ĐHBK Tp HCM – Khoa ĐĐT–BMĐT Môn: Vật lý bán dẫn –AY1516-S2 GVPT: Hồ Trung Mỹ Một số BT giải sẵn Cho trước: q = 1.6 x 10–19 C; S = 11.9 x 8.85 x 10–14 F/cm; VT = kT/q = 0.026V T =300 K; ni (Si) = 1010 cm–3  Chương – Chuyển tiếp pn Kể tên theo thứ tự bước chế tạo chuyển tiếp PN theo công nghệ planar Tác dụng lớp SiO2 gì? BG  Các bước chế tạo chuyển tiếp pn theo công nghệ planar theo thứ tự là: Oxy hóa Quang khắc Khuếch tán hay cấy ion Kim loại hóa  Lớp SiO2 dùng làm lớp cách điện số cấu trúc dụng cụ làm rào chắn khuếch tán cấy chế tạo dụng cụ Chuyển tiếp bước [một bên] pn+ có đặc điểm gì? BG Chuyển tiếp bước [một bên] pn+ có đặc điểm:  Nồng độ tạp chất bên N (ND) >> nồng độ tạp chất bên P (NA)  Miền nghèo nằm bên P (vì WP/WN = ND/NA >>  WP >> WN) Xác định xem diode sau phân cực (thuận, cân hay ngược) trường hợp? (a) (b) (c) BG Loại BT thường nhận xét hiệu điện V1 – V2 dạng tổng quát sau: V1 – V2 Diode D < Được phân cực ngược =0 Không phân cực >0 Được phân cực thuận Áp dụng vào câu ta có: Trường hợp V1 V2 V1 – V2 Diode (a) –10 +5 –10 –5 = –15 < Được phân cực ngược (b) –5 –12 –5 –(–12) = > Được phân cực thuận (c) 14.73 14.73 > Được phân cực thuận Chú ý: Trong (c), dùng mạch tương đương Thévenin cho phần bên trái R ta tính V1 = 18 x10/(10 +1) – 18 x 1/(10+1) = 18 x 9/11 = 14.73 VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 1/5 Một chuyển tiếp P-N Si loại bước, bên miền P có NA= x 1016cm-3 miền N có ND =2 x 1016cm-3 a) Khi khơng có phân cực, tìm Vbi, W, WN Em b) Hãy tìm W có phân cực ngược VA = –5 V BG a) Khi khơng có phân cực:  Vbi = VTln(NAND/ni2) = 0.026 ln(3x1016 x 2x1016/1020) = 0.76499 V  0.765 V W  2 SVbi q  1      N A N D  = 28.969 x 10–6 cm  28.97 x 10–6 cm = W0  NAWP = NDWN W0 = WN + WP Suy ra: WN = W0/(1+ ND/NA) = 28.97 x 10–6 cm / ( + 2x1016/3x1016)  17.38 x 10–6 cm  Em = –2Vbi/W0 = – 52813.25 V/cm  –52813 V/cm b) Khi có phân cực ngược VA = –VR = –5V W(5)/W0 = 1 VR = 2.734  W(VR = 5V) = W(5) = 2.734 x W0  79.2 x 10–6 cm Vbi >>> Hình vẽ cho câu Hình Hình Với mạch hình 1, ngõ vào vin = 5sint V, vẽ dạng sóng ngõ vout với mơ hình: a) lý tưởng b) sụt áp (VON=0.7V) BG NX:   Ở bán kỳ dương ngõ vào vin > 3.3V + VON diode phía dẫn Ở bán kỳ âm ngõ vào –vin > VON diode phía dẫn VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 2/5 Với mạch hình 2, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? BG Hình (a) D1 – OFF D2 – ON I = (2 + 5)V/2k = 3.5 mA V = Volt Hình (b) D1 – ON D2 – OFF I = ( – 1)V/2k = mA V = Volt Cho trước mạch diode sau: Hình Hình a) Với mạch hình 3, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? b) Với mạch hình 4, tìm I Vo với mơ hình diode: (i) Sụt áp với VON=0.7V (ii) Tuyến tính bước với VON= 0.7V rD = 20 BG a) Giả sử diode dẫn (khi V = Volt) ký hiệu dòng qua điện trở 5k 10k tương ứng IA IB, ta có IA = (3V – 0V)/5k = 0.6 mA IB = (0V –(–3V))/10k = 0.3 mA Suy I = IA – IB = 0.6 – 0.3 = 0.3 mA