Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 4

Chia sẻ: Ngọc Tam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

75
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các kĩ sư điện thường làm việc với vấn đề truyền tải điện năng, trong khi các kĩ sư điện tử nghiên cứu các vấn đề sử dụng điện để xử lý thông tin. Nhưng gần đây, sự khác biệt giữa hai ngành trở lên lu mờ do sự phát triển của ngành điện tử học năng lượng (power electronics).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 4

t i 1 tr ng thái cân b ng ng: Ikt = Itr và không có dòng i n qua ti p xúc p-n. Hi u th ti p xúc có giá tr xác l p, ư c xác nh b i KT  pp  KT  nn  ln  ln  = (2-11) Utx = q  p n  q  np    V i nh ng i u ki n tiêu chu n, nhi t phòng, Utx có giá tr kho ng 0,3V v i ti p xúc p-n làm t Ge và 0,6V v i lo i làm t Si, ph thu c vào t s n ng h t d n cùng lo i, vào nhi t v i h s nhi t âm (-2mV/K). b – M t ghép p-n khi có i n trư ng ngoài Tr ng thái cân b ng ng nêu trên s b phá v khi t t i ti p xúc p-n m t i n trư ng ngoài. Có hai trư ng h p x y ra (h. 2.5a và b). −⊕ p n Et Et p− − ⊕n ⊕ p n Eng Eng Ikt Ikt Hình 2.5: M t ghép p-n khi có i n áp phân c c Khi i n trư ngnguài (Eng) ngư c chi u v i Etx (t c là có c c tính dương t vào p, âm t vào n) khi ó Eng ch y u t lên vùng nghèo và x p ch ng v i Etx nên cư ng trư ng t ng c ng t i vùng lo gi m i do ó làm tăng chuy n ng khu ch tán Ikt ↑ ngư i ta g i ó là hi n tư ng phun h t a s qua mi n ti p xúc p-n khi nó ư c m . Dòng i n trôi do Ext gây ra g n như gi m không áng k do n ng ht thi u s nh . Trư ng h p này ng v i hình 2.5a g i là phân c c thu n cho ti p xúc p- n. Khi ó b r ng vùng nghèo gi m i so v i lo. Khi Eng cùng chi u v i Etx (ngu n ngoài có c c dương t vào n và âm d t vào p, tác d ng x p ch ng i n trư ng t i vùng nghèo, dòng Ikt gi m t i không, dòng Itr có tăng chút ít và nhanh n m t giá tr bão hòa g i là dòng i n ngư c bão hòa c a ti p xúc p-n. B r ng vùng nghèo tăng lên so v i tr ng thái cân b ng. Ngư i ta g i ó là s phân c c ngư c cho ti n xúc p- n. K t qu là m t ghép p-n khi t trong 1 i n trư ng ngoài có tính ch t van: d n i n không i x ng theo 2 chi u. Ngư i ta g i ó là hi u ng ch nh lưu c a ti p xúc p-n: theo chi u phân c c thu n (UAK > 0), dòng có giá tr l n t o b i dòng h t a s phun qua ti p giáp p-n m , theo chi u phân c c ngư c (Usk< 0) dòng có giá tr nh hơn vài c p do h t thi u s trôi qua ti p giáp p-n kh i. ây là k t qu tr c ti p c a hi u ng i u bi n i n tr c a l p nghèo c a m t ghép p-n dư i tác ng c a trư ng ngoài. 22
