zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 2: Diode

Chia sẻ: Tieppham Tieppham | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Báo xấu

235
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn tham khảo Bài giảng Kỹ thuật điện tử trong chương 2 này các bạn sẽ được tìm hiểu các thông tin cơ bản về Diode như: Diode là gì?, cấu tạo Diode, nguyên lý hoạt động, đặc tuyến Voltage - Ampere, sơ đồ tương đương. Đây là nguồn tham khảo rất hữu ích đối với các bạn chuyên ngành điện - điện tự.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 2: Diode

Chương 2 Diode
Diode là gì ?
Cấu tạo Diode  Diode được tạo thành từ lớp bán dẫn pha tạp loại p và bán dẫn pha tạp loại n ghép tiếp xúc công nghệ với nhau như hình vẽ: p n  Các quá trình vật lý xảy ra giữa hai lớp bán dẫn này được sử dụng để tạo thành tính chất cho diode.
Cấu tạo Diode A  Ký hiệu quy ước của diode bán dẫn trong mạch điện được biểu diễn như sau: A K  Diode có hai cực: + Cực A (anốt) là cực nối với lớp bán dẫn p. Cực A còn gọi là cực dương. Điện thế tại anốt được ký hiệu là UA. + Cực K (katốt)là cực nối với lớp bán dẫn n. Cực K còn gọi là cực âm. Điện thế tại katốt được ký hiệu là U K.
Nguyên lý hoạt động  UA≥UK thì diode phân cực thuận(diode thông mạch). Dòng điện qua diode hoàn toàn, trở kháng diode bằng không, đoạn mạch chứa diode coi như ngắn mạch.  UA
Đặc tuyến Voltage - Ampere  Đặc tuyến vol-ampere là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện qua diode. Đặc tuyến vol-ampere của diode bán dẫn được mô tả như sau:
Đặc tuyến Voltage - Ampere  Vùng 1: diode phân cực thuận.  Khi một điện áp dương đặt tới hai đầu diode đủ lớn, diode sẽ cho dòng điện chảy qua hoàn toàn. Diode có thể coi như ngắn mạch.  Vùng 2: diode phân cực ngược.  Khi một điện áp âm đặt tới hai đầu diode, dòng điện chảy qua diode là rất nhỏ. Khi điện áp âm lớn hơn vài phần trăm vol, dòng điện ngược sẽ không đổi và đạt tới dòng bão hòa ngược là ID = -I0  Vùng 3: vùng đánh thủng.  Khi điện áp âm đủ lớn đặt vào hai đầu diode (khoảng -100V), dòng điện ngược qua diode tăng đột ngột khi điện áp không thay đổi, tính chất van của diode bị phá hỏng. Hiện tượng này được gọi là Zener hay đánh thủng. Điện áp mà tại đó xảy ra hiện tượng trên gọi là điện áp đánh thủng, ký hiệu là VBR.
Đặc tuyến Voltage - Ampere  Tại vùng 1 và vùng 2, đặc tuyến vol-ampere của diode tuân theo biểu thức Shockley:  q.VD nkT  I D  I 0 . e  1    trong đó:  q là điện tích electron, 1.6022 x 10-19 C.  k là hằng số Boltzmann, 1.3806 x 10-23 J/K.  I0 là dòng điện bão hòa ngược, giá trị từ 10-16 đến 1μA.  T là nhiệt độ ở thang Kelvins (K).  n là hằng số hiệu chỉnh, về lý thuyết lấy giá trị 1, trên thực tế lấy giá trị từ 1 đến 2 đối với diode thực tế
Đặc tuyến Voltage - Ampere q 1  Ở nhiệt độ phòng chuẩn (25oC, 77oF, 298.16K), , ta có: kT  38 .92V  Để đơn giản, biểu thức Shockley thường được viết dưới dạng sau:  VD VT .n  I D  I 0 . e  1  trong đó:    V  kT gọi là điện áp nhiệt, là hàm chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. T q  Khi diode phân cực thuận với điện áp đủ lớn, thành phần -1 trong biểu thức tính ID có thể bỏ qua. 38.92.VD  Ví dụ, khi n=1, VD=0.1 ở nhiệt độ phòng, thành phần . e n  e3.892  49.01 So với giá trị 1, nếu chấp nhận sai số 2% thì ta có thể bỏ qua giá trị -1 trong biểu thức tính ID khi vD>0.1V.  (VD>0.1V) V  D VT .n  I D  I 0 . e   Khi diode phân cực ngược,  với V
