cực: Cực Anot (A) nối với miền bán dẫn p, cực Catot (K) nối với miền bán dẫn n - Ký hiệu hình ảnh Điốt chỉnh lưu loại 1N4001-1N4007: A(+) A (+) Vạch sơn màu trắng A(+) K (-) K(-) K(-) Hình 1-1: Ký hiệu cách đánh dấu cực Điốt chỉnh lưu Hình 1-2 Kích thước Điốt chỉnh lưu (Si) theo inch milimet a Đặc tuyến lý thuyết V–A Điốt chỉnh lưu ID(mA) 20 15 10 IS -40 -30 -20 UD0 -10 0,3 0,5 0,7 0,1A UD(V) 0,2A Hình 1-3 Đặc tuyến lý thuyết V-A Điot chỉnh lưu b Đặc tuyến V-A điốt theo datasheet Hình 1-4 Đặc tuyến V-A Điot chỉnh lưu (datasheet) Hình đặc tuyến V-A điốt 1N4001-1N4007 lấy từ datasheet Ta thấy có điểm cần ý đặc tuyến STT UD (V) ID 0,7 0.01A 1,3 10A 3 -3 0,02µA -100 0,03 µA Mạch đo đặc tuyến V-A D1 1N4001 E 10V Rt 1000Ω Hình 1-5 Mạch đo đặc tuyến V-A Mạch gồm - nguồn E có giá trị thay đổi [-E1÷ + E2] - điốt 1N4001 - điện trở Rt Ta thay đổi giá trị nguồn E để xác định trị UD ID tương ứng Ví dụ Cho E =10V, dùng đồng hồ đo ta có hình 1-6 Kết đo UD = 0,651V; ID= 19mA UD + 0.731 V DC 10MOhm ID + 0.019 A DC 1e-009Ohm D 1N4001 Rt 1000Ω E 10V + 9.269 - V URt DC 10MOhm Hình 1-6 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt 1N4001 với đồng hồ đo UD + 0.731 V DC 10MOhm ID + 0.019 A D DC 1e-009Ohm Rt 1000Ω E 10V + 9.269 - V URt DC 10MOhm Hình 1-7 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt ảo với đồng hồ đo Kết đo UD = 0,731V; ID= 19mA Ta thấy UD có thay đổi đổi sang điốt ảo, giá trị gần giá trị U Do =0,7V theo lý thuyết Tuy nhiên đo, UD thay đổi tùy theo giá trị E Nếu mạch hình 1-6 ta bỏ điện trở Rt xảy lỗi chương trình mơ tính dịng ID ∞ Hình 1-7 Lỗi q trình mơ Đo báo cáo kết a Sử dụng mạch đo hình 1-5 Thay đổi E phạm vi [-E1÷ + E2], ghi rõ giá trị điện áp UD ID tương ứng theo dạng bảng với tham số -E1 = -50V; +E2 =10V; Rt theo đổi theo mã sv Ví dụ Mã sv 201x xx10 Rt 1.0kΩ Trong trường hợp Rt không xác định lấy 1kΩ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 E (V) -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0,2 0,4 0,6 0,8 1 10 UD (V) -49,995 Id (mA) -7,099µA 0 0,612 4,388 0,651 19 b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo - đặc tuyến gồm vùng vùng - đặt tuyến gồm vùng - đặt tuyến gồm vùng RD(Ω) c Nhận xét đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng ID RD Điốt phân cực thuận ngược (so sánh với lý thuyết) II ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT Zener Cơ sở lý thuyết Điốt Zener loại Điốt bán dẫn, có cấu tạo gồm cực : Cực Anot (+) Katot (-) Khi phân cực thuận làm việc giống Điốt chỉnh lưu, phân cực ngược với giá trị điện áp cho phép có chức ổn định điện áp (ổn áp) -đây vùng làm việc Điốt Zener Điện áp ổn định (UZ) Điốt Zener có giá trị từ khoảng 1,8 VDC ÷ hàng trăm VDC - Ký hiệu hình ảnh Điốt Zener A A K Vạch sơn màu đen Dz A - + (ID )- K (IZ) + K Phân cực cho Điot Zener Hình 2-1 Ký hiệu cách đánh dấu cực Điot Zener a Đặc tuyến V-A Điốt Zener ID UZ Vùng cắt dòng IZmin Vùng Zener UD IZ IZmax Vùng đánh thủng nhiệt Hình 2-2: Đặc tuyến lý thuyết với dòng Điot Zener b Data sheet điốt Zener 1N4733 Hình 2-3 Giá trị Uz theo datasheet Mạch đo đặc tuyến V-A điốt Zener R 100Ω E 5V Dz 1N4733A Rt 1kΩ Hình 2-4 Mạch đo đặc tuyến Mạch gồm - nguồn E có giá trị thay đổi [-E1÷ + E2] - điốt Zener 1N4733A - điện trở R, Rt Ta thay đổi giá trị nguồn E để xác định trị UD ID tương ứng Ví dụ Cho E =10V, dùng đồng hồ đo ta có hình 2-5 Kết đo Uz =URt= 5,097V; IRt= 5.097mA→ Iz = IR – IRt = 49-5,097=43,903mA IR + 0.049 E 10V A R 100Ω IRt + 5.097m Dz 1N4733A A + 5.097 Rt 1kΩ - Hình 2-5 Mạch đo đặc tuyến với đồng hồ đo V URt DC 10MOhm Đo báo cáo kết a Sử dụng mạch đo hình 2-4 Thay đổi E phạm vi [-E1÷ + E2], ghi rõ giá trị điện áp Uz , IRt Iz tương ứng theo dạng bảng với tham số E thay đổi từ -10 ÷ 50 V; Rt theo đổi theo mã sv Ví dụ Mã sv 201x xx10 Rt 1.0kΩ Trong trường hợp Rt không