intTypePromotion=3

Giáo trình mạch điện tử - Chương 1

Chia sẻ: Chu Văn Thắng Doremon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
461
lượt xem
219
download

Giáo trình mạch điện tử - Chương 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình mạch điện tử - Chương 1: Diode bán dẫn

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình mạch điện tử - Chương 1

  1. 0ҥFKÿLӋQWӱ KYÙ HIEÄU Giaù trò taïi tónh ñieåm Q (quiescent-point): IEQ, VCEQ Giaù trò moät chieàu (DC): IE, VCE Toång giaù trò töùc thôøi: iE, vCE Giaù trò töùc thôøi cuûa thaønh phaàn thay ñoåi theo thôøi gian: ie, vce iE I E  ie Chöông 1 http://www.khvt.com 1
  2. 0ҥFKÿLӋQWӱ CHÖÔNG 1: DIODE BAÙN DAÃN 1.1 Giôùi thieâu 1.2 Vaät lieäu baùn daãn 1.3 Diode baùn daãn thoâng thöôøng 1.4 Chænh löu 1.5 Phaân tích maïch Diode 1.6 Maïch xeùn (Clippers) vaø maïch ghim ñieän aùp (Clampers) 1.7 Diode Zener 1.8 Caùc loaïi Diode khaùc 1.9 Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät Chöông 1 http://www.khvt.com 2
  3. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.1 GIÔÙI THIEÄU x Diode laø moät linh kieän ñieän töû phi tuyeán ñôn giaûn nhaát. x Caùc loaïi diode: Diode chaân khoâng, Diode khí, Diode chænh löu kim loaïi, Diode baùn daãn, vv. x Diode baùn daãn: Caáu taïo vaø tính chaát. Phöông phaùp phaân tích maïch. ÖÙng duïng. 1.2 VAÄT LIEÄU BAÙN DAÃN Caùc vaät lieäu baùn daãn thöôøng duøng: x Silicon (Si) x Germanium (Ge) x Gallium Arsenide (GaAs) Chöông 1 http://www.khvt.com 3
  4. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.2.1 Caáu truùc nguyeân töû vaø caáu truùc tinh theå Chöông 1 http://www.khvt.com 4
  5. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.2.2 Söï daãn ñieän x Caùc möùc naêng löôïng x Söï daãn ñieän trong chaát baùn daãn Doøng khueách taùn (diffusion current): Khi coù söï thay ñoåi maät ñoä electron (hole) Doøng chaûy (drift current): Khi coù ñieän tröôøng ngoaøi Chöông 1 http://www.khvt.com 5
  6. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.2.3 Baùn daãn loaïi p vaø baùn daãn loaïi n x “Doping”: Laø quaù trình ñöa vaøo chaát baùn daãn caùc chaát khaùc caàn thieát. x Baùn daãn loaïi p 9 Chaát ñöa vaøo: Chaát nhaän (acceptor material). Ví duï: Boron (III) 9 Caáu truùc tinh theå vaø sô ñoà möùc naêng löôïng 9 Phaàn töû mang ñieän chuû yeáu: Loã troáng (positive): p-type material Chöông 1 http://www.khvt.com 6
  7. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Baùn daãn loaïi n 9 Chaát ñöa vaøo: Chaát cho (donor material). Ví duï: Phosphorus (V) 9 Caáu truùc tinh theå vaø sô ñoà möùc naêng löôïng 9 Phaàn töû mang ñieän chuû yeáu: Electron (negative): n-type material Chöông 1 http://www.khvt.com 7
