intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 3 - Lưu Đức Trung

Chia sẻ: Bạch Khinh Dạ Lưu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:60

Thêm vào BST
Báo xấu
20
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 3 - Lưu Đức Trung cung cấp cho học viên các kiến thức về lớp tiếp giáp p-n; đặc tuyến i-v; mô hình toán học cho điốt; phân cực điốt: thuận-ngược; điốt phân cực ngược; điện dung lớp tiếp giáp p-n; điốt cản schottky; phân tích mạch điốt; các mạch chỉnh lưu điốt; các điốt quang, phát quang, pin mặt trời;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 3 - Lưu Đức Trung

  1. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN   3.1 Lớp tiếp giáp p­n 3.2 Đặc tuyến i­v 3.3 Mô hình toán học cho điốt 3.4 Phân cực điốt: thuận­ngược 3.5 Điốt phân cực ngược 3.6 Điện dung lớp tiếp giáp p­n 3.7 Điốt cản schottky 3.8 Phân tích mạch điốt 3.9 Các mạch chỉnh lưu điốt 3.10 Các điốt quang, phát quang, pin mặt trời  BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  1
  2. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN Phần tử  mạch điện tử  đầu tiên được tìm hiểu là điốt lớp  tiếp giáp pn trạng thái rắn. Điốt là loại thiết bị  cực kỳ  quan trọng có nhiều  ứng dụng  quan trọng bao gồm biến đổi AC – DC (chỉnh lưu). Ngoài ra, điốt lớp tiếp giáp pn còn là khối xây dựng cơ bản  cho các thiết bị trạng thái rắn khác. Nắm được đặc tính điốt là điều kiện tiên quyết để  hiểu  được hoạt động của các tranzito lưỡng cực và trường mà  BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  2
  3. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT chúng được sử  dụng để  tạo mạch lôgic số  và khuếch đại  tương tự. 3.1 Lớp tiếp giáp p­n Điốt được tạo bằng cách bắt đầu từ  kiểu  n  với tạp chất  pha  ND và biến đổi một phần sang kiểu p bằng cách thêm  các tạp chất nhận với NA > ND. Điểm mà tại đó vật chất biến đổi từ  kiểu  n  sang  p  được  gọi là lớp tiếp giáp luyện kim (junction). BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  3
  4. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Vùng kiểu  p  được gọi là cực anốt của điốt, vùng kiểu  n  được gọi là catốt của điốt. Hình 3.1.1 điốt tiếp xúc pn  Hình 3.1.2 Ký hiệu  cơ bản. điốt. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  4
  5. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Hình 3.1.3 Sự hình thành vùng tích điện không gian gần lớp  tiếp giáp luyện kim. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  5
  6. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Vùng tích điện không gian (SCR – Space Charge Region),  bị hết các hạt mang điện tự do, phát triển trong vùng quanh  lớp tiếp xúc luyện kim. Do vậy vùng này còn được gọi là  vùng cạn kiệt, hay lớp cạn kiệt. 3.2 Đặc tuyến i­v Điốt là một đương lượng điện tử của một van cơ học – nó  cho phép dòng điện đi theo một hướng trong mạch và ngăn  dòng điện theo hướng ngược lại. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  6
  7. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Chúng ta sẽ thấy được tính phi tuyến này có rất nhiều ứng  dụng trong thiết kế mạch điện tử. Để  hiểu được hiện tượng này, chúng ta sẽ  tìm hiểu mối  quan hệ giữa dòng điện qua điốt và điện áp đặt trên nó. Thông tin này được gọi là đặc tuyến i­v của điốt. Điện áp vD đặt trên các cực điốt, iD là dòng qua điốt. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  7
  8. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Hình 3.2.1 Điốt và điện áp đặt lên nó. Các chi tiết quan trọng nhất của đặc tính i­v được thể  hiện trong hình 3.2.2. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  8
  9. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  9