c– c tuy n Von –Ampe và các tham s cơ b n c a i t bán d n i t bán d n có c u t o là m t chuy n ti p p-n v i hai i n c c n i ra phía mi n p là an t, phía mi n n là kat t. ImA Ge Si 1 UAK (V) 2 µA 3 Hình 2.6: c tuy n Von – Ampe c a iôt bán d n N i ti p i t bán d n v i 1 ngu n i n áp ngoài qua 1 i n tr h n ch dòng, bi n i cư ng và chi u c a i n áp ngoài, ngư i ta thu ư c c tuy n Von-Ampe c a t có d ng hình 2.6. ay là 1 ư ng cong có d ng ph c t p, chia làm 3 vùng rõ r t: Vùng (1) ng v i trư ng h p phân c c thu n vùng (2) tương ng v i trư ng h p phân c c ngư c và vùng (3) ư c g i là vùng ánh th ng ti p xúc p-n. Qua vi c phân tích c tính Von-Ampe gi a lí thuy t và th c t ngư i ta rút ư c các k t lu n ch y u sau: Trong vùng (1) và (2) phương trình mô t ư ng cong có d ng:  U   IA = IS(T)exp  AK  −1 (2-12)  m.U   T    D .n D p  IS = q.s.  n po + p n  trong ó L Lp  n  g i là dòng i n ngư c bão hòa có giá tr g n như không ph thu c vào UAK, ch ph 23
thu c vào n ng h t thi u s lúc cân b ng, vào dài và h s khu ch tán t c là vào b n ch t c u t o ch t bán d n t p ch t lo i n và p và do ó ph thu c vào nhi t . T= 300 0K v i q = 1,6.10 – 19 C, k = 1,38.10-23 J/K UT = KT/q g i là th nhi t; UT có giá x p x 25,5mV; m = (1 ÷ 2) là h s hi u ch nh gi a lí thuy t và th c t - T i vùng m (phân c c thu n): UT và Is có ph thu c vào nhi t nên d ng ư ng cong ph thu c vào nhi t v i h s nhi t ư c xác nh b i o hàm riêng UAK theo nhi t . ∂UAK mV ≈ −2 IA =const ∂T K nghĩa là khi gi cho òng i n thu n qua van không i, i n áp thu n gi m t l theo nhi t v it c -2mV/K. - T i vùng khóa (phân c c ngư c) giá tr dòng bão hòa Is nh (10- 12 A/cm2 v i Si và 10-6 A/cm2 v i Ge và ph thu c m nh vào nhi t +10% giá tr /0k: v im c Is ( T = 100K) = Is t c là òng i n ngư c tăng g p ôi khi gia s nhi t tăng 10OC - Các k t lu n v a nêu i v i Is và UAK ch rõ ho t ng c a iôt bán d n ph thu c m nh vào nhi t và trong th c t các m ch i n t có s d ng t i i t bán d n ho c tranzito sau này, ngư i ta c n có nhi u bi n pháp nghiêm ng t duy trì s n nh c a chúng khi làm vi c, ch ng (bù) l i các nguyên nhân k trên do nhi t gây ra. - T i vùng ánh th ng (khi UAK < 0 và có tr s l n) dòng i n ngư c tăng t ng t trong khi i n áp gi a an t và kat t không tăng. Tính ch t van c a i t khi ó b phá ho i. T n t i hai ang ánh th ng chính: ánh th ng vì nhi t do ti p xúc p-n b nung nóng c c b , vì va ch m c a h t thi u • s ư c gia t c trong trư ng m nh. i u này d n t i quá trình sinh h t t (ion hóa nguyên t ch t bán d n thu n, có tính ch t thác lũ) làm nhi t nơi ti p xúc ti p t c tăng. Dòng i n ngư c tăng t bi n và m t ghép p-n b phá h ng. ánh th ng vì i n do hai hi u ng: ion hóa do va ch m gi a h t thi u s ư c • gia t c trong trư ng m nh c 105V/cm v i nguyên t c a ch t bán d n thu n thư ng x y ra các m t ghép p-n r ng (hi u ng Zener) và hi u ng xuyên h m (Tuner) x y ra các ti p xúc p-n h p do pha t p ch t v i n ng cao liên quan t i hi n tư ng nh y m c tr c ti p c a i n t hóa tr bên bán d n p xuyên qua rào th ti p xúc sang vùng d n bên bán d n n. Khi phân tích ho t ng c a i t trong các m ch i n c th , ngư i ta thư ng s d ng các i lư ng (tham s ) c trưng cho nó. Có hai nhóm tham s chính v i m t i t bán d n là nhóm các tham s gi i h n c trưng cho ch làm vi c gi i h n c a i t và nhóm các tham s nh m c c trưng cho ch làm vi c thông thư ng. - Các tham s gi i h n là: i n áp ngư c c c i i t còn th hi n tính ch t van (chưa b ánh th ng): • Ungcmax (thư ng giá tr Ungcmax ch n kho ng 80% giá tr i n áp ánh th ng U t) • Dòng cho phép c c i qua van lúc m : IAcf. 24
Công su t tiêu hao c c i cho phép trên van chưa b h ng vì nhi t: PAcf. • T n s gi i h n c a i n áp (dòng i n) t lên van nó còn tính ch t van: • fmax. Các tham s nh m c ch y u là: - i n tr 1 chi u c a i t: • UAK UT  IA  ln + 1 Rd = (2-13) = I  IA IA  S  i n tr vi phân (xoay chi u) c a i t: • ∂UAK UT r= (2-14) = ∂IA IA + IS UT V i nhánh thu n ≈ rdth do IA l n nên giá tr rd nh và gi m nhanh theo m c tăng IA U c a IA; v i nhánh ngư c T ≈ rdngc l n và ít ph thu c vào dòng giá tr r th và r ngc IS càng chênh l ch nhi u thì tính ch t van càng th hi n rõ. • i n dung ti p giáp p-n: l p i n tích kh i l0 tương ương như 1 t i n g i là i n dung c a m t ghép p-n: Cpn = Ckt + Crào. Trong ó Crào là thành ph n i n dung ch ph thu c vào i n áp ngư c (vài ph n ch c pF) và Ckt là thành ph n ch ph thu c vào i n áp thu n (vài pF). Hình 2.6a: Kí hi u và d ng óng gói th c t c a i t 25
nh ng t n s làm vi c cao, ngư i ta ph i ý t i nh hư ng c a Cpn t i các tính ch t c a m ch i n. c bi t khi s d ng i t ch khóa i n t óng m v i nh p cao, i t c n m t th i gian quá h i ph c l i tính ch t van lúc chuy n t m sang khóa. i n áp m van UD là giá tr i n áp thu n t lên van tương ng dòng thu n t ư c giá tr 0,1Imax. Ngư i ta phân lo i các i t bán d n theo nhi u quan i m khác nhau: • Theo c i m c u t o có lo i i t ti p i m, i t ti p m t, lo i v t li u s d ng: Ge hay Si. • Theo t n s gi i h n fmax có lo i i t t n s cao, i t t n s th p. • Theo công su t pAcf có lo i i t công su t l n, công su t trung bình ho c công su t nh (IAcf < 300mA) • Theo nguyên lý ho t ng hay ph m vi ng d ng có các lo i iôt ch nh lưu, iôt n nh i n áp ( iôt Zener), iôt bi n dung (Varicap), iôt s d ng hi u ng xuyên h m ( iôt Tunen)…. Chi ti t hơn, có th xem thêm trong các tài li u chuyên ngành v d ng c bán d n i n. Hình2.6b: iôt phát quang ( light – emitting diode: LED) Khi xét iôt trong m ch th c t , ngư i ta thư ng s d ng sơ tương ương c a i t tương ng v i 2 trư ng h p m và khóa c a nó (xem h.2.7) 26
Hình 2.7: Sơ tương ương c a i t bán d n lúc m (a) và lúc khóa (b) Uth − E th T ó ta có: Ith = r th Ungc Ingc = IS + r ngc V i r th ≈ rB i n tr ph n bazơ c a iôt hay d c trung bình c a vùng (1) c tuy n Von-Ampe. Và r ngc là d c trung bình c a nhánh ngư c (2) c a c tuy n Von-Ampe. 27
2.1.3. Vài ng d ng i n hình c a iôt bán d n 28