Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 1

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Diode các loại - đặc trưng và sơ đồ ứng dụng Mục đích: Khảo sát nguyên lý hoạt động của các loại diode và các sơ đồ ứng dụng của các loại diode này. phần lý thuyết 1. đặc tr-ng của diode 1.1. Đặc tính của lớp tiếp xúc p - n Tất cả các loại diode đều có nguyên tắc hoạt động dựa vào đặc tính lớp tiếp giáp p - n của 2 loại bán dẫn : Loại p và loại n. Do sự khuyếch tán (gồm dòng khuyếch tán của các hạt đa số gọi là dòng khuyếch tán...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 1

Bµi 1 Diode c¸c lo¹i - ®Æc tr−ng vµ s¬ ®å øng dông Môc ®Ých: Kh¶o s¸t nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c lo¹i diode vµ c¸c s¬ ®å øng dông cña c¸c lo¹i diode nµy. phÇn lý thuyÕt 1. ®Æc tr−ng cña diode 1.1. §Æc tÝnh cña líp tiÕp xóc p − n TÊt c¶ c¸c lo¹i diode ®Òu cã nguyªn t¾c ho¹t ®éng dùa vµo ®Æc tÝnh líp tiÕp gi¸p p - n cña 2 lo¹i b¸n dÉn : Lo¹i p vµ lo¹i n. Do sù khuyÕch t¸n (gåm dßng khuyÕch t¸n cña c¸c h¹t ®a sè gäi lµ dßng khuyÕch t¸n IKT vµ cña c¸c h¹t thiÓu sè theo chiÒu ng−îc l¹i gäi lµ dßng tr«i Itr«i) cña ®iÖn tö vµ lç trèng nªn t¹i líp tiÕp xóc p - n h×nh thµnh mét líp ®iÖn tÝch khèi vµ t¹o ra mét hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc Utx. Lóc c©n b»ng Utx cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi, ë nhiÖt ®é phßng U tx ≈ 0,3V ®èi víi Ge vµ U tx ≈ 0,6V ®èi víi Si. Khi ®Æt mét hiÖu ®iÖn thÕ vµo líp tiÕp xóc tr¹ng th¸i c©n b»ng bÞ ph¸ vì. Cã 2 kh¶ n¨ng xÈy ra: - §iÖn tr−êng ngoµi Eng cïng chiÒu víi ®iÖn tr−êng tiÕp xóc Etx: Khi ®ã ®iÖn tr−êng ngoµi tËp trung chñ yÕu chç tiÕp xóc vµ ®iÖn tr−êng tæng céng t¨ng lµm cho dßng khuÕch t¸n gi¶m tíi 0 (Ikt = 0) vµ dßng tr«i nhanh chãng ®¹t gi¸ trÞ b·o hoµ gäi lµ dßng ng−îc b·o hoµ. §ã lµ hiÖn t−îng ph©n cùc ng−îc. - §iÖn tr−êng ngoµi Eng ng−îc chiÒu Etx: Khi ®ã ®iÖn tr−êng tæng hîp gi¶m vµ dßng khuyÕch t¸n gia t¨ng. §ã lµ hiÖn t−îng khuÕch t¸n h¹t dÉn ®a sè qua vïng tiÕp xóc vµ nã t¹o ra mét dßng ®iÖn tõ p sang n. §ã lµ hiÖn t−îng ph©n cùc thuËn. VËy khi cã ®iÖn tr−êng ngoµi, líp tiÕp xóc p - n cã tÝnh chÊt dÉn ®iÖn 1 chiÒu. §ã lµ hiÖu øng chØnh l−u. + Ph©n cùc thuËn (UAK > 0) dßng ®iÖn t¹o bëi h¹t dÉn ®a sè cã gi¸ trÞ lín qua líp tiÕp xóc p - n më. + Ph©n cùc ng−îc (UAK < 0) dßng ®iÖn qua líp tiÕp xóc lµ dßng c¸c h¹t thiÓu sè (dßng tr«i) cã gi¸ trÞ nhá. Líp tiÕp xóc p - n kho¸. (UAK lµ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a miÒn b¸n dÉn lo¹i p vµ miÒn b¸n dÉn lo¹i n). 1
