Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 2 Diode bán dẫn trình bày , đặc tuyến VoltAmpe, các mô hình mạch diode tương đương, các tham số của diode bán dẫn, phân tích mạch DC chứa diode và một số nội dung khác.
Chương Diode bán d n 2.1 C u t o nguyên t c ho t ng Diode m t linh ki n bán d n c c, c u t o b n d a chuy n ti p PN i n c c n i v i bán d n P g i Anode (A), i n c c n i v i bán d n N g i Cathode (K) Etx Ký hi u A iD → + K vD - Ký hi u c a diode bán d n M t sơĭ hình dáng c a lo i diode 2.1 C u t o nguyên t c ho t Vùng nghèo ng 2.2 c n Volt-Ampe (V-A) c a diode iD = I e qv D ηkT − 1 = I e vD ηVT − 1 Trong ó: I0: dịng i n ngư c bão hịa q: i n tích electron, q=1.6×10-19C k: h ng s Boltzmann, k=1.38×10-23J/K T: nhi t t i Kelvin (K) η: h ng s có giá tr kho ng t kT : i n th nhi t VT = q nhi t phòng (T=300K), VT≈26mV n2 2.2 c n Volt-Ampe (V-A) c a diode I 0e v D η V Ie vD ηVT 2.3 Các mơ hình m ch diode tương Mơ hình tương ương c a diode Mơ hình s t áp h ng v i i n tr Rf: ch Mơ hình s t áp h ng: V Vγ Mơ hình lý tư ng: DC Vγ Vγ ương Vγ 2.4 Các tham sô c a diode bán d n i n tr m t chi u ( i n tr tĩnh): -Theo chi u thu n: Rth (Có giá vài Ω Vth = Rf = I th n vài ch c Ω) -Theo chi u ngư c: Rng = Rr = Vng I ng (Có giá tr r t l n, hàng trăm KΩ) i n tr xoay chi u : rd = ∆V ∆I VT + rB - Khi diode làm vi c i m gián o n: rd = I - nhi t phịng: (Ω) 0.026 rd = + rB (Ω) I - Khi diode làm vi c v i dịng cao có th b qua rB 2.4 Các tham sô c a diode bán d n i n dung tơng ơng: C0 = C hàng rào + C khu ch tán M t vài tham sôĭ gi i h n khác: - i n áp ngư c c c i cho phép V ngư - Dòng i n thu n c c - Công su t tiêu hao c c - T n sô c c c max i cho phép Imax i cho phép Pmax i cho phép c a tín hi u xoay chi u fmax 2.5 Phân tích m ch DC ch a diode Trong th c t , d dàng vi c phân tích m ch, c n c a diode c xem th ng ng VD I(mA) Diode d n ID Diode t t Vo E Vγ V(V) Vγ = 0.6V ÷0.7V i v i diode Silicon Vγ = 0.2V÷0.3V i v i diode Germanium Diode lý tư ng: Vγ = 0V ID = (E – Vγ)/R Vo = ID.R Có th xem diode h m ch trư ng h p E < Vγ ng n m ch γ trư ng h p ngư c l i => ho t ng m t khóa óng ng t 2.5 Phân tích m ch DC ch a diode Ví d : Cho m ch i n dùng diode lo i Si có Vγ =0.7V hình v Tìm dịng i n I1, I2 ID2 I(mA) S: I1=0.212mA I2=3.32mA ID2=3.108mA V(V) 0.7 2.7 Phương trình ng t i DC (DCLL) Phân tích tín hi u nh có th s d ng phương pháp ô th : ng t i DC bi u di n m i quan c a I,V diode có phân c c c a i n áp DC 2.7 Phương trình ng t i DC (DCLL) - i m làm vi c c a diode giao ng t i c n i m c a - Giao i m c g i i m làm vi c tĩnh, ký hi u Q 2.7 Phương trình ng t i DC (DCLL) 2.8 Phân tích tín hi u l n cho diode M t diode c xem ho t ng dư i ch tín hi u l n s thay i c a dòng i n i n áp c a diode m r ng toàn b c n Khi