II. Quy trình thực hiện
cơ sở đặc tính của linh kiện.
HOẠT ĐỘNG I: LÝ THUYẾT
I. Diode:
1. Khái niệm chất bán dẫn
a. Chất bán dẫn thuần (tinh khiết)
Chất bán dẫn là những chất cĩ đặc điểm trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, về phƣơng diện hố học thì bán dẫn là những chất cĩ 4 eletron ở lớp ngồi cùng của nguyên tử. Đĩ là các chất Germanium ( Ge) và Silicium (Si)
Chất bán dẫn cĩ điện trở lớn hơn chất dẫn điện nhƣng nhỏ hơn chất cách điện
Si và Ge đều cĩ hố trị 4, tức là lớp ngồi cùng cĩ 4 electron, ở thể tinh khiết các nguyên tử Si (Ge) liên kết với nhau theo liên kết cộng hố trị nhƣ hình dƣới.
Chất bán dẫn tinh khiết .
Khi ta pha một lƣợng nhỏ chất cĩ cấu tạo nguyên tử với 5 electron lớp ngồi cùng (hố trị 5) nhƣ Phospho (P) vào chất bán dẫn Si tinh khiết thì bốn
electron nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hố trị, nguyên tử Phospho chỉ cĩ 4 electron tham gia liên kết và cịn dƣ 1electron và trở thành điện tử tự do.
Nhƣ vậy khi pha thêm 1 nguyên tử photpho sẽ cĩ 1 electron tự do, pha càng nhiều photpho sẽ cĩ càng nhều electron tự do
Chất bán dẫn cĩ nhiều electron tự do đƣợc gọi là bán dẫn loại N (Negative : âm ).
Chất bán dẫn N
c. Chất bán dẫn loại P
Ngƣợc lại khi ta pha thêm một lƣợng nhỏ chất cĩ 3 electron lớp ngồi cùng (hố trị 3) nhƣ Indium (In) vào chất bán dẫn Si thì 3 electron của Indium sẽ liên kết với 3 electron Si theo liên kết cộng hố trị và liên kết bị thiếu một điện tử => trở thành lỗ trống. Lỗ trống của liên kết sẽ dễ dàng nhận electron tự do Chất bán dẫn cĩ nhiều lỗ trống đƣợc gọi là chất bán dẫn P (Positive: dƣơng)
Chất bán dẫn P 2. Tiếp giáp PN- Diode tiếp mặt:
Vùng bán dẫn loại N và vùng bán dẫn loại P sẽ hình thành mối nối P-N. Trong vùng bán dẫn loại P cĩ nhiều lỗ trống, vùng bán dẫn loại N cĩ nhiều electron thừa. Khi 2 vùng tiếp xúc nhau sẽ cĩ một số electron thừa từ vùng N qua mối nối và tái hợp với lỗ trống của vùng P
Khi chất bán dẫn đang trung hịa về điện mà vùng bán dẫn N bị mất electron (qua mặt nối sang vùng P) thì vùng bán dẫn N gần mối nối thành điện tích dƣơng, vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng N sang) thì vùng bán dẫn P ở gần mối nối trở thành điện tích âm
Sự chênh lệch điện tích ở 2 bên mối nối gọi là miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.
Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode .
* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn. b. Nguyên lý hoạt động của diode:
Phân cực thuận cho Diode:
Dùng nguồn điện DC nối cực (+) của nguồn vào chân P và cực (-) của nguồn vào chân N của diode. Điện tích (+) của nguồn sẽ đẩy lỗ trống của vùng P, điện tích (-) của nguồn sẽ đẩy e trong vùng N làm cho e và lỗ trống lại gần mối nối hơn và khi lực đẩy đủ lớn thì electron từ N sẽ sang mối nối qua P và tái hợp với lỗ trống.
Vùng N mất e trở thành điện tích (+) thì vùng N sẽ kéo điện tích (-) từ cực (- ) của nguồn lên thế chỗ, khi vùng P nhận e thành điện tích (-) thì cực (+) của nguồn sẽ kéo điện tích (-) từ vùng P về. Nhƣ vậy đã cĩ một dịng e chạy liên tục từ cực (-) của nguồn qua Diode từ vùng N sang P về cực (+) của nguồn nên dịng điện qua Diode theo chiều từ P sang N.
P N
Vcc
+ -
Phân cực ngƣợc cho Diode (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nối cực (-) của nguồn vào chân P của Diode và cực (+) của nguồn vào chân N. Điện tích (-) của nguồn sẽ hút lỗ trống của vùng P và điện tích (+) của nguồn sẽ hút e của vùng N làm cho e và lỗ trống càng xa hơn nên hiện tƣợng tái hợp giữa e và lỗ trống càng khĩ khăn
Trong trƣờng hợp này vẫn cĩ một dịng điện rất nhỏ (nA) đi qua Diode gọi là dịng điện rỉ. Ngƣời ta xem nhƣ Diode khơng dẫn điện khi phân cực ngƣợc.
P N
Vcc
P N
Is
Vcc
3. Cấu tạo – phân loại:
a. Diode nắn điện:
Do đặc tính làm việc ở dịng lớn, áp cao nên diode nắn điện đƣợc dùng là diode tiếp mặt nhƣ đã trình bày ở phần trên.
Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lƣu nguồn AC 50Hz , Diode này thƣờng cĩ 3 loại là 1A, 2A và 5A.
Diode nắn điện 5A b. Diode tách sĩng.
Là loại Diode nhỏ vỏ bằng thuỷ tinh và cịn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sĩng thƣờng dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sĩng tín hiệu.
Diode Zener cĩ cấu tạo tƣơng tự Diode thƣờng nhƣng cĩ hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener đƣợc ứng dụng trong chế độ phân cực ngƣợc, khi phân cực thuận Diode zener nhƣ diode thƣờng nhƣng khi phân cực ngƣợc Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.
Hình dáng Diode Zener (Dz )