Dùa vµo nguyªn t¾c ®ã ng−êi ta chÕ t¹o ra c¸c lo¹i diode b¸n dÉn. 1.2. §Æc tr−ng Von-Ampe vµ c¸c tham sè c¬ b¶n cña diode b¸n dÉn Diode b¸n dÉn gåm 1 líp tiÕp xóc p - n vµ 2 ®iÖn cùc nèi ra ngoµi. Cùc nèi víi miÒn p gäi lµ Anèt, cùc nèi víi miÒn n gäi lµ Katèt. Khi thay ®æi hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo diode th× dßng qua nã còng thay ®æi theo. §−êng biÓu diÔn sù phô thuéc cña dßng ®iÖn qua diode vµo hiÖu ®iÖn thÕ ngoµi gäi lµ ®Æc tr−ng Von-Ampe cña diode. (Xem h×nh 1-1a). §−êng ®Æc tr−ng cã 3 vïng: Vïng (1) lµ vïng ph©n cùc thuËn, vïng (2) lµ vïng ph©n cùc ng−îc, vïng (3) lµ vïng ®¸nh thñng. C¬ chÕ t¹o thµnh dßng ®iÖn ë vïng (1) vµ vïng (2) lµ c¬ chÕ t¹o thµnh dßng khuyÕch t¸n c¸c h¹t ®a sè Ikt vµ dßng tr«i cña c¸c h¹t thiÓu sè I tr ®· tr×nh bµy ë phÇn trªn. IA (mA) Ge 100 Si 80 (1) 60 40 Si 20 -15 -10 -5 UAK(V) 0,2 0,3 0,6 (2) Ge (3) H×nh 1 - 1a C¬ chÕ ®¸nh thñng ë vïng (3) : Khi UAK < 0 vµ cã gi¸ trÞ ®ñ lín dßng ®iÖn ng−îc t¨ng ®ét ngét trong khi ®iÖn ¸p UAK kh«ng t¨ng. TÝnh chÊt chØnh l−u cña diode bÞ ph¸ huû vµ cã thÓ lµm háng líp tiÕp xóc p - n. Cã 2 c¬ chÕ ®¸nh thñng: - §¸nh thñng vÒ nhiÖt ®é (To): ë nhiÖt ®é cao t¹i miÒn p - n c¸c h¹t t¶i ®iÖn kh«ng c¬ b¶n ®−îc gia tèc bëi ®iÖn tr−êng m¹nh, khi va ch¹m g©y nªn sù ion ho¸ vµ t¹o ra hiÖn t−îng th¸c lò, c¸c h¹t t¶i ®iÖn t¨ng lªn å ¹t lµm I t¨ng ®ét biÕn, ®iÒu ®ã l¹i lµm To t¨ng ... cø nh− vËy cã thÓ lµm háng líp tiÕp xóc p − n . - §¸nh thñng v× ®iÖn (do 2 hiÖu øng): ®¸nh thñng do ion ho¸ do va ch¹m gi÷a c¸c h¹t thiÓu sè ®−îc gia tèc bëi ®iÖn tr−êng m¹nh cì 105 V/cm víi c¸c nguyªn tö b¸n dÉn th−êng xÈy ra ë c¸c mÆt tiÕp xóc réng (hiÖu øng Zener) vµ 2
hiÖu øng xuyªn hÇm (Tuner) xÈy ra ë c¸c líp tiÕp xóc hÑp. §ã lµ hiÖn t−îng nh¶y møc trùc tiÕp cña ®iÖn tö ho¸ trÞ bªn b¸n dÉn p xuyªn qua hµng rµo thÕ tiÕp xóc sang miÒn b¸n dÉn n. TÝnh dÉn ®iÖn cña diode còng nh− transistor thay ®æi nhiÒu theo nhiÖt ®é. Mét sè tham sè c¬ b¶n cña diode b¸n dÉn. - C¸c tham sè giíi h¹n: + §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i: Th−êng chän Ung max = 0,8 U®t U®t lµ hiÖu ®iÖn thÕ ®¸nh thñng. + Dßng cho phÐp cùc ®¹i lóc më : Im max + C«ng suÊt tiªu hao cùc ®¹i : Pth max + TÇn sè giíi h¹n ®Ó cßn tÝnh chÊt chØnh l−u : fmax - C¸c tham sè ®Þnh møc: + §iÖn trë 1 chiÒu : R® = U AK IA dU AK + §iÖn trë vi ph©n (xoay chiÒu): r® = dI A + §iÖn dung tiÕp xóc p − n : C = Ckt + Crµo Ckt : ChØ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p thuËn (cì vµi PF). Crµo : ChØ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p ng−îc (cì 0,2 PF). 1.3. Diode chØnh l−u Dùa vµo tÝnh chÊt chØnh l−u (van) cña líp tiÕp xóc p − n . C¬ chÕ t¹o thµnh dßng ®iÖn vµ ®Æc tr−ng Von-ampe cña diode chØnh l−u gièng nh− ®èi víi líp tiÕp xóc p − n ®· kh¶o s¸t ë phÇn 1 vµ 2. 1.4. Diode æn ¸p (Zener) Kh¸c víi diode chØnh l−u, diode Zener th−êng xuyªn lµm viÖc ë chÕ ®é ph©n cùc ng−îc. Dßng ®iÖn t¹o nªn nhê hiÖu øng th¸c lò vµ hiÖu øng ®−êng hÇm. Nã lµm viÖc ë chÕ ®é dßng lín nªn th−êng lµ diode SilÝc tiÕp mÆt. - §Æc tr−ng Von-Ampe cña diode Zener nh− h×nh 1- 1b. Vïng (1) vµ (2) gièng nh− diode th−êng, vïng (3) míi cã øng dông quan träng. - C¸c tham sè c¬ b¶n. + §iÖn ¸p æn ¸p UZ : lµ ®iÖn ¸p ph¸t sinh hiÖn t−îng ®¸nh thñng, nã th−êng æn ®Þnh trong khi lµm viÖc. dU Z + Trë kh¸ng ®éng : Z® = dI Z Z® cµng nhá tÝnh æn ®Þnh cµng cao. 3
