Bài giảng Mạch điện tử - Chương 1: Diode bán dẫn
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
1
MẠCH ĐIỆN TỬ
Chương 1.
Diode bán dẫn
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
2
Nội dung
• Diode bán dẫn thông thường
• Chỉnh lưu
• Mạch xén (clippers) và mạch ghim điện áp (Clampers)
• Diode zener
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
3
Ký hiệu
• Giá trị tại điểm tĩnh Q (quiescent-point): IEQ, VCEQ
• Giá trị một chiều: IE, VCE
• Giá trị tức thời: iE, vCE
• Giá trị tức thời của thành phần thay đổi theo thời gian: ie, vce
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
4
Giới thiệu
• Diode là một linh kiện điện tử phi tuyến đơn giản nhất.
• Các loại diode:
• Diode chân không,
• Diode khí,
• Diode chỉnh lưu kim loại,
• Diode bán dẫn, vv…
• Các vật liệu bán dẫn thường dùng:
• Silicon (Si)
• Phổ biến nhất
• Germanium (Ge)
• Gallium Arsenide (GaAs)
• Mạch siêu cao tần, phát quang và ứng dụng tần số cao
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
5
Cấu trúc nguyên tử
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
6
Cấu trúc tinh thể
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
7
Các mức năng lượng
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
8
Sự dẫn điện trong chất bán dẫn
• Dòng khuếch tán (diffusion current): Khi có sự thay
đổi mật độ electron (hole)
• Dòng chảy (drift current): Khi có điện trường ngoài
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
9
Phân loại bán dẫn
• “Doping”
• Là quá trình đưa vào chất bán dẫn các chất khác cần thiết.
• Bán dẫn loại p
• Chất đưa vào: chất nhận (acceptor material). Ví dụ: Boron (III)
• Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng (xem trang sau)
• Phần tử mạng điện chủ yếu: Lỗ trống (positive): p-type material
• Bán dẫn loại n
• Chất đưa vào: chất cho (donor material). Ví dụ: Phosphorus (V).
• Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng (xem trang sau).
• Phần tử mang điện chủ yếu: Electron (negative): n-type material
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
10
Bán dẫn loại p
• Chất đưa vào: Chất nhận (acceptor material). Ví dụ: Boron (III)
• Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng
• Phần tử mang điện chủ yếu: Lỗ trống (positive): p-type material
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
11
Bán dẫn loại n
• Chất đưa vào: Chất cho (donor material). Ví dụ: Phosphorus (V)
• Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng
• Phần tử mang điện chủ yếu: Electron(negative): n-type material
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
12
Diode bán dẫn
• Diode bán dẫn thông thường:
• mạch chỉnh lưu và tách sóng
• Zenner diode:
• tạo điện áp chuẩn
• Schottkky diode:
• tụ điện bán dẫn thay đổi được
• dùng trong các mạch cộng hưởng
• LED (light-emitting diode): tạo ánh sáng
• Tunnel diode: bộ tạo dao động điện trở âm
• Photo diode: cảm biến ánh sáng
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
13
Diode bán dẫn thông thường
• Cấu trúc và ký hiệu
• Lớp tiếp xúc pn (pn junction)
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
14
Phân cực của diode
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
15
Quan hệ giữa dòng điện & điện áp
_
+
• Diode lý tưởng
iD
ri
+
vi
vD
_
• vi > 0: iD > 0 và vD = 0 (Diode ngắn mạch: short circuit)
• vi < 0: vD < 0 và iD = 0 (Diode hở mạch: open circuit)
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
16
Quan hệ giữa dòng điện & điện áp
Ví dụ: Cho mạch như hình vẽ, tìm dòng qua diode.
a. Giả sử diode ON => VD=0 với ID>0
ID >0 (đúng với giả thiết)
b. Giả sử diode OFF => ID=0 với VD<0
10=104.ID - VD
=>VD=-10V
ID=0 (đúng với giả thiết)
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
17
Quan hệ giữa dòng điện & điện áp
Ví dụ: Cho Diode lý tưởng, tìm V?
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
18
Đặc tuyến Volt Ampere (VA)
• Phân cực thuận (vD>0):
vD mVT
v mV
v
D
vD
qvD
iD IoemV
T
iD Io (emkT 1) Io (emVT 1)
• Phân cực nghịch (vD< 0):
D
T
iD Io
• I0 [A]: Dòng phân cực nghịch bảo hoà (reverse saturation current)
• q = 1,6E-19 C
• k = 1,38E-23 J/ 0K: Hằng số Boltzmann
• T [0K]: Nhiệt độ tuyệt đối
• m: 1 m 2: Hằng số thực nghiệm
• VT=kT/q 25 mV, tại nhiệt độ phòng (27 0C)
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
19
Diode thực tế và xấp xỉ
• V: điện áp ngưỡng
• Rf: điện trở thuận của diode=điện trở động rd+điện trở tiếp xúc
11/2/2012
Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM
20
Đặc tuyến Volt Ampere (VA)
Ví dụ:
I01=10-16 A, I02=10-14 A
Tính ID1, ID2, VD1, VD2?
Tải về để xem bản đầy đủ
45 trang
36540
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạch điện tử - Chương 1: Diode bán dẫn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mach_dien_tu_chuong_1_diode_ban_dan.pdf
