zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Tóm tắt lý thuyết và bài tập phần Diode môn Kỹ thuật điện tử - Lê Chí Thông

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Báo xấu

1.027
lượt xem 147
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt lý thuyết và bài tập phần Diode môn Kỹ thuật điện tử trình bày lý thuyết về quan hệ giữa dòng điện và điện áp, điện trở DC, phân tích mạch DC có diode, phân tích mạch diode với tín hiệu nhỏ,... và phần bài tập với các vấn đề liên quan có đáp án đi kèm, thuận tiện cho sinh viên đối chiếu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt lý thuyết và bài tập phần Diode môn Kỹ thuật điện tử - Lê Chí Thông

i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com TÓM T T LÝ THUY T VÀ BÀI T P PH N DIODE MÔN K THU T ĐI N T Quan h gi a dòng đi n và đi n áp I = I S (eV / ηVT − 1) v i: IS: dòng i n (ngư c) bão hòa VT: i n th nhi t η: h s th c t , có giá tr t 1 n 2 Hình 1-1 c tuy n diode phân c c thu n Đi n tr AC (đi n tr đ ng) ∆V 25mV rD = = ∆I I Ngoài rD, còn t n t i i n tr ti p xúc (bulk) rB,thư ng có tr s r t nh và ư c b qua. Đi n tr DC V RD = I Phân tích m ch DC có diode Ta có th thay th diode trong m ch b i m t ngu n áp 0,7V (n u là diode Si) ho c 0,3V (n u là diode Ge) b t c khi nào mà diode có dòng phân c c thu n phía trên i m knee. Hình 1-2 Diode phân c c thu n (a) có th thay th b i m t ngu n áp (b) Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 1/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Vì v y, phân tích i n áp và dòng di n DC trong m ch có ch a diode, ta có th thay th c tuy n V-A như hình 1-3. Hình 1-3 c tuy n lý tư ng hóa Ví d 1-1 Gi s r ng diode Si trên hình 1-4 òi h i dòng t i thi u là 1 mA n m trên i m knee. Hình 1-4 (Ví d 1-1) 1. Tr s R là bao nhiêu dòng trong m ch là 5 mA? 2. V i tr s R tính câu (1), giá tr t i thi u c a E là bao nhiêu duy trì diode trên i m knee? Gi i 1. Tr s c a R E − 0,7V 5V − 0,7V R= = = 860Ω I 5mA 2. Giá tr t i thi u c a E E − 0,7V I= ≥ 1mA R E ≥ 860Ω × 1mA + 0,7V = 1,56V Phân tích m ch diode v i tín hi u nh M t cách t ng quát, các linh ki n th xem xét ho t ng hai d ng: tín hi u nh vá tín hi u l n. Trong các ng d ng tín hi u nh , i n áp và dòng i n trên linh ki n m t t m r t gi i h n trên c tuy n V-A. Nói cách khác, i lư ng ∆V và ∆I r t nh so v i t m i n áp và dòng i n mà linh ki n ho t ng. Ví d 1-2 Gi s r ng diode Si trên hình 1-5 ư c phân c c phía trên i m knee và có rB là 0,1 , hãy xác nh dòng i n và i n áp trên diode. V th dòng i n theo th i gian. Hình 1-5 (Ví d 1-2) Gi i Ng n m ch ngu n AC, xác nh dòng DC: (6 − 0,7)V I= = 19,63mA 270Ω Do ó, i n tr AC là Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 2/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com 25mV 25mV rD = + rB = + 0,1Ω = 1,42Ω I 19,63mA Dòng i n AC là e 2 sin ωt i= = = 7,37 sin ωt[mA] R + rD 270 + 1,42 i n áp AC là rD 1,42 vD = e= 2 sin ωt = 0,01sin ωt[V ] R + rD 270 + 1,42 Như v y dòng và áp t ng c ng là i (t ) = 19,63 + 7,37 sin ωt[mA] v(t ) = 0,7 + 0,01sin ωt[V ] th dòng i n theo th i gian ư c cho hình 3-8 Hình 1-6 Thành ph n AC thay i ±7,37 mA xung quanh thành ph n DC 19,63mA Đư ng t i (load line) Ta có th th c hi n vi c phân tích diode v i tín hi u nh b ng cách s d ng hình v v i c tuy n V-A c a diode. Xét m ch cho hình 1-7. ây chính là m ch tương ương v DC c a m ch ã cho hình 1-5 (ng n m ch ngu n áp). Ta xem i n áp trên diode là V (ch không là h ng s ). Hình 1-7 Dòng i n qua diode I và i p áp trên diode V Theo nh lu t áp Kirchhoff, ta có E = IR + V Do ó, quan h gi a dòng và áp DC trên diode cho b i phương trình −V E I= + R R Thay s vào, ta có −V 6 I= + 270 270 I = −(3,7 × 10 −3 )V + 0,0222 Phương trình này có d ng y=ax+b và th c a nó là m t ư ng th ng có d c (slope) là -1/R và c t tr c I t i i m E/R (và c t tr c V t i i m Vo=E). ư ng th ng này ư c g i là ư ng t i DC (DC Load Line). Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 3/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com ư ng t i DC c a m ch cho hình 1-7 ư c v trên hình 1-8. ư ng t i này bi u di n t t c các t h p có th có c a dòng i n qua diode I và i p áp trên diode V v i tr s E và R xác nh. Giá tr hi n th i c a I và V tùy thu c vào diode ư c s d ng trong m ch. Hình 1-8 ư ng t i DC c tính c a ư ng t i DC là m i t h p có th có c a dòng i n I và i n áp V c a m ch hình 1-7 là m t i m n m t i m t nơi nào ó trên ư ng th ng. Cho trư c m t diode c th (mà ta ã bi t c tuy n V-A c a nó), m c tiêu c a ta là xác nh t h p dòng-áp hi n th i. Ta có th tìm ư c i m này b ng cách v ư ng t i DC trên cùng h tr c t a c a c tuy n Vôn-Ampe, giao i m c a ư ng t i DC và c tuy n V- A s cho ta giá tr dòng và áp qua diode hi n th i. Phương trình c a hai ư ng này là −V E I= + ( ư ng t i DC) R R V / ηVT I = I S (e − 1) ( c tuy n V-A c a diode) Giao i m c a chúng ư c g i là i m tĩnh Q (Quiescent point) hay còn g i là i m ho t ng c a diode. Nó i di n cho dòng và áp DC trong m ch khi ch có ngu n áp DC E=6V, hay nói cách khác là khi ngu n áp AC trong m ch 1-5 b ng 0. Hình 1-9 Giao i m c a ư ng t i v i c tuy n c a diode ( i m Q) xác nh i n áp trên diode (0,66 V) và dòng i n qua diode (19,8 mA) Lưu ý r ng các phân tích ta v a làm là d a vào i u ki n ngu n AC ư c ng n m ch. i m tĩnh Q còn ư c g i là i m phân c c (bias point) b i vì nó i di n cho dòng và áp trên diode khi nó ư c phân c c b i ngu n DC. Khi xét n c ngu n AC trong m ch hình 1-5, thì i n áp t ng c ng là v(t ) = E + e = E + 2 sin ωt Như v y, i n áp s thay i theo th i gian v i tr t i thi u là E – 2 [V] và t i a là E + 2 [V]. i n áp này s t o ra m t lo t các ư ng t i ( ư c minh h a trên hình 1-10). Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 4/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Hình 1-10 Tác ng c a ngu n AC lên m ch diode có th phân tích theo cách nó t o ra m t lo t các ư ng t i song song. V i cách này, ta có th giá tr t i a và t i thi u c a áp và dòng. Phân tích m ch diode v i tín hi u l n Trong m i ng d ng th c t v i tín hi u l n, ta có th xem diode ho t ng hai vùng: vùng phân c c thu n và vùng phân c c ngư c (ho c phân c c g n 0V). Khi i n tr c a diode thay i t r t nh n r t l n, thì diode ho t r t gi ng v i m t công t c (switch). M t diode lý tư ng trong các ng d ng tín hi u l n ư c xem là m t công t c có i n tr b ng không khi óng và b ng vô cùng khi h . Như v y, khi phân tích các m ch như v y, ta có th xem diode là m t công t c ư c i u khi n b ng i n áp, khi phân c c thu n thì óng, khi phân c c ngư c ho c phân c c v i áp g n b ng 0 thì h m ch. Tùy theo l n c a i n áp trong m ch mà i n áp rơi trên diode (0,3 V n 0,7 V) có th b qua hay không. Ví d 1-3 Gi s diode Si trong m ch hình 1-11 là lý tư ng và có Vγ = 0,7 V. Hãy xác nh dòng i n i(t) và i n áp v(t) trên i n tr n u 1. e(t) = 20sinωt 2. e(t) = 1,5sinωt Hình 1-11 (Ví d 1-3) Gi i Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 5/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Hình 1-12 Dòng và áp trên i n tr khi e(t) = 20sinωt Hình 1-13 Dòng và áp trên i n tr khi e(t) = 1,5sinωt Bài t p 1-1 S d ng c tuy n V-A hình 1-14, hãy xác nh (b ng hình v ) giá tr i n tr AC g n úng khi dòng qua diode là 0,1 mA. Làm l i v i i n áp trên diode là 0,64 V. Diode này là silicon hay germanium? Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 6/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Hình 1-14 (Bài t p 1-1) S ≈320 ; ≈16 ; silicon. 1-2 Xác nh i n tr DC c a diode t i các i m ư c ch ra bài t p 1-1. S 5,4 k ; 183 1-3 Xác nh (b ng công th c) i n tr AC g n úng c a diode t i các i m ư c ch ra bài t p 1-1 (b qua i n tr bulk). S 260 ; 7,43 1-4 M t diode có dòng i n 440 nA ch y t cathode sang anode khi phân c c ngư c v i i n áp là 8V. Tìm i n tr DC c a diode? S 18,18 M 1-5 Cho m ch hình 1-15. Khi ch nh i n tr có giá tr 230 thì o ư c i n áp là 0,68 V. Khi ch nh i n tr có giá tr 150 thì o ư c i n áp là 0,69 V. Trong cá hai trư ng h p, ngu n áp DC c nh là 10 V. a. H i i n tr DC c a diode là bao nhiêu m i l n o? b. H i i n tr AC c a diode là bao nhiêu khi thay i i n áp trên diode t 0,68 V lên 0,69 V? Hình 1-15 (Bài t p 1-5) S (a) 36,20 ; 24,01 (b) 1,005 1-6 Cho m ch hình 1-16. Xác nh i n áp rơi trên diode và i n tr DC? Bi t r ng i n tr R = 220 và I = 51,63 mA Hình 1-16 (Bài t p 1-6) S 0,6414 V; 12,42 1-7 Cho m ch như hình 1-17. Cho i n áp rơi trên diode Si phân c c thu n là 0,7 V và i n áp rơi trên diode Ge phân c c thu n là 0,3 V. Giá tr ngu n áp là 9V. a. N u diode D1 và D2 là diode Si. Tìm dòng I? b. Làm l i câu (a) n u D1 là Si và D2 là Ge. Hình 1-17 (Bài t p 1-7) S (a) 7,6 mA; (b) 8 mA 1-8 Cho m ch như hình 1-18. Cho diode lo i germanium ( i n áp rơi phân c c thu n là 0,3 V). Hãy xác nh sai s ph n trăm do vi c b qua i n áp rơi trên diode khi tính dòng I trong m ch. Bi t r ng áp là 3V và i n tr là 470 . Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 7/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Hình 1-18 (Bài tâp 1-8) S 11,11% 1-9 Cho m ch hình 1-19. Cho Vγ = 0,65 V; E = 2 V; e = 0,25sinωt; R = 1,25 k . a. Tìm dòng DC qua diode. b. Tìm i n tr AC c a diode (gi s diode nhi t phòng). c. Vi t bi u th c toán h c (hàm theo th i gian) c a dòng i n và i n áp t ng c ng trên diode. d. Giá tr dòng t i thi u và t i a qua diode là bao nhiêu? Hình 1-19 (Bài t p 1-9) S (a) 1,08 mA; (b) 24,07 ; (c) i(t)=1,08+0,1962sinωt [mA]; vD(t)=0,65+0,00472sinωt [V]; (d) imax=1,276 mA; imin=0,8838 mA 1-10 Hình 1-20 là c tuy n V-A c a diode trên m ch hình 1-19. a. Vi t phương trình ư ng t i và v lên hình. b. Xác nh (b ng hình v ) i n áp và dòng i n diode t i i m tĩnh Q. c. Xác nh i n tr DC t i i m Q. d. Xác nh (b ng hình v ) giá tr dòng qua diode t i thi u và t i a. e. Xác nh i n tr AC c a diode. Hình 1-20 (Bài t p 1-10) -4 -3 S (a) I = -8.10 .V + 1,6.10 ; (b) ID ≈ 1,12 mA; vD ≈ 0,62 V; (c) 554 ; (d) Imax ≈ 1,3 mA; Imin ≈ 0,82 mA; (e) 31,25 1-11 Diode Si trên m ch hình 1-21 có c tuy n gi ng v i hình 1-3b. Tìm giá tr nh c a dòng i(t) và áp v(t) trên i n tr . V d ng sóng cho e(t), i(t) và v(t). Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 8/9
i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Hình 1-20 (Bài t p 1-11) S Ip = -15,3 mA; VRP = -15,3 V 1-12 Diode nào trên hình 1-22 phân c c thu n và diode nào phân c c ngư c? Hình 1-22 (Bài t p 1-12) S (a) (c) (d) phân c c thu n; (b) phân c c ngư c Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 9/9

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.