I I (1) UZ" UZ UZ' U IZ0 IZ0 (2) IZ IZ dU z = Z dz I (3) dI z I IZM IZM P H×nh 1.1b UZ + §iÖn trë tÜnh : R = IZ ∆U r + §iÖn trë lèi ra : Rr = ∆I r Rr cµng nhá cµng tèt. dI z Iz + HÖ sè æn ®Þnh : Z = dU z Uz HÖ sè æn ®Þnh cµng lín cµng tèt. 1 dU Z + HÖ sè nhiÖt ®é : θ T = . U Z dT I Z = const Sù phô thuéc cña ®iÖn ¸p æn ®Þnh vµo nhiÖt ®é cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc: U Z = U Z 0 [1 + θ (T − To )] UZ0 lµ ®iÖn ¸p æn ®Þnh cña diode ë nhiÖt ®é To + C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i Pmax : lµ c«ng suÊt lín nhÊt mµ diode cßn ho¹t ®éng b×nh th−êng. 1.5. Diode ph¸t quang (LED) Lµ lo¹i diode ph¸t s¸ng khi cã dßng ®iÖn thuËn ch¹y qua. C¬ chÕ ph¸t s¸ng cã thÓ tãm t¾t nh− sau: Khi cã ®iÖn ¸p thuËn ®Æt vµo diode, hµng rµo thÕ gi¶m t¹o ®iÒu kiÖn cho dßng ®iÖn ch¹y qua (gåm cã dßng ®iÖn tö vµ lç trèng nh−ng dßng ®iÖn tö lµ chñ yÕu). §iÖn tö tõ miÒn n ®−îc t¨ng tèc ch¹y sang miÒn p t¸i hîp víi lç trèng, phÇn 4
n¨ng l−îng d− ®−îc gi¶i phãng d−íi d¹ng ¸nh s¸ng. C−êng ®é s¸ng cña LED tØ lÖ víi dßng ®iÖn ch¹y qua diode. Dßng cì vµi mA ®· ph¸t rÊt m¹nh ¸nh s¸ng bøc x¹ cña LED Víi nh÷ng vËt liÖu kh¸c nhau ¸nh s¸ng ph¸t ra cña LED còng cã mµu s¾c kh¸c nhau. §Æc tr−ng Von-Ampe cña LED ë vïng thuËn vµ ng−îc gièng nh− diode th−êng. §iÖn ¸p thuËn cña LED tõ 1V ®Õn 4V. Cßn ®iÖn ¸p ng−îc cì 5V ®Õn 50V. 1.6. Bé h¹n chÕ tÝn hiÖu dïng diode - Bé h¹n chÕ trªn: H×nh 1- 2a lµ s¬ ®å m¹ch ®iÖn vµ d¹ng tÝn hiÖu vµo vµ ra cña bé h¹n chÕ. Tõ s¬ ®å m¹ch ®iÖn ta thÊy khi Uv < E diode th«ng vµ tÝn hiÖu ra gièng nh− tÝn hiÖu vµo cßn khi Uv > E diode cÊm vµ Ur = E. Uvµo U® Ung • E Umax D R Uvµo Ura t +o - oE Ura Ura1 E t Ura2 H×nh 1.2a - Bé h¹n chÕ d−íi : H×nh 1-3a lµ m¹ch ®iÖn vµ tÝn hiÖu vµo vµ ra cña bé h¹n chÕ d−íi. Khi Uv > E diode th«ng vµ Ur gièng nh− Uv. Khi Uv < E diode cÊm vµ Ur = E. 5
Uvµo U® Ung • E Umax D R Uvµo Ura t +o - oE Ura1 Ura E+ 0,6V t Ura2 H×nh 1.3a 1.7. Bé dÞch møc ®iÖn ¸p 1 chiÒu - H¹ thÊp møc ®iÖn ¸p: H×nh 1.4a lµ m¹ch ®iÖn vµ tÝn hiÖu lèi vµo vµ lèi ra cña bé h¹ møc ®iÖn ¸p. U o Uv -U D t Q • Ur o o o C t Uv Ur R 0,6 V -U o H×nh 1.4a Diode ®−îc ph©n cùc thuËn nªn ®iÖn ¸p 1 chiÒu 0,6V −U ®Æt vµo ®iÓm Q. Do ®ã tÝn hiÖu ra (gåm ®iÖn ¸p xoay chiÒu trªn nÒn ®iÖn ¸p mét chiÒu nh− h×nh vÏ 1.4a). - N©ng møc ®iÖn ¸p 1 chiÒu : H×nh 1.5a lµ m¹ch ®iÖn vµ tÝn hiÖu lèi vµo vµ 6
lèi ra cña bé dÞch møc ®iÖn ¸p. Gi¶i thÝch t−¬ng tù cho kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p lèi ra ®−îc n©ng lªn 1 l−îng b»ng U − 0,6V so víi tÝn hiÖu vµo. ˆ U o Ur +U +U - 0,6V D t P • UV o o C Uv Ur R o t o H×nh 1.5a 2. c¸c m¹ch ChØnh l−u, vi ph©n vµ tÝch ph©n Bé chØnh l−u lµ bé biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh dßng ®iÖn 1 chiÒu : Nã dïng lµm nguån nu«i trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö vµ c«ng nghiÖp. Gi¶ sö cã mét tÝn hiÖu ®iÒu hoµ U = U m cos ωt qua mét yÕu tè phi tuyÕn, ë lèi ra ta sÏ cã tÝn hiÖu bao