Sơ đồ tương đương  Việc tính toán toán học các mạch diode gặp rất nhiều khó khăn do tính phi tuyến, đặc biệt là sự xuất hiện của các thành phần hàm mũ trong đó.  Vì vậy, để đơn giản người ta đưa ra một số các sơ đồ tuyến tính tương đương của diode. Mỗi một sơ đồ có độ chính xác khác nhau, tùy theo nhu cầu sử dụng mà người thiết kế quyết định chọn sơ đồ nào cho phù hợp  Sơ đồ tương đương tuyến tính của diode bán dẫn trong chế độ một chiều.  Sơ đồ tương đương diode ở chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ, tần số thấp
Sơ đồ tương đương chế độ 1 chiều  Sơ đồ tương đương 1: Sơ đồ tương đương đơn giản nhất cho diode bán dẫn gọi là diode lý tưởng. - Khi vD>0 thì diode cho dòng điện đi qua hoàn toàn. Diode coi như bị ngắn mạch. - Khi vD
Sơ đồ tương đương chế độ 1 chiều  Sơ đồ tương đương 2:  Sơ đồ tương đương chính xác hơn.  Điện trở Rth cho phép điện áp phân cực thuận nhận giá trị khác 0.  Giá trị của Rth nằm trong khoảng 1 đến 50Ω.
Sơ đồ tương đương chế độ 1 chiều  Sơ đồ tương đương 3:  Một nguồn điện 1 chiều V0 mắc nối tiếp với điện trở sẽ làm cho đặc tuyến vol-ampere gần với đặc tuyến thực hơn. Giá trị của V0 nằm trong khoảng 0.4 đến 0.7V.  Từ sơ đồ tương đương hình (c) ta có: Khi VD > V0 VD  V0  I D .Rth
Sơ đồ tương đương chế độ 1 chiều  Sơ đồ tương đương 4: Sơ đồ tương đương cho vùng đánh thủng Zener.Giá trị của nguồn 1 chiều đúng bằng điện áp đánh thủng VBR
Sơ đồ tương đương chế độ xoay chiều  Sơ đồ tương đương diode ở chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ, tần số thấp :  Ở đây, ta sẽ xem xét các mạch tín hiệu nhỏ, tức là tín hiệu có biên độ là nhỏ so với điện áp và dòng điện 1 chiều tại điểm làm việc. Khi các thành phần tần số của tín hiệu là thấp, chúng ta có thể bỏ qua tác động điện dung trong diode.  Sơ đồ tương đương của diode ở chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ chỉ là một điện trở động r được xác định như hình vẽ.
Một số ứng dụng của Diode và một số loại Diode đặc biệt  Ứng dụng của Diode  Mạch chỉnh lưu  Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ  Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ  Mạch ghim  Một số loại diode đặc biệt  Diode Zenner  Photo diode  Light emitting diode (LED)  Varactor diode  Schotty diode
Mạch chỉnh lưu nủa chu kỳ  Mạch chỉnh lưu : là mạch biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.  Mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ:  Các linh kiện trong mạch:  V1 là điện áp lưới 220V, 50Hz.  T1 là biến áp, thực hiện biến đổi dòng xoay chiều thành dòng xoay chiều có biên độ thay đổi.  D1 là diode bán dẫn, nhờ tính chất van dòng điện sẽ chỉnh lưu dòng xoay chiều phía thứ cấp của biến áp thành dòng 1 chiều.
Mạch chỉnh lưu nủa chu kỳ Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ từ 0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn. 0 < t < T/2: U2>0 => diode phân cực thuận => U0=U2 T/2 < t < T: U2 diode phân cực ngược => U0=0.
Mạch chỉnh lưu nủa chu kỳ
Mạch chỉnh lưu nủa chu kỳ  Nhận xét:  Tại đầu ra, điện áp luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều. Tuy nhiên, điện áp ra chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ dương của điện áp vào. Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ.  Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U2 là điện áp hình sin, có giá trị hiệu dụng là U2) 2.U 2  cos(2ft) ___ T 1 T 2.U 2 U 0   2.U 2 . sin(t )dt  . 2   0.45U 2 T0 T 2f 0 

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.