  8. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.3 DIODE BAÙN DAÃN THOÂNG THÖÔØNG 1.3.1 Caáu truùc cuûa Diode baùn daãn x Caáu truùc vaø kyù hieäu x Lôùp tieáp xuùc pn (pn junction) Chöông 1 http://www.khvt.com 8
  9. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Söï phaân cöïc cuûa Diode (bias) 1.3.2 Quan heä giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa Diode x Diode lyù töôûng iD ri + vi vD _ 9 vi > 0: iD > 0 vaø vD = 0 (Diode ngaén maïch: short circuit) 9 vi < 0: vD < 0 vaø iD = 0 (Diode hôû maïch: open circuit) Chöông 1 http://www.khvt.com 9
  10. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Ñaëc tuyeán Volt-Ampere (VA) cuûa Diode qv D vD mVT iD Io (e mkT  1) I o (e  1) Io: Doøng phaân cöïc nghòch baõo hoøa vD (reverse saturation current), A mVT q = 1,6E-19 C I oe k = 1,38E-23 J/ oK: Haèng soá Boltzmann T: Nhieät ñoä tuyeät ñoái, oK m: 1d m d 2: Haèng soá thöïc nghieäm kT VT | 25 mV, taïi nhieät ñoä phoøng q (27 oC) vD mVT 9 Phaân cöïc thuaän (vD > 0): Khi v D !! mVT : iD | I o e 9 Phaân cöïc nghòch (vD < 0): Khi v D !! mVT : iD |  I o Chöông 1 http://www.khvt.com 10
  11. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Diode thöïc teá vaø Xaáp xæ tuyeán tính hoùa töøng ñoaïn (piecewise- linear approximation) 1.3.3 Maïch ñieän töông ñöông cuûa Diode 1.3.4 Caùc phöông phaùp phaân tích maïch duøng Diode Chöông 1 http://www.khvt.com 11
  12. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.4 CHÆNH LÖU (Rectification) Chænh löu laø quaù trình chuyeån ñoåi töø tín hieäu xoay chieàu (ac) thaønh tín hieäu moät chieàu (dc). Löu yù: Caùc ví duï trong phaàn naøy söû duïng ñaëc tuyeán Diode lyù töôûng. 1.4.1 Chænh löu baùn soùng (Half-wave rectification) ri + vD _ iD 1 Ideal diode + vi = Vimcos(Zot) RL 9 vL _ Nguoàn (Source) Taûi (Load) vi  v D x Ñònh luaät Kirchhoff veà ñieän aùp (KVL): iD ri  RL vi vi RL vi > 0: vD = 0 (Diode ngaén maïch), iD , vL RL i D ri  RL ri  RL vi < 0: Diode hôû maïch: iD 0 , vL RL i D 0 Chöông 1 http://www.khvt.com 12
  13. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Ñieän aùp treân taûi vL (Chænh löu baùn soùng): x Phaân tích tín hieäu chænh löu baùn soùng: 1 VLm Giaù trò trung bình: VL , dc TT ³ vL (t )dt S §1 1 2 2 · Khai trieån Fourier: v L (t ) VLm ¨ cos Zo t  cos 2Zo t  cos 4Zo t  ... ¸ ©S 2 3S 15S ¹ Chöông 1 http://www.khvt.com 13
  14. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Loïc (filter) tín hieäu chænh löu baùn soùng: 9 Maïch loïc duøng ñeå loïc boû caùc haøi xoay chieàu (harmonics) nhaèm giöõ laïi thaønh phaàn moät chieàu cuûa tín hieäu vL(t): Loïc thoâng thaáp (lowpass filter – LPF). 9 Caùc daïng maïch loïc cô baûn: R R L R L C C C C (a) (b) (c) 9 Giaû söû duøng maïch loïc (a) vôùi RC = 100/Zo vaø R >> RL. Bieân ñoä ñieän aùp ngoõ ra cuûa maïch loïc taïi taàn soá nZo (nt1) laø: VLn VLn Von | 1  nZo RC