gåm thµnh phÇn 1 chiÒu Uo vµ c¸c thµnh phÇn ®iÒu hoµ víi tÇn sè b»ng béi cña ω. NÕu dïng mét bé läc ®Ó t¸ch chØ lÊy thµnh phÇn 1 chiÒu ta sÏ cã bé chØnh l−u. VËy cÊu tróc bé chØnh l−u gåm: - YÕu tè phi tuyÕn: Cã thÓ sö dông mét trong sè c¸c dông cô sau: §Ìn ®iÖn tö hai hay nhiÒu cùc, ®Ìn b¸n dÉn hai hay nhiÒu cùc, ®Ìn chøa khÝ ... - M¹ch läc: §Ó t¸ch lÊy thµnh phÇn 1 chiÒu. - §Ó cã ®iÖn ¸p xoay chiÒu theo yªu cÇu ng−êi ta dïng 1 biÕn thÕ ®iÖn ®Ó ®æi ®iÖn ¸p m¹ng ®iÖn thµnh ®iÖn ¸p phï hîp víi yªu cÇu. Trong bµi nµy ta chØ xÐt ®Õn bé chØnh l−u dïng diode b¸n dÉn. Nguyªn t¾c dùa vµo hiÖu øng chØnh l−u (van) cña líp tiÕp xóc p − n (dÉn ®iÖn tèt theo 1 chiÒu vµ hÇu nh− c¸ch ®iÖn theo chiÒu ng−îc l¹i). Sau ®©y ta xÐt mét vµi s¬ ®å chØnh l−u dïng diode b¸n dÉn). 2.1. ChØnh l−u nöa chu kú §©y lµ s¬ ®å chØnh l−u ®¬n gi¶n nhÊt ®−îc vÏ trªn h×nh 1.6a BT: lµ biÕn thÕ. D : lµ diode b¸n dÉn, lµ phÇn tö phi tuyÕn. C : Tô ®iÖn tham gia bé läc ®Ó t¸ch lÊy thµnh phÇn 1 chiÒu. 7
D BT ~ ~ ~ U1 ~ U2 Ur C R I® U2 UAK t UR UR khi cã tô t UR kh«ng cã tô H×nh 1.6a Ho¹t ®éng cña bé chØnh l−u: - XÐt khi ch−a cã tô C: U2 ë nöa chu kú d−¬ng UAK > 0 diode D th«ng. §iÖn trë néi cña diode Rd > R − nªn Ur ≈ 0 (h×nh 1.6a). - Tr−êng hîp lèi ra cña s¬ ®å m¾c thªm tô C : Khi D th«ng (nöa chu kú d−¬ng cña U2) Ur t¨ng, tô C n¹p ®iÖn qua diode D rÊt nhanh v× h»ng sè thêi gian + τn = Rd . C kh¸ nhá. Khi D cÊm (nöa chu kú ©m cña U2) tô C phãng ®iÖn qua R v× R >> Rd nªn h»ng sè thêi gian phãng τn = RC rÊt lín. Tô C phãng chËm nªn + thÕ Ur b©y giê cã d¹ng gÇn gièng thÕ 1 chiÒu. NÕu chän C cµng lín th× Ur cµng Ýt mÊp m« h¬n. 2.2. ChØnh l−u c¶ chu kú §Ó n©ng cao hiÖu suÊt cña dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ chÊt l−îng cña bé chØnh l−u ng−êi ta sö dông bé chØnh l−u 2 nöa chu kú (c¶ chu kú): S¬ ®å m¹ch vµ gi¶n ®å thêi gian cña U21 vµ U22 vµ Ur ®−îc vÏ nh− h×nh 1.7a. 8
A ~ ~ V ~ B U21 t U22 t Ura khi cã tô Ura t Ura kh«ng cã tô H×nh 1.7a Ho¹t ®éng cña s¬ ®å ®−îc gi¶i thÝch nh− sau: - XÐt khi ch−a cã tô C: T−¬ng tù nh− trªn ta cã: Nöa chu kú d−¬ng cña U21 so víi ®iÓm chung còng lµ nöa chu kú ©m cña U22 diode D1 th«ng, D2 cÊm dßng ®iÖn qua D1 qua R vµ Ur ≈ U21. Nöa chu kú d−¬ng cña U22 so víi ®iÓm chung còng lµ nöa chu kú ©m cña U21 diode D1 cÊm, D2 th«ng dßng ®iÖn qua D2 qua R vµ Ur ≈ U22. VËy c¶ 2 nöa chu kú ®Òu cã dßng ®iÖn qua R theo 1 chiÒu kh«ng ®æi tõ A ®Õn B. Ta thÊy trªn h×nh vÏ Ur ®ì mÊp m« h¬n so víi chØnh l−u nöa chu kú. - Khi cã tô C: Lý luËn t−¬ng tù nh− chØnh l−u nöa chu kú. Lóc n¹p tô C cã h»ng sè thêi gian nhá lóc phãng cã h»ng sè thêi gian lín nªn Ur ph¼ng h¬n. 9
ChØnh l−u c¶ chu kú ta tËn dông ®−îc hiÖu suÊt dßng ®iÖn c¶ chu kú vµ Ur Ýt mÊp m« h¬n nh−ng nã cã nh−îc ®iÓm lµ cuén thø cÊp cña biÕn thÕ cã sè vßng gÊp ®«i. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy ng−êi ta sö dông m¹ch chØnh l−u cÇu. 2.3. ChØnh l−u cÇu S¬ ®å m¹ch ®iÖn chØnh l−u cÇu vµ gi¶n ®å thêi gian cña U2 vµ Ur biÓu diÔn trªn h×nh 1.8a. ~ ~ U2 t Ura khi cã tô Ura t Ura kh«ng cã tô H×nh 1.8a Trong tõng nöa chu kú cña U2 mét cÆp diode cã Anèt d−¬ng nhÊt vµ Katèt ©m nhÊt më cho dßng ®iÖn 1 chiÒu ra R, cÆp diode cßn l¹i ®ãng vµ chÞu ®iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i b»ng biªn ®é U2m. Gi¶ sö nöa chu kú d−¬ng cña U2 cÆp diode D1D3 më, cÆp diode D2D4 ®ãng, nöa chu kú cho dßng ®iÖn qua R tõ A ®Õn B. Nöa chu kú ©m cña U2 cÆp diode D1D3 ®ãng, cÆp diode D2D4 më cho dßng ®iÖn qua R theo chiÒu kh«ng ®æi. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å cÇu lµ ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt vµo mét diode ®ãng chØ b»ng nöa so víi 2 s¬ ®å trªn. KÕt cÊu thø cÊp biÕn ¸p ®¬n gi¶n. 2.4. Bé nh©n thÕ Lµ m¹ch ®iÖn mµ ®iÖn ¸p lèi ra lµ béi sè cña ®iÖn ¸p lèi vµo. Sau ®©y ta 10
gi¶i thÝch ho¹t ®éng cña 1 m¹ch nh©n thÕ ®¬n gi¶n (h×nh 1.9a). D1 ~U1 ~U + 2 C1 − UR Rt + C2 − D2 H×nh 1.9a §©y lµ m¹ch nh©n ®«i thÕ Nöa chu kú d−¬ng (+) cña U2 diode D1 th«ng n¹p ®iÖn cho C1 (dÊu nh− h×nh vÏ) vµ C1 cã hiÖu ®iÖn thÕ lµ U2. Nöa chu kú ©m (−) cña U2 diode D2 th«ng n¹p ®iÖn cho C2 (dÊu nh− h×nh vÏ) vµ C2 cã hiÖu ®iÖn thÕ lµ U2, do ®ã lèi ra ta thu ®−îc ®iÖn ¸p gÊp ®«i ®iÖn ¸p lèi vµo. NÕu cã n tÇng nh− trªn th× ®iÖn ¸p ra sÏ lµ 2nU2 s¬ ®å nguyªn lý ®−îc vÏ trªn h×nh 1.10a. TÇng thø n TÇng thø nhÊt − +• − +• • o ~ U1 D1 ~ U2 Dt • +• +• •− o o − C2 C1 UR o H×nh 1.10a 2.5. M¹ch vi ph©n vµ tÝch ph©n - M¹ch vi ph©n : Trªn h×nh 1.11a nÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: ωRC
L dU v dU v Ur = U r = RC . R dt dt • • • • H×nh 1.11a Cßn nÕu ωRC >> 1 th× m¹ch nµy trë thµnh m¹ch truyÒn. - M¹ch tÝch ph©n : H×nh 1.12a lµ m¹ch tÝch ph©n. NÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ωRC >> 1 th× Ur b»ng tÝch ph©n Uv. ∫ 1 Ur ≈ U dt Rc v Ngoµi m¹ch vi ph©n tÝch ph©n dïng phÇn tö R vµ C cßn cã thÓ dïng phÇn tö R vµ L. C¸ch tÝnh to¸n t−¬ng tù nh− trªn còng cho ta kÕt qu¶ nh− m¹ch RC. L∫ v ∫ R 1 Ur = Ur = U dt U v dt RC • • • • H×nh 1.12a 12
PhÇn thùc nghiÖm A. ThiÕt bÞ sö dông: 1. ThiÕt bÞ chÝnh cho thùc tËp t−¬ng tù (Khèi ®Õ nguån) 2. Panel thÝ nghiÖm AE - 101N vÒ diode (G¾n lªn khèi ®Õ nguån). 3. Dao ®éng ký 2 chïm tia. 4. D©y nèi c¾m 2 ®Çu. B. CÊp nguån vµ nèi d©y Panel thÝ nghiÖm AE - 101N chøa 5 m¶ng s¬ ®å A1- 1 ... A1- 5, víi c¸c chèt c¾m nguån riªng. Khi sö dông m¶ng nµo th× cÊp nguån cho m¶ng s¬ ®å ®ã. §Êt (GND) cña c¸c m¶ng s¬ ®å ®· ®−îc nèi s½n víi nhau. Do ®ã chØ cÇn nèi ®Êt chung cho toµn khèi. 1. Bé nguån chuÈn DC POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c ®iÖn ¸p æn ¸p ± 5V, ± 12V. 2. Bé nguån ®iÒu chØnh DC ADJUST POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p mét chiÒu 0... +15V vµ 0... −15V. Khi vÆn c¸c biÕn trë chØnh nguån, cho phÐp ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cÇn thiÕt. Sö dông ®ång hå ®o thÕ DC trªn thiÕt bÞ chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ®Æt. 3. Khi thùc tËp, cÇn nèi d©y tõ c¸c chèt cÊp nguån cña khèi ®Õ tíi tr¹m nguån cña m¶ng s¬ ®å cÇn kh¶o s¸t. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o) C. C¸c bµi thùc tËp 1. §Æc tr−ng cña diode ThÝ nghiÖm víi c¸c diode thùc hiÖn trªn m¶ng s¬ ®å h×nh A1- 1 DIODE CHARACTERISTICS: C¸c ®Æc tr−ng cña diode 13