xác định lấy 1kΩ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 E (V) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -2 -4 -6 -8 -10 Uz (V) 5,157 Iz(mA) IRt (mA) 5,155 4,545 4,545 0,909 0,909 -0,612 -0,611 b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo - đặc tuyến gồm vùng vùng 2,3 - đặt tuyến gồm vùng - đặt tuyến gồm vùng - Vùng : vẽ thêm điểm ID, UD để so sánh Ur E thay đổi vùng Zener c Nhận xét đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng ID RD Điốt phân cực thuận ngược (so sánh với lý thuyết) d Muốn điện áp Rt xấp xỉ Uz theo datasheet phải lựa chọn E ? III Nội dung báo cáo Báo cáo (word) bao gồm phần Bìa Mục lục (có số trang) Yêu cầu đo báo cáo I.3 II.3 Kết đo báo cáo sinh viên TLTK : có link đến datasheet (đánh số) Cách nộp báo cáo Báo cáo gồm mềm cứng Bản cứng nộp vào buổi học sau tuần giao tập Ví dụ Báo cáo sinh viên gồm file : tên file phải đặt theo mẫu 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Bai 1.docx 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode chinh luu.ms14 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode Zener.ms14 117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode Chỉnh lưu-Zener.xlxs Trong file exel chứa sheet, với tên sheet ứng với mã Diode sử dụng Báo cáo sinh viên, up trực tiếp lên thư mục Onedrive lớp, khơng nén (link có mail thơng báo) Sinh viên không làm theo yêu cầu, COI NHƯ khơng nộp 10 Hình 3.1 Các file báo cáo sinh viên 11 IV Phần mềm NI Multisim Cài đặt Tải phần mềm NI Multisim 14 trở lên cài đặt https://bit.ly/ibmelab_ed_multisim Xem thêm file Hướng dẫn sử dụng Multisim Hướng dẫn sử dụng Xem thêm file Hướng dẫn sử dụng Multisim Các mạch mô mẫu (tham khảo thêm) Các mạch nhằm giúp sinh viên hiểu rõ mơ phần mềm đặc tuyến V-A, số ứng dụng điốt 3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A XIV1 R1 1kΩ V1 220Vrms 50Hz 0° D1 1N4007 Hình 3.3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A 12 Hình 3.3.2 Đặc tuyến V-A Ở đặc tuyến V-A, nguồn thay đổi từ -50 ÷ 50V 3.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode XSC1 Ext Trig + _ B A + _ D MBA Uv 110Vpk 50Hz 0° Rt 1kΩ C1 20µF Hình 3.3.3 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode 13 + _ Hình 3.3.4 Đặc tuyến Uv Ur 3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener XSC1 Ext Trig + _ B A + D3 Uv D1 MBA R1 220Vpk 50Hz 0° 1kΩ 10 D2 D4 Rt 1kΩ C1 100µF Hình 3.3.5 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener 14 DZ 1N961B _ + _ Hình 3.3.6 Đặc tuyến Uv Ur 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Cấu kiện điện tử, Nguyễn Đức Thuận (chủ biên) Robert L Boylestad - Louis Nashelsky - Electronic Devices and Circuit Theory 11th 1N4001-1N4007 diode-datasheeet, https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/427705/MCC/1N4007.html 1N4733 datasheet, https://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/59636/EIC/1N4733.html Multisim Component Reference Guide - National Instruments Hướng dẫn sử dụng Multisim, Đào Quang Huân, Hoàng Quang Huy 16 ... lấy 1kΩ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 E (V) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -2 -4 -6 -8 -10 Uz (V) 5 ,15 7 Iz(mA) IRt (mA) 5 ,15 5 4,545 4,545 0,909 0,909 -0, 612 -0, 611 b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo. .. 13 3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 BÀI ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V- A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN I ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT CHỈNH LƯU Cơ sở lý thuyết Điốt. .. 0. 019 A DC 1e-009Ohm D 1N40 01 Rt 10 00Ω E 10 V + 9.269 - V URt DC 10 MOhm Hình 1- 6 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt 1N40 01 với đồng hồ đo UD + 0.7 31 V DC 10 MOhm ID + 0. 019 A D DC 1e-009Ohm Rt 10 00Ω E 10 V