-1-
Bài tập
Kỷ thuật điện tử
(phần bài giải của sinh viên)
Họ & tên sinh viên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nhóm hp: . . . . . . . . . Lớp: . . . . . . .
-2-
Lưu ý:
Mổi sinh viên hãy tự làm bài tập trực tiếp vào tài liệu này (trên khổ giấy
A4). Không sao chép bài giải của
người
khác.
Tài liệu tham khảo:
- [Dư
Quang Bình] - Bài giảng Kỷ thuật điện tử, (2000).
- [Rizzoni G] - Principles and Applications of Electrical Engineering, (2004).
Địa chỉ liên hệ khi cần: Thầy Dư
Quang Bình, 0905894666, hoặc: Email:
binhduquang@.gmail.com
Thời hạn hoàn thành và nộp bài tập: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
tại bm: K ỹ t h u ật Điện tử, Khoa Điện tử-Viễn thông, Trường Đại học
Bách Khoa Đà Nẵng – 54 Nguyễn
Lương
Bằng, Quận Liên Chiểu, Tp Đà Nẵng.
(không chấp nhận sự chậm trể).
-3-
-4-
Các chất bán dẫn và diode
Tóm tắt nội dung phần diode.
Vật liệu bán dẫn có độ dẫn điện thuộc trong khoảng giữa độ dẫn điện của các chất dẫn điện và
các chất cách điện. Đặc tính độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn hữu dụng trong việc chế tạo
nhiều cấu kiện điện tử để có biểu hiện đặc tuyến i-v phi tuyến. Trong số các cấu kiện bán dẫn
thì diode là một trong các cấu kiện thông dụng nhất.
Diode bán dẫn hoạt động giống như một van dẫn điện theo một chiều, cho phép dòng điện chảy
chỉ khi được phân cực thuận. Mặc dù hoạt động của diode được mô tả theo phương trình hàm
mủ nhưng ta có thể xét gần đúng hoạt động của diode bằng các mô hình mạch đơn giản. Mô
hình mạch đơn giản nhất là xem diode như một ngắn mạch hoặc hở mạch (mô hình đóng-mở
hay mô hình lý tưởng). Mô hình lý tưởng có thể được mở rộng để bao gồm cả nguồn điện áp
ngưỡng (thường từ 0,2 V đến 0,7 V), đó là tương ứng với thế hiệu tiếp giáp tại tiếp giáp của
diode. Mô hình thực tế chi tiết hơn là mô hình diode chi tiết sẽ tính cả các ảnh hưởng của điện
trở thuận của diode. Bằng các mô hình mạch của diode ta có thể phân tích các mạch diode sử
dụng trong kỹ thuật phân tích mạch DC và AC đã được khảo sát trong chương.
Một trong những đặc tính quan trọng nhất của diode bán dẫn là sự chỉnh lưu, tức là cho phép
chuyển đổi các mức điện áp và dòng điện AC thành các mức điện áp và dòng điện DC. Các
mạch chỉnh lưu bằng diode có thể là kiểu bán kỳ hay có thể là kiểu toàn kỳ. Các bộ chỉnh lưu
toàn kỳ có thể cấu trúc theo dạng mạch hai diode thông dụng hoặc mạch cầu. Các mạch chỉnh
lưu bằng diode là bộ phận chỉnh của các bộ nguồn cung cấp DC và thường được sử dụng kết
hợp với các tụ lọc để nhận được dạng sóng điện áp DC tương đối bằng phẳng. Ngoài việc
chỉnh lưu và lọc cũng cần phải ổn định mức điện áp ra của nguồn cung cấp DC; các diode
Zener sẽ thực hiện nhiệm vụ ổn định điện áp bằng cách giữ mức điện áp không đổi khi mức
điện áp phân cực ngược vượt trên mức điện áp Zener.
Ngoài các ứng dụng làm nguồn cung cấp, các diode còn được sử dụng trong nhiều mạch xử lý
tín hiệu và điều hòa tín hiệu. Trong đó có mạch xén bằng diode, mạch tách sóng bằng diode, và
mạch ghim đã được khảo sát trong chương. Hơn nửa, do các đặc tính của vật liệu bán dẫn cũng
bị tác dụng bởi cường độ sáng nên một số loại diode được gọi là photodiode, có ứng dụng làm
các mạch tách quang [light detector], pin mặt trời [solar cell], hay các diode phát-quang [LED].
-5-
Các chất bán dẫn
1.1 Trong vật liệu bán dẫn, điện tích thực bằng 0, điều này cần phải có mật độ điện tích dương cần
bằng với mật độ điện tích âm. Cả hai loại hạt tải điện (điện tử và lỗ trống tự do) và các nguyên tử tạp
chất bị ion hóa có điện tích bằng về độ lớn điện tích của một điện tử. Do vậy, phương trình trung hòa
về điện tích (CNE – charge neutrality equation) là:
0
o d o a
p N n N

trong đó: no = nồng độ hạt tải điện tích âm ở trạng thái cân bằng
po = nồng độ hạt tải điện tích dương ở trạng thái cân bằng
a
N
= nồng độ chất nhận [acceptor] bị ion hóa
d
N
= nồng độ chất cho [donor] bị ion hóa
Phương trình tích hạt tải điện (CPE – carrier product equation) phát biểu rằng, khi một chất bán dẫn
được pha tạp thì tích của nồng độ hạt tải điện vẫn không đổi:
nopo = hằng số
đối với silicon thuần tại T = 300 K:
Constant = niopio =
2
2 2 16 32
33
11
1,5 10 2,25 10
mm
io io
np



Vật liệu bán dẫn dạng-n hay –p là tùy thuộc vào nồng độ tạp chất donor hay acceptor lớn hay không.
Phần lớn các nguyên tử tạp chất bị ion hóa tại nhiệt độ phòng. Nếu silicon thuần được pha tạp:
17
3
1
10 m
Aa
NN

; ND = 0
Hãy xác định:
a. Đây là bán dẫn tạp dạng-p hay –n
b. Hạt tải điện đa số và thiểu số là loại nào ?
c. Nồng độ hạt tải điện đa số và thiểu số.