Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử ( Lê Thị Kim Anh ) - Chương 2 docx

Chương 2

DIODE BÁN D N
2.1 Khái ni m
Diode là m t linh ki n bán d n 2 c c, c u t o
cơ b n d a trên chuy n ti p PN. ði n c c n i
v i bán d n P g i là Anode (A), ñi n c c n i
v i bán d n N g i là Cathode (K).

Cathode (N)

Anode (P)

Ky hi u c a diode bán d n
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

1


M t sơ hình dáng c a các lo i diode

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

2


2.2 Các tham sô c a diode bán d n
1. ði n trơ m t chi u (ñi n trơ tĩnh):
- Theo chi u thu n:

Vth
Rth =
Ith

(Có gia tr tư vài Ω ñ n vài ch c Ω)

- Theo chi u ngư c:
R ng =

Vng
I ng

(Có gia tr r t l n, hàng trăm KΩ)

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

3


dV
2. ði n trơ xoay chi u : r d =
dI

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

4

- Khi diode làm vi c trên ñi m gián ño n:
ði m gián ño n là ñi m trên ñ c tuy n mà ño diode
chuy n tư gia tr ñi n trơ cao sang ñi n trơ th p.

VT
rD = + rB (Ω)
I

I: dịng qua diode
- VT: đi n thê nhi t;
- rB :ñi n trơ g p (bulk resistance) bao g m ñi n
trơ c a v t li u bán d n va ñi n trơ ti p xúc.
-

nhi t đơ phịng:

0.026
rD =
+ rB (Ω)
I

- Khi diode làm vi c v i dịng cao thi có thê bo
qua rB.
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

5


2.3 Các tham sô c a diode bán d n

3. ði n dung tương ñương:
C0 = C hàng rào + C khu ch tán
4. M t vài tham sô gi i h n khác:
- ði n áp ngư c c c đ i cho phép V ngư c max.
- Dịng ñi n thu n c c ñ i cho phép Imax.
- Cơng su t tiêu hao c c đ i cho phép Pmax.
- T n sơ c c đ i cho phép c a tín hi u xoay chi u
Fmax.
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

6


2.4 Phân tích m ch DC ch a diode

Gi s là diode silicon ñư c phân c c thu n sao
cho có đ dịng đi n đ đi m làm vi c n m trên
ñi m gián ño n:
E = I.R + Vγ (V)
γ
⇒ I = (E – 0.7)/R (A)
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

7


2.5 Phân tích m ch tín hi u nho cho diode
Tín hi u nho đư c xem là đo n làm vi c c a diode

trên ñ c tuy n đu nho đê có thê xem là tuy n tính.

v(t ) = E + A sin ωt

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

8


Áp d ng nguyên lý x p ch ng cho m ch tuy n
tính:
- ð i v i ngu n DC:

I = (E – 0.7) / R (A)
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

9


- ð i v i ngu n AC:
0.026
rD =
(Ω )
I

e
A sin ωt
i=

=
R + rD
R + rD

- T ng h p:
E − 0.7 A sin ωt
i(t) = I + i =
+
R
R + rD
v (D)

A sin ω t
= 0 . 7 + rD
R + rD
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

10


2.6 ðư ng t i
ðư ng t i DC bi u di n m i quan hê c a I,V trên
diode khi có phân c c c a đi n áp DC.

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

11

ði m làm vi c
- ði m làm vi c c a diode chính là giao đi m
c a đư ng t i và ñ c tuy n.
- Giao ñi m này ñư c g i là ñi m làm vi c tĩnh,
ký hi u là Q.

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

12


nh hư ng c a ngu n ac

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

13


2.7 Phân tích tín hi u l n cho diode
- Ch đ tín hi u l n khi s thay ñ i c a dòng
ñi n và ñi n áp c a diode m

r ng ra trên

tồn b đ c tuy n.
- Khi ñi n tr c a m t diode thay ñ i t r t
nh ñ n r t l n, nó ho t đ ng gi ng như m t

công t c (switch).
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

14


- M t cơng t c lý tư ng có đi n tr b ng
khơng khi đóng và đi n tr là vơ cùng khi
m .
- Diode có th đư c xem như m t cơng t c
đư c đi u khi n b ng đi n áp: đóng khi
đư c phân c c thu n và m khi phân c c
ngư c.

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

15


Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

16


2.8 Ch nh lưu
- M ch ch nh lưu là m ch ch cho phép dịng
đi n ch y qua nó theo m t chi u.

- Bi n đi n xoay chi u thành ñi n m t chi u.
- Diode sư d ng trong m ch này g i là diode
ch nh lưu.

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

17


Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

18


Ví d
Cho m ch đi n như hình ve, diode Ge có Vγ= 0.2V, n i trơ rD
khơng đáng kê. T i RL = 9Ω, ngu n tín hi u vào có ri = 1Ω.
1. Bi t đi n áp vào có d ng xung vng ho c hình sin, biên
đơ 10V. Hãy ve d ng sóng va xác đ nh ñi n áp trên t i RL.
2. V n câu h i 1 nhưng khi vi(t) là hình sin có biên đơ 1V.
Xác đ nh gia tr đi n áp trên t i t i th i ñi m ωt = π/2.
D
ri
VL

RL

+

_ Vi

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

19


Hư ng d n
1. - Dòng qua t i RL:
v i − Vγ
iL =
ri + R L
- Áp rơi trên t i:
v L (t ) =

v i − Vγ
ri + R L

D
ri
VL

RL

+
_ Vi

x RL

- Vì Vγ << vi, nên có thê bo qua Vγ :
γ
γ
vi
v L (t ) =
x R L = 0 .9 v i ( t )
ri + R L
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

20


V
10
9

-10

V

vL

t

vi

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

vL

t
vi

21


2. Khi vi nho, không thê bo qua Vγ. Diode
γ
ch d n ñi n trong kho ng th i gian vi >
Vγ, t i ωt = π/2:
γ
vi − Vγ

(sinωt − 0.2)
vL (t) =
x RL =
.9 = 0.72V
ri + RL
10

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

22


vi
1V

Vγ=0.2V
t
VL
0.72V
t

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

23


2.9 Diode n áp (Zener)
Ky hi u:
ð c tính:
- Chê t o b ng v t li u ch u nhi t va t a nhi t
t t.
- Ho t ñ ng

chê ñô phân c c ngư c.

- ðo n làm vi c trên ph n ñ c tuy n song song
v i tr c tung.
Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

24


ð c tuy n

VZ

V1

V2

IZmin

A•

IZ

•
Q

IZmax

B •

Imax =

Pmax
Vng

V1: đi n áp 1 chi u chưa n ñ nh.
V2: ñi n áp l y ra trên t i ña n ñ nh.
R1: ñi n trơ h n dòng cho diode,
sao cho Q n m trên ño n AB.

ð c tuy n V-A c a diode Zener

Bài gi ng môn K thu t ði n t
GV: Lê Th Kim Anh

25