  15. 2 100n vôùi VLn laø bieân ñoä ñieän aùp ngoõ vaøo cuûa maïch loïc taïi taàn soá nZo. Söû duïng nguyeân lyù choàng chaäp, ñieän aùp ngoõ ra: Chöông 1 http://www.khvt.com 14
  16. 0ҥFKÿLӋQWӱ §1 1 1 1 · vo (t ) | VLm ¨  sin Zo t  sin 2Zo t  sin 4Zo t  ... ¸ © S 200 300S 3000S ¹ 9 Ñoä gôïn soùng (Ripple factor): VLm Thaønh phaàn DC: VL , dc S § 1 1 · Thaønh phaàn gôïn soùng: vr VLm ¨ sin Zo t  sin 2Zo t  ... ¸ © 200 300S ¹ Giaù trò hieäu duïng (rms) cuûa thaønh phaàn gôïn soùng: 1/ 2 ­1 ½ § VLm · 1 1 VLm (vr ) rms { ® ³ >vr (t )@2 dt ¾ ¨ ¸   ... | ¯T T ¿ © 2 ¹ (200) 2 (300S ) 2 280 (vr ) rms S Ñoä gôïn soùng { | 0.011 VL , dc 280 “Nothing is difficult to those who have the will.” - Dutch Poet's Society Chöông 1 http://www.khvt.com 15
  17. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.4.2 Chænh löu toaøn soùng (Full-wave rectification) Ri D1 5 _ 1 1 1 + D4 D1 vi 6 9 4 - + 2 vL vi RL vL 4 RL Ri D2 _ 8 D3 D2 + 3 1 x Hoaït ñoäng vaø ñieän aùp ra treân taûi vL (Chænh löu toaøn soùng) Chöông 1 http://www.khvt.com 16
  18. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Phaân tích tín hieäu chænh löu toaøn soùng 2VLm Giaù trò trung bình: VL , dc S §2 4 4 · Khai trieån Fourier: v L (t ) VLm ¨  cos 2Zot  cos 4Zot  ... ¸ © S 3S 15S ¹ x Loïc tín hieäu chænh löu toaøn soùng Giaû söû duøng maïch loïc nhö ôû phaàn chænh löu baùn soùng, ñieän aùp ngoõ ra: §2 2 1 · vo (t ) VLm ¨  sin 2Zo t  sin 4Zo t  ... ¸ © S 300S 1500S ¹ V Giaù trò hieäu duïng cuûa thaønh phaàn gôïn soùng: (vr ) rms | Lm 210S 1 Ñoä gôïn soùng | 0.0024 420 Chöông 1 http://www.khvt.com 17
  19. 0ҥFKÿLӋQWӱ 1.4.3 Maïch loïc (Filtering) D1 5 1 + vi 6 C RL vo 4 D2 _ 8 x Hoaït ñoäng Tuï C ñöôïc naïp nhanh ñeán giaù trò Vmax cuûa ñieän aùp vo(t). t  RLC Khi vo(t) giaûm, tuï C phoùng ñieän qua RL vôùi quy luaät: vo (t ) Vmax e Quaù trình tuaàn hoaøn vôùi taàn soá cuûa ñieän aùp chænh löu fp: fp 2 fo : Chænh löu toaøn soùng fp fo : Chænh löu baùn soùng vôùi fo: Taàn soá cuûa nguoàn vi. Chöông 1 http://www.khvt.com 18
  20. 0ҥFKÿLӋQWӱ x Phaân tích vaø tính toaùn maïch Xaáp xæ tín hieäu ngoõ ra baèng daïng soùng raêng cöa (sawtooth wave) Vmax Tuï C: C 'Vf p RL Vmax  Vmin Ñieän aùp gôïn soùng hieäu duïng: (vr ) rms 2 3 Chöùng minh: 1.4.4 Maïch nhaân ñoâi ñieän aùp (Voltage-doubling circuit) x Ví duï 1: (Nhaân ñoâi ñieän aùp moät baùn chu kyø) C1 D2 1 5 + + D1 C2 vS 4 8 9 Baùn kyø aâm cuûa vS: C1 naïp ñieän qua D1 ñeán ñieän aùp VSmax 9 Baùn kyø döông cuûa vS: Ñieän aùp choàng chaäp cuûa C1 vaø vS naïp ñieän cho C2 qua D2 ñeán ñieän aùp 2VSmax Chöông 1 http://www.khvt.com 19

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản