Slide 1
ET.3230 Điện tử tương tự 1 Bài giảng: Diode bán dẫn
Nội dung
– Mạch chỉnh lưu – Mạch xén(clipper) – Mạch ghim (clamper) – Ứng dụng của diode Zener – Mạch nhân điện áp
Slide 2
• Giới thiệu • Mạch tương đương • Diode Zener • Diode LED • Ứng dụng
Giới thiệu
Slide 3
• Diode lý tưởng
=
D
= >
>
I I
0A 0A
V D V D
D
<
=
0 , V V 0 , − 0 , V
I
I
• Điều kiện hoạt động – Không phân cực: – Phân cực thuận: – Phân cực ngược:
V D
S
≈
D • Điện áp phân cực thuận cho diode V 0,7
≈
0,3
V
– Si: – Ge:
TV TV
−
19
DqV nkT
−
=
1
e
I
I
D
S
−
• Quan hệ giữa điện áp và dòng điện
SI = q = k
J K
• Điện trở động
=
=
r d
r d
mV 26 I
Dòng bão hòa ngược 1,6.10 C 23 1,38.10 Hằng số Boltzmann ∆ V d ∆ I
D
d
Slide 4
Giới thiệu
• Đặc tuyến của diode bán dẫn Si
Slide 5
Giới thiệu
Giới thiệu
• Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng
Slide 6
lên – Điện áp phân cực thuận giảm – Dòng bão hòa ngược tăng – Điện áp đánh thủng tăng
Mạch tương đương
Slide 7
• Xấp xỉ đặc tính của diode bởi các đoạn thẳng => mô hình tuyến tính từng đoạn
Diode Zener
• Diode Zener hoạt động ở vùng phân cực
ngược tại điện áp Zener
ZV
• Diode Zener thường có từ 1,8 - 200V
Slide 8
với công suất ¼ - 50W
Diode LED
• LED: Light-Emitting Diode, khi phân cực
thuận sẽ phát ra ánh sáng
• LED thông thường hoạt động tại mức điện
Slide 9
áp từ 1,7V đến 3,3V
Ví dụ
Slide 10
• Tính điện trở động của diode
Slide 11
Diode – Hình dạng
Slide 12
Diode – Kiểm tra
2.5 Ứng dụng
– Mạch chỉnh lưu nửa sóng – Mạch chỉnh lưu toàn sóng • 2.5.2 Mạch xén (clipper) • 2.5.3 Mạch ghim (clamper) • 2.5.4 Ứng dụng của diode Zener • 2.5.5 Mạch nhân điện áp
Slide 13
• 2.5.1 Mạch chỉnh lưu
2.5.1 Mạch chỉnh lưu
• Có nhiệm vụ cung cấp điện áp (dòng điện)
1 chiều có giá trị nhất định cho tải
• Sau chỉnh lưu, trên tải xuất hiện điện áp
Slide 14
(dòng điện) 1 chiều còn có lẫn thành phần gợn sóng không mong muốn => cần phải dùng mạch lọc để có thành phần 1 chiều ở lối ra
• Mạch chỉnh lưu nửa sóng
• Ảnh hưởng của điện áp TV
Slide 15
2.5.1 Mạch chỉnh lưu
• Mạch chỉnh lưu toàn sóng – Mạch chỉnh lưu cầu
• Dùng 4 diode
Slide 16
3.5.1 Mạch chỉnh lưu
• Mạch chỉnh lưu toàn sóng
– Mạch chỉnh lưu dùng biến áp
• Chỉ dùng 2 diode • Biến áp đối xứng: có 2 cuộn thứ cấp
bằng nhau và trái pha nhau => phức tạp
Slide 17
3.5.1 Mạch chỉnh lưu
2.5.2 Mạch xén (Clipper)
• Mạch sử dụng để xén 1 phần tín hiệu cho
trước
– Mạch xén mắc nối tiếp: diode mắc nối tiếp với
tải
– Mạch xén mắc song song: diode mắc song
song với tải
Slide 18
• Phân loại theo cách mắc mạch
2.5.2 Mạch xén (Clipper)
Slide 19
• Mạch xén mắc nối tiếp
2.5.2 Mạch xén (Clipper)
Slide 20
• Mạch xén mắc song song
Slide 21
2.5.2 Mạch xén (Clipper) • Mạch xén điều chỉnh được mức ra – Mắc thêm điện thế 1 chiều nối tiếp với diode – Dạng sóng đầu ra phụ thuộc vào cực tính của nguồn DC và diode
3.5.3 Mạch ghim (clamper)
• Sử dụng kết hợp diode với tụ điện để
“ghim” tín hiệu xoay chiều đầu vào ở 1 mức điện áp 1 chiều xác định
• Tín hiệu vào có thể là bất kỳ dạng nào:
Slide 22
sine, vuông, tam giác . . .
Slide 23
3.5.3 Mạch ghim (Clamper)
3.5.3 Mạch ghim (clamper)
Slide 24
• Có thể mắc thêm thành phần 1 chiều nối tiếp với diode để điều chỉnh mức điện áp muốn ghim
2.5.4 Ứng dụng của diode Zener
• Diode Zener hoạt động tại điện áp phân
Slide 25
cực ngược ZV
2.5.4 Ứng dụng của diode Zener
• cố định
V R ,i L – Cách tính toán
• Bỏ diode Zener, tính đ.áp
hở mạch
• Nếu
Z
⇒Thay thế mạch tương đương của diode Zener vào và tính toán
V V≥ V V<
– diode Zener “thông” – diode Zener “tắt”
Z
– Ví dụ:
V V≥
Z
Slide 26
2.5.4 Ứng dụng của diode Zener
iV
LR
• cố định, thay đổi
<
<
R
R L
min
R L
Lm
ax
=
=
R L
min
R L
m ax
V Z I
V = Z − I
I
RV Z − V V i z
L
R
ZM
min
LR
iV
• cố định, thay đổi
<
V i
min
< V V im
i
ax
R
=
=
+
I
( = I
) +
V i
min
V Z
V im
ax
Rm
ax
+ R V Z
ZM
I R V L Z
+ R L R L
cho trong data sheet
ZMI
Slide 27
2.5.4 Mạch nhân điện áp
• Sử dụng để tăng điện áp đầu ra của các mạch chỉnh lưu, ví dụ tăng thêm 2, 3, 4 hay nhiều lần
Slide 28
• Kết hợp nhiều diode và tụ điện
2.5.5 Mạch nhân điện áp
=
V
out
V C
= V 2 m
2
Slide 29
• Mạch nhân đôi điện áp
Tóm tắt
– Diode – Các ứng dụng của diode => tính toán được
các mạch
Slide 30
• Bài học tập trung vào
Bài tập
• Đọc chương 3, 4 (transistor lưỡng cực, phân cực DC cho transistor lưỡng cực) trong tài liệu tham khảo [1]
Slide 31
• Bài tập [1]: 10, 11, 21, 27, 30, 34, 37, 42