  10. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Hình 3.2.2 Đồ thị đặc tuyến i­v của điốt lớp tiếp giáp  pn. Rõ ràng là nó không tuyến tính. Với điện áp nhỏ  hơn không, điốt hoàn toàn không dẫn  điện. Với   iD ≅ 0 ,  khi điện áp tăng hơn không, dòng điện vẫn  gần bằng không cho đến khi điện áp vD vượt quá xấp xỉ 0.5  đến 0.7V. Ở điểm này, dòng điện tăng lên rất nhanh. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  10
  11. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Điện áp đặt vào điốt để có dòng điện qua thường được  gọi là điện áp mở hoặc điện áp cắt, đóng của điốt. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  11
  12. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  12
  13. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Hình 3.2.3 Hoạt động của điốt gần gốc với IS = 10­15A và n =  1. Hình 3.2.3 là hình phóng đại của vùng quanh gốc trong hình  3.2.2 Chúng ta thấy rằng  đặc tuyến  i­v  đi qua gốc, dòng điện  bằng không khi điện áp là không. Nếu điện áp âm thì thực tế  dòng điện không bằng không  nhưng ở giá trị giới hạn là ­IS khi điện áp nhỏ hơn – 0.1V. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  13
  14. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT IS  được gọi là  dòng điện bão hoà ngược, hay  dòng bão  hoà của điốt. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  14
  15. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT 3.3 Mô hình toán học cho điốt Hình 3.3.1 Điốt với điện áp đặt vD BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  15
  16. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Mô hình toán học cho đặc tuyến i­v của điốt: � �qvD � � � �vD � � iD = I S � exp � �− 1�= I S exp � � �− 1� (3.3.1) � �nkT � � � �nVT � � Trong  IS = dòng bão hoà ngược của diod (A) đó vD = điện áp đặt trên diod (V) q = điện tích electron (1.60 × 10­19 C) k  = Hằng số  Boltzmann (1.38 × 10­23  J/K, 8.622 ×  10­5 eV/K) T = nhiệt độ tuyệt đối (K) BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  16
  17. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT n= hệ số không lý tưởng (vô hướng) VT = kT/q = điện thế nhiệt (V) Dòng bão hoà thường trong khoảng: 10­18A ≤ IS ≤ 10­9A 2 n Có thể thấy là dòng bão hoà của điốt tỉ lệ với  i , trong  đó  ni  là   mật   độ   của   electron   và   lỗ   trống   trong   bán   dẫn  nguyên chất. IS phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ. Tham số  n là hệ  số  không lý tưởng. Với hầu hết các  điốt, n từ 1.0 đến 1.1, mặc dù nó đạt đến 2 với các điốt có  mật độ dòng cao. Từ quan điểm này, chúng ta giả định n = 1  BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  17
  18. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT nếu không có giả  thiết khác và phương trình điốt sẽ  được  viết là vD iD IS exp VT 1 (3.3.2) 3.4 Phân cực điốt: thuận ­ ngược 3.4.1 Phân cực  ngược Giả  sử  đặt điện áp một chiều  V  = – 4VT  = –0.1V lên  điốt, như vậy vD = –0.1V. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  18
  19. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT Thay giá trị này vào phương trình 3.3.2 sẽ có: vD iD IS exp VT 1 I S exp( 4) 1 IS (3.4.1) Phương trình trên bỏ qua exp(–4) do exp(–4) = 0.018. Với điện thế ngược lớn hơn 4VT, có nghĩa là vD ≤ –4VT =  –0.1V thì phần luỹ thừa exp(vD/VT) nhỏ hơn 1 rất nhiều, nên  dòng điốt sẽ xấp xỉ bằng –IS, một dòng rất nhỏ. Dòng IS đã  được xác định trong hình 3.2.3. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  19
  20. BÀI 3 ĐIỐT TRẠNG THÁI RẮN VÀ CÁC MẠCH ĐIÔT 3.4.2 Điện thế phân cực bằng không Mặc dù dường như nó không đáng kể, nhưng nên nhớ là  đặc tuyến i­v của điốt đi qua gốc. Khi điện thế  vD  = 0, thì  iD  = 0. Như  một điện trở, sẽ  phải có một điện áp đặt trên điốt để tồn tại một dòng khác  không. 3.4.3 Phân cực thuận Giả  sử  vD  ≥ + 4VT = + 0.1V, khi đó hàm mũ exp(vD/VT)  lớn hơn 1 rất nhiều, phương trình 3.3.2 sẽ trở thành BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ  20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0