1.1. Si - diode (Silicon Diode). NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Si - Diode. Dùa trªn kÕt qu¶, nªu ®Æc ®iÓm m¾c Si - Diode trong s¬ ®å ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.1.1. Si - Diode víi ph©n cùc thuËn: 1.1.1.1 Dïng d©y nèi A víi A1. Nèi nguån +12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1-1 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho diode D1 trong m¶ng s¬ ®å A1-1 nh− h×nh A1- 1a1. 1.1.1.2 M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn Diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V. - §ång hå ®o dßng qua diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch A1- 1 víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.1.1.3 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1 cùc ®¹i. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IF vµ sôt thÕ UF trªn diode vµo b¶ng A1-1. 1.1.1.4 Gi¶m tõng b−íc biÕn trë P1. T¹i mçi b−íc, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua vµ sôt thÕ trªn diode vµo b¶ng A1-1. Chó ý x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ng−ìng mµ t¹i ®ã dßng qua diode ®o cã sù thay ®æi ®ét ngét. 14
B¶ng A1- 1 IF UF 1.1.2. Si - Diode víi ph©n cùc ng−îc: 1.2.2.1 Nèi nguån +12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1- 1 ®Ó m¾c ph©n cùc ng−îc cho diode D1 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1- 1a2. §ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 2mA. 1.2.2.2 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IR vµ sôt thÕ UR trªn diode theo c¸c gi¸ trÞ thÕ khi vÆn P1. Ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A1-2. Chó ý: Víi – Diode silic, dßng ng−îc cì nA, nªn cã thÓ kh«ng ®o ®−îc b»ng c¸ch ®¬n gi¶n. B¶ng A1- 2 IR UR 1.1.3. Víi kÕt qu¶ ®o ®−îc trªn b¶ng A1- 1 vµ 1.2, vÏ ®å thÞ biÓu diÔn ®Æc tr−ng volt- Ampere cña Si - Diode I = f(V), trong ®ã dßng I biÓu diÔn theo trôc y vµ thÕ V biÓu diÔn theo trôc x. Nh¸nh thuËn vÏ ë gãc +x, +y, nh¸nh ng−îc vÏ ë gãc −x, −y. (VÏ ®å thÞ vµo trong bµi b¸o c¸o). 1.1.4. NhËn xÐt kÕt qu¶ vÒ ®Æc ®iÓm m¾c thuËn - ng−îc cña Si - Diode 15
vµ ®Æc tr−ng Volt- Ampere cña Si - Diode 1.2. Ge - Diode (Germanium Diode) NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Ge - Diode. Dùa trªn kÕt qu¶, nªu ®Æc ®iÓm nèi Ge - Diode trong s¬ ®å ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.2.1. Ge - Diode víi ph©n cùc thuËn: 1.2.1.1 Dïng d©y nèi A víi A2. Nèi nguån +12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1-1 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho diode D2 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1- 1b1. 