Như I = 0.3 mA V = Volt b) NX: Cả diode dẫn, a) Sụt áp VON = 0.7V Ta có: I = (15 – 2x0.7)/2k = 13.6V/2k = 6.8mA VO = –IR = –6.8mA x 2k = –13.6V b) VON= 0.7V rD = 20 Ta có: I = (15 – 2x0.7)/(2k + 2x20) = 13.6V/2040 = 6.7mA VO = –IR = –6.7mA x 2k = –13.4V Với mạch hình 5, cho trước VS = 10V, L = 50 nH, R1 = 10 k, varicap (dùng chuyển pn tiếp bước) có Vbi = 0.8V CJ0 = 120 pF Hãy tìm giá trị R2 để mạch cộng hưởng tần số f = 99 MHz? VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 3/5 Hình BG    Hình Hình Mạch cộng hưởng có (2f)2 = 1/LC  CJ = C = 1/((2f)2L) = 51.689 pF  51.7 pF Với varicap: (1 + VR/Vbi) = CJ0/CJ  VR = Vbi (CJ0/CJ – 1) = 1.053 V  1.05 V Mạch chia áp có VR = R1VS/(R1+R2)  R2 = R1 (VS/VR – 1) = 84.585 k Với mạch tạo điện áp tham chiếu hình tìm a) VO1, VO2, dịng qua diode với LED trắng có VLED = 4V diode thường có VON = 0.7V? b) Công suất nguồn điện cấp, công suất tiêu tán LED công suất tiêu tán Zener BG a) Vì Zener dẫn ngược, diode thường ON LED dẫn, ta có  VO1 = 3.3 V + 0.7V = 4V  VO2 = VO1 + 6V = + = 10 V  I = (40 – VO2 – VLED)/1.3k = 40 – 10 – 4)/1.3k = 26/1.3k = 20 mA b) Tính cơng suất  Công suất nguồn điện cấp P = 40V x I = 40V x 20 mA = 800 mW  Công suất tiêu tán LED: PLED = VLED x I = x 20 mA = 80 mW  Công suất tiêu tán Zener Pzeners = (6 + 3.3) x I = 9.3 x 20 mA = 186 mW 10 Cho trước mạch hình 3, với VS = 8V, Zener có VZ = 5V PZmax= 200mW a) Nếu RL = , tính trị số R để Zener phân cực với IZ = IZmax/2 b) Nếu RL = 200 , tính lại trị R để Zener phân cực với IZ = IZmax/2 c) Nếu dùng kết a) RL phải thuộc dải giá trị để Zener miền ổn áp BG Theo đề ta có IZmax = PZmax/VZ = 200 mW/5V = 40 mA chọn IZmin = IZmax/10 = mA a) R = (VS – VZ) /(IZmax/2) = (8V – 5V)/(40mA/2) = 3V/20mA = 150  b) R = (VS – VZ) /(IZmax/2 + VZ/RL) = (8V – 5V)/(40mA/2 + 5V/200) = 3V/45mA = 66.67  c) Từ yêu cầu để Zener miền ổn áp: IZmin < IZ < IZmax, ta tìm điều kiện cho RL: VZ/(IS – IZmin) < RL < VZ/(IS – IZmax) với IS = (VS – VZ)/150  = 20mA Suy ra: VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 4/5 312.5  < RL < –250 ! Tuy nhiên tính máy móc cho giới hạn trường hợp khơng với R = 150  RL=  dẫn đến IZ = IS = 20mA dịng lớn qua Zener trường hợp này, vế phải bất đẳng thức phải  Vậy nghiệm RL > 312.5  VLBD_AY1516-S2_BT giải sẵn – trang 5/5 ... dương ngõ vào vin > 3.3V + VON diode phía dẫn Ở bán kỳ âm ngõ vào –vin > VON diode phía dẫn VLBD_AY1516-S2 _BT giải sẵn – trang 2/5 Với mạch hình 2, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? BG Hình (a)... 1)V/2k = mA V = Volt Cho trước mạch diode sau: Hình Hình a) Với mạch hình 3, tìm I V với mơ hình diode lý tưởng? b) Với mạch hình 4, tìm I Vo với mơ hình diode: (i) Sụt áp với VON=0.7V (ii) Tuyến... VO2, dịng qua diode với LED trắng có VLED = 4V diode thường có VON = 0.7V? b) Cơng suất nguồn điện cấp, công suất tiêu tán LED công suất tiêu tán Zener BG a) Vì Zener dẫn ngược, diode thường ON