i n tr c a m t diode thay i t r t nh ng gi ng m t công t c (switch) n r t l n, ho t Diode có th c xem m t công t c c i u n b ng i n áp: óng c phân c c thu n m phân c c ngư c 2.9 Phân tích m ch ch nh lưu dùng diode - M ch ch nh lưu m ch ch cho phép dòng i n ch y qua theo m t chi u - Bi n i n xoay chi u thành i n m t chi u - Diode s d ng m ch g i diode ch nh lưu 2.9 Phân tích m ch ch nh lưu dùng diode Ví d : Cho m ch i n hình v , diode Ge có Vγ= 0.2V, i n tr rd γ không kê T i RL = 9Ω, n i tr ngu n tín hi u vào ri = 1Ω Ω Ω Bi t i n áp vào có d ng xung vng ho c hình sin, biên 10V Hãy v d ng sóng xác nh i n áp t i RL Làm l i câu v i vi(t) tín hi u sin có biên 1V Xác nh giá tr i n áp t i t i th i i m ωt = π/2 2.9 Phân tích m ch ch nh lưu dùng diode - Dòng qua t i RL: iL = v i − Vγ ri + R L + - Áp rơi t i: vL (t ) = vi − Vγ ri + RL ↓iL vL ⋅ RL − - Vì Vγ I L = RS VZ VZ VDC − VZ RL max = => RL = I L max = − I Z I L I L max RS V y t i RL thay i kho ng (RLmin ÷ RLmax) áp t i v n n nh VZ 2.10 Diode n áp (diode Zener) b) Ngu n thay áp ng Ta có: I L mà t i n VZ = RL i, t i n nh VZ IZmin ≤ IZ ≤ IZmax IS + IS = IZ + IL VZ + I Z => I S = RL VZ I S max = + I Z max RL nh Vz − => VDC = I S RS + VZ VDC max = I S max RS + VZ V y t i VDC thay i kho ng (VDCmin ÷ VDCmax) áp t i v n n nh VZ 2.10 Diode n áp (diode Zener) c) Ngu n t i áp ng V DC − V Z v i IS = RS => u thay t i n IZ =IS −IL nh i VZ IZmin≤ IZ ≤ IZmax IS + VDC − VZ IZ = − IL RS Vz − i u ki n c c tr : - IZmin VDCmin ILmax - IZmax VDCmax ILmin VDC max − VZ VDC − VZ RS = => RS = I Z max + I L I Z + I L max V y v i Rs kho ng (Rs1 ÷ Rs2) áp t i v n n nh VZ Ví d Cho m ch i n dùng diode zener hình v IS + Vz − V i Rs=330Ω, RL=1.2KΩ, xác nh ph m vi thay Ω Ω phép c a VDC cho i n áp t i n nh 10V Bi t diode Zener có Izmin=10mA, Pzmax=0.3W S: 16.04V≤VDC≤22.64V i cho m c Ví d Cho m ch i n dùng diode zener hình v IS + VZ − V i VDC=50V, Vz=10V, Izmin=3.2mA, Rs=1KΩ Tìm Ω RL cho m ch v n n áp S: 272 Ω ≤ RL ≤ 1.25KΩ Ví d Cho m ch i n dùng diode zener hình v a Xác nh VL, VR, IZ PZ b Làm l i câu a v i RL=3KΩ Ω (V≥VZ) S: a VL=8.73V, VR=7.27V, IZ=0A PZ=0W b VL=10V, VR=6V, IZ=2.67mA PZ=26.7mW ... DC ch a diode Ví d : Cho m ch i n dùng diode lo i Si có Vγ =0.7V hình v Tìm dịng i n I1, I2 ID2 I(mA) S: I1=0 .21 2mA I2=3.32mA ID2=3.108mA V(V) 0.7 2. 6 Phân tích m ch tín hi u nh cho diode Ch...Ký hi u A iD → + K vD - Ký hi u c a diode bán d n M t sơĭ hình dáng c a lo i diode 2. 1 C u t o nguyên t c ho t Vùng nghèo ng 2. 2 c n Volt-Ampe (V-A) c a diode iD = I e qv D ηkT − 1... Vγ=0.2V t VL 0.72V t 2. 10 Diode n áp (diode Zener) -Chê t o b ng v t li u ch u nhi t t a nhi t t t -Ho t ng chê ô phân c c ngư c - o n làm vi c ph n c n song song v i tr c tung 2. 10 Diode n áp (diode