1.2.1.2 M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn Diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V. - §ång hå ®o dßng qua diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.2.1.3 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1 cùc ®¹i. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IF vµ sôt thÕ UF trªn diode vµo b¶ng A1-3. 1.2.1.4 Gi¶m tõng b−íc biÕn trë P1. T¹i mçi b−íc, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua vµ sôt thÕ trªn diode vµo b¶ng A1-3. Chó ý x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ng−ìng mµ t¹i ®ã 16
dßng qua diode ®o cã sù thay ®æi ®ét ngét. B¶ng A1- 3 IF UF 1.2.2. Ge - Diode víi ph©n cùc ng−îc: 1.2.2.1 Nèi nguån - 12V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1- 1 ®Ó m¾c ph©n cùc ng−îc cho diode D2 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1 - 1b2. §ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 2mA. 1.2.2.2 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. VÆn biÕn trë P1. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IR vµ sôt thÕ UR trªn diode theo c¸c gi¸ trÞ thÕ khi vÆn P1. Ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng A1-4. Chó ý : Víi Ge - Diode cã dßng ng−îc lín h¬n Si - Diode nªn cã thÓ ®o ®−îc b»ng c¸ch ®¬n gi¶n. §Æc biÖt khi lµm nãng diode. B¶ng A1- 4 IR UR 1.2.3. Víi kÕt qu¶ ®o ®−îc trªn b¶ng A1- 3 vµ 1.4, vÏ ®å thÞ biÓu diÔn ®Æc tr−ng volt- Ampere cña Ge - Diode I = f(V), trong ®ã dßng I biÓu diÔn theo trôc y vµ thÕ V biÓu diÔn theo trôc x. Nh¸nh thuËn vÏ ë gãc + x , + y , nh¸nh ng−îc vÏ ë gãc − x , − y . 1.2.4. NhËn xÐt kÕt qu¶ vÒ ®Æc ®iÓm m¾c thuËn - ng−îc cho Ge - Diode vµ ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Ge - Diode. So s¸nh c¸c ®Æc tr−ng V - A gi÷a Ge - Diode vµ Si - Diode. 1.3. Diode æn ¸p (Zener Diode). NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c ®Æc tr−ng Volt - Ampere cña Zener - Diode. Dùa trªn kÕt qu¶, nªu ®Æc ®iÓm m¾c Zener - Diode trong s¬ ®å ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.3.1. Zener - Diode víi ph©n cùc thuËn: 1.3.1.1 Dïng d©y nèi A víi A3. Nèi nguån 0 +15V víi chèt V cho m¶ng 17
s¬ ®å A1-1 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho diode D3 trong m¶ng s¬ ®å A1-1 nh− h×nh A1-1c1. 1.3.1.2 M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn Diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20V. - §ång hå ®o dßng qua diode: Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch A1-1 víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.3.1.3 BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. ChØnh nguån ®Ó cã V = +12V. VÆn biÕn trë P1 cùc ®¹i. Ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua diode IF vµ sôt thÕ UF trªn diode vµo b¶ng A1-5. 1.3.1.4 Gi¶m tõng b−íc biÕn trë P1. T¹i mçi b−íc, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua vµ sôt thÕ trªn diode vµo b¶ng A1-5. Chó ý x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ng−ìng mµ t¹i ®ã dßng qua diode ®o cã sù thay ®æi ®ét ngét. B¶ng A1- 5 IF UF 1.3.2. Zener - Diode víi ph©n cùc ng−îc: 1.3.2.1 Nèi nguån 0: -15V víi chèt V cho m¶ng s¬ ®å A1- 1 ®Ó m¾c ph©n cùc ng−îc cho diode D3 trong m¶ng s¬ ®å A1- 1 nh− h×nh A1 - 1c2. 18
§ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL mA METER cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ®Æt ë 20mA. 1.3.2.2 §Æt thÕ nguån nu«i DC lµ −12V . VÆn biÕn trë P1 ®Ó dßng qua D3 ~ 5mA. Gi¶m thÕ nu«i xuèng d−íi −8V2. Sau ®ã vÆn biÕn trë chØnh nguån thay ®æi theo tõng b−íc −9V, −10V, −11V, −12V, −13V, −14V, −15V. øng víi mçi gi¸ trÞ V, ghi gi¸ trÞ dßng ch¶y qua IR vµ sôt thÕ UR trªn D3 vµo b¶ng A1-6. B¶ng A1- 6 − V2 − 9V − 10V − 11V − 12V − 13V − 14V − 15V V IR UR 1.3.2.3 Víi kÕt qu¶ ®o ®−îc trªn b¶ng A1- 5 vµ 1.6, vÏ ®å thÞ biÓu diÔn ®Æc tr−ng volt- Ampere cña Zener - Diode I = f(V), trong ®ã dßng I biÓu diÔn theo trôc y vµ thÕ V biÓu diÔn theo trôc x. Nh¸nh thuËn vÏ ë gãc + x , + y , nh¸nh ng−îc vÏ ë gãc − x , − y . 1.3.2.4 Tõ kÕt qu¶ ®o trªn, tÝnh hÖ sè æn ¸p cña Zener: β Gi¸ trÞ thay ®æi thÕ ra trªn Zener × 100 β (%) = -------------------------------------------------- = Kho¶ng thay ®æi thÕ vµo ®−îc chän 1.3.3. NhËn xÐt kÕt qu¶: - §Æc ®iÓm m¾c thuËn - ng−îc vµ vai trß æn ¸p cña Zener - Diode. - §Æc tr−ng V - A cña Zener - Diode. - So s¸nh c¸c ®Æc tr−ng V - A gi÷a Zener - Diode vµ Si - Diode. Vai trß æn ¸p cña Zener - Diode. 1.4. Diode ph¸t quang (Led) NhiÖm vô: Sinh viªn x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm c¸c chÕ ®é nèi LED ®Ó chØ thÞ c¸c tr¹ng th¸i ®iÖn tö. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.4.1. Nèi chèt cÊp nguån V cña m¶ng s¬ ®å A1-1 víi nguån ®iÒu chØnh 0...+15V cña khèi thiÕt bÞ chÝnh. §Æt thÕ nguån cÊp ë +12V. 1.4.2. M¾c c¸c ®ång hå ®o : - §ång hå ®o sôt thÕ trªn LED : Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (V) cña m¹ch 19
nguån víi ®ång hå ®o thÕ hiÖn sè DIGITAL VOLTMETER cña thiÕt bÞ chÝnh. KHo¶ng ®o ®Æt ë kho¶ng 20V. - §ång hå ®o dßng qua LED : Nèi c¸c chèt ®ång hå ®o (mA) cña m¹ch nguån víi ®ång hå ®o dßng hiÖn sè DIGITAL METER V- A cña thiÕt bÞ chÝnh. Kho¶ng ®o ë 20mA. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). 1.4.3. Dïng d©y nèi A víi A4 ®Ó m¾c ph©n cùc thuËn cho LED mµu ®á D4 nh− h×nh A1-1d. BËt ®iÖn nguån nu«i cho thiÕt bÞ chÝnh. 1.4.4. VÆn biÕn trë P1 ®Ó dßng ch¶y qua LED lµ 16mA. Ghi gi¸ trÞ dßng vµo b¶ng A1-7. 1.4.5. Gi¶m thÕ nu«i (vÆn biÕn trë nguån) cho ®Õn khi LED t¾t h¼n, sau ®ã t¨ng thÕ dÇn thÕ cho ®Õn khi LED s¸ng. Ghi gi¸ trÞ thÕ vµ dßng ®o ®−îc t−¬ng øng vµo b¶ng A1-7. 1,4.6. Thay ®æi LED ®á b»ng LED xanh (D5), vµng (D6), cam (D7), khi nèi lÇn l−ît c¸c chèt A víi A5, A6, A7. LÆp l¹i b−íc 4, 5. Ghi gi¸ trÞ dßng ®iÖn ch¶y qua LED: I2, I3, I4 vµ sôt thÕ trªn LED: V2, V3, V4 vµo c¸c b¶ng A1-7 cho c¸c LED mµu t−¬ng øng. 1.4.7. C¨n cø kÕt qu¶ ghi trong c¸c b¶ng. So s¸nh dßng vµ thÕ sö dông cho mçi lo¹i LED. 20