Chương 2 "Diode bán dẫn" của bài giảng Kỹ thuật điện tử C trình bày về khái niệm, các tham số của diode bán dẫn, phân tích mạch DC chứa diode, phân tích mạch tín hiệu nhỏ cho diode,...
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử C: Chương 2 - GV. Lê Thị Kim Anh
- Chương 2
Một số hình dáng của các loại diode
DIODE BÁN DẪN
2.1 Khái niệm
Diode là một linh kiện bán dẫn 2 cực, cấu tạo
cơ bản dựa trên chuyển tiếp PN. Điện cực nối
với bán dẫn P gọi là Anode (A), điện cực nối
với bán dẫn N gọi là Cathode (K).
Anode (P) Cathode (N)
Ký hiệu của diode bán dẫn
1 2
2.2 Các tham số của diode bán dẫn dV
2. Điện trở xoay chiều : r d =
dI
1. Điện trở một chiều (điện trở tĩnh):
- Theo chiều thuận:
Vth (Có giá trị từ vài Ω đến vài chục Ω)
Rth =
Ith
- Theo chiều ngược:
Vng
R ng = (Có giá trị rất lớn, hàng trăm KΩ)
I ng
3 4
- - Khi diode làm việc trên điểm gián đoạn: 2.2 Các tham số của diode bán dẫn
VT 3. Điện dung tương đương:
rD = + rB (Ω)
I C0 = C hàng rào + C khuếch tán
- VT: điện thế nhiệt; I: dòng qua diode
- rB :điện trở gộp (bulk resistance) bao gồm điện 4. Một vài tham số giới hạn khác:
trở của vật liệu bán dẫn và điện trở tiếp xúc. - Điện áp ngược cực đại cho phép V ngược max.
0.026 - Dòng điện thuận cực đại cho phép Imax.
- Ở nhiệt độ phòng: rD = + rB (Ω)
I - Công suất tiêu hao cực đại cho phép Pmax.
- Khi diode làm việc với dòng cao thì có thể bỏ - Tần số cực đại cho phép của tín hiệu xoay chiều
qua rB. Fmax.
5 6
2.3 Phân tích mạch DC chứa diode 2.4 Phân tích mạch tín hiệu nhỏ cho diode
Tín hiệu nhỏ được xem là đoạn làm việc của diode
trên đặc tuyến đủ nhỏ để có thể xem là tuyến tính.
Giả sử là diode silicon được phân cực thuận sao
cho có đủ dòng điện để điểm làm việc nằm trên
điểm gián đoạn:
v(t ) = E + A sin ωt
E = I.R + Vγγ (V)
⇒ I = (E – 0.7)/R (A)
7 8
- Áp dụng nguyên lý xếp chồng cho mạch tuyến - Đối với nguồn AC:
tính:
0.026
- Đối với nguồn DC: rD = (Ω )
I
e A sin ωt
i= =
R + rD R + rD
- Tổng hợp:
E − 0.7 A sin ωt
i(t) = I + i = +
R R + rD
A sin ω t
I = (E – 0.7) / R (A) v ( D ) = 0 . 7 + rD
R + rD
9 10
2.5 Đường tải Điểm làm việc
Đường tải DC biểu diễn mối quan hệ của I,V trên - Điểm làm việc của diode chính là giao điểm
diode khi có phân cực của điện áp DC. của đường tải và đặc tuyến.
- Giao điểm này được gọi là điểm làm việc tĩnh,
ký hiệu là Q.
11 12
- Ảnh hưởng của nguồn ac 2.6 Phân tích tín hiệu lớn cho diode
- Chế độ tín hiệu lớn khi sự thay đổi của dòng
điện và điện áp của diode mở rộng ra trên
toàn bộ đặc tuyến.
- Khi điện trở của một diode thay đổi từ rất
nhỏ đến rất lớn, nó hoạt động giống như một
công tắc (switch).
13 14
- Một công tắc lý tưởng có điện trở bằng
không khi đóng và điện trở là vô cùng khi
mở.
- Diode có thể được xem như một công tắc
được điều khiển bằng điện áp: đóng khi
được phân cực thuận và mở khi phân cực
ngược.
15 16
- 2.7 Chỉnh lưu Ví dụ
- Mạch chỉnh lưu là mạch chỉ cho phép dòng Cho mạch điện như hình vẽ, diode Ge có Vγ= 0.2V, nội trở rD
không đáng kể. Tải RL = 9Ω, nguồn tín hiệu vào có ri = 1Ω.
điện chảy qua nó theo một chiều. 1. Biết điện áp vào có dạng xung vuông hoặc hình sin, biên
- Biến điện xoay chiều thành điện một chiều. độ 10V. Hãy vẽ dạng sóng và xác định điện áp trên tải RL.
- Diode sử dụng trong mạch này gọi là diode 2. Vẫn câu hỏi 1 nhưng khi vi(t) là hình sin có biên độ 1V.
chỉnh lưu. Xác định giá trị điện áp trên tải tại thời điểm ωt = π/2.
D
ri
VL RL
_+ Vi
17 18
Hướng dẫn
1. - Dòng qua tải RL: D
ri
v i − Vγ V V
iL = VL RL
ri + R L 10
_+ Vi 9 vL
vL
- Áp rơi trên tải: t t
vi
v i − Vγ -10
vi
v L (t ) = x RL
ri + R L
- Vì Vγγ
- 2. Khi vi nhỏ, không thể bỏ qua Vγγ. Diode vi
1V
chỉ dẫn điện trong khoảng thời gian vi >
Vγ=0.2V
Vγγ, tại ωt = π/2: t
VL
vi − Vγ (sinωt − 0.2)
vL (t ) = x RL = .9 = 0.72V 0.72V
ri + RL 10 t
21 22
2.8 Diode ổn áp (Zener) Đặc tuyến
Ký hiệu:
VZ
Đặc tính: V1 V2
- Chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt và tỏa nhiệt A• IZmin
tốt. • IZ
Q
V1: điện áp 1 chiều chưa ổn định.
- Hoạt động ở chế độ phân cực ngược. B • IZmax
V2: điện áp lấy ra trên tải đã ổn định.
- Đoạn làm việc trên phần đặc tuyến song song Pmax R1: điện trở hạn dòng cho diode,
Imax =
Vng sao cho Q nằm trên đoạn AB.
với trục tung.
Đc tuyn V-A ca diode Zener
23 24
- Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ Hướng dẫn
R1 = 300Ω
Ω; R2 = 1200Ω
Ω.
Xác định phạm vi thay đổi của Vi để có điện áp ra - Dòng qua tải:
trên tải R2 ổn định ở mức 10V. VL
(Chọn loại diode Zener có VZ = 10V, IZmin = 10mA, IL = = 8.3 (mA)
R2
IZmax = 30mA.)
R1 - Áp dụng định luật Ohm:
IR Vi = I R R 1 + V Z = ( I Z + I L ) R 1 + V Z
Vi+∆
∆ Vi
DZ IL R2 VL
IZ V i min = 15 . 5 V ; V i max = 21 . 5 V
25 26
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
