kỹ thuật điện tử-chương 4

L/O/G/O
CHƯƠNG 4
LINH KIỆN QUANG BÁN DẪN
Kỹ thuật điện tử 1
1
www.themegallery.com
NỘI DUNG CHƯƠNG 4
GIỚI THIỆU CHUNG
LINH KIỆN QUANG BÁN DẪN
1
2
2
www.themegallery.com
1. GIỚI THIỆU CHUNG
3
www.themegallery.com
•
Sóng vô tuyến trong hệ thống truyền thanh, truyền hình hay sóng trong lò vi sóng … tuy có công dụng khác
nhau nhưng có chung bản chất và được gọi là sóng điện từ hay bức xạ điện từ.
•
Điểm khác nhau cơ bản của sóng điện từ là tần số hay bước sóng.
•
Trong đó: c là vận tốc ánh sáng = 3.108m/s
f là tần số (Hz)
là bước sóng (m)
•

1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ÁNH SÁNG
4
www.themegallery.com
1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ÁNH SÁNG

Sự khác biệt về tần số dẫn đến sự khác biệt quan trọng khác là ta có thể thấy được sóng điện từ hay không?
5
www.themegallery.com
•
Trong vùng ánh sáng thấy được, cảm giác của mắt ghi nhận được 7 màu:
1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA ÁNH SÁNG
6
www.themegallery.com
•
Linh kiện quang bán dẫn là linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên sự biến đổi
qua lại giữa năng lượng ánh sáng và năng lượng điện.
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG
7
www.themegallery.com
LINH KIỆN QUANG BÁN DẪN
LINH KIỆN QUANG ĐIỆN
LINH KIỆN ĐIỆN QUANG
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG
8
www.themegallery.com
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG
Linh kiện quang điện
•
Biến năng lượng quang thành năng lượng điện.
•
Hiệu ứng quang dẫn
•
Hiệu ứng quang áp
•
Quang trở, diode quang, transistor quang, …

Linh kiện điện quang
•
Biến năng lượng điện thành ánh sáng.
•
Hiệu ứng tái hợp bức xạ (giải phóng ra các photon khi
có tái hợp trực tiếp giữa (e) và lỗ trống.
•
LED, laser bán dẫn …
9
www.themegallery.com
•
CẤU TẠO
•
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
•
ỨNG DỤNG
QUANG TRỞ
•
CẤU TẠO
•
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
•
ỨNG DỤNG
DIODE QUANG
•
CẤU TẠO
•
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
•
ỨNG DỤNG

TRANSISTOR QUANG
•
CẤU TẠO
•
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
•
ỨNG DỤNG
•
CÁC DẠNG HIỂN THỊ
LED
2. LINH KIỆN QUANG BÁN DẪN
10
www.themegallery.com
2.1. QUANG TRỞ
•
CẤU TẠO
-
Được chế tạo từ các vật liệu có ρ phụ thuộc nhiều vào ánh sáng
như: CdS, CdSe, … (còn gọi là các chất bán dẫn nhạy quang)
-
Vật liệu bán dẫn này được chế tạo theo hình ziczăc, mạ KL ở 2
đầu để nối với các điện cực.
11
www.themegallery.com
•
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
-
Quang trở là điện trở mà hoạt động của nó dựa trên hiệu ứng quang dẫn.
-
Khi chưa có ánh sáng chiếu vào, điện dẫn suất tương ứng của chất bán dẫn là: σ

tối
.
-
Khi có ánh sáng với cường độ và bước sóng thích hợp chiếu vào, điện dẫn suất của chất bán dẫn thay đổi thành
σ
sáng
-
σ
Φ
= σ
sáng
- σ
tối
gọi là điện dẫn suất quang, đặc trưng độ dẫn điện của chất bán dẫn nhờ tác dụng của ánh sáng.
2.1. QUANG TRỞ
12
www.themegallery.com
•
CÁC THAM SỐ CỦA QUANG TRỞ
-
Độ nhạy quang: biểu thị trị số dòng điện sáng ứng với một quang thông.
-
Suất nhạy quang: là độ nhạy ứng với một đơn vị điện áp đặt vào quang trở.
-
Điện trở tối: là giá trị của quang trở khi chưa được chiếu sáng (Φ = 0). Trên thực tế: R
tối
= 100KΩ ÷ 10MΩ.
•

2.1. QUANG TRỞ

13
www.themegallery.com
•
CÁC THAM SỐ CỦA QUANG TRỞ
-
Mức sáng ngưỡng: là quang thông tối thiểu chiếu vào quang trở sao cho dòng điện sáng vượt lên trên nền nhiễu.
-
Hệ số nhiệt của dòng điện sáng: phản ánh lượng thay đổi tương đối của dòng điện sáng theo nhiệt độ.
khi Φ = const
•

2.1. QUANG TRỞ
14
www.themegallery.com
•
ỨNG DỤNG CỦA QUANG TRỞ
Dựa vào đặc tính điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào, người ta thường dùng quang
trở làm phần tử cảm biến trong các thiết bị đo ánh sáng hoặc trong các mạch điều khiển tự động.
2.1. QUANG TRỞ
15
www.themegallery.com
2.2. DIODE QUANG (PHOTODIODE)
•
CẤU TẠO
-
Là một chuyển tiếp P-N sao cho ánh sáng chiếu trực tiếp vào bề mặt phiến bán dẫn thông qua 1 cửa sổ nhỏ
hay 1 thấu kính.
16
www.themegallery.com
•

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
- Dựa vào hiệu ứng quang áp là hiện tượng làm xuất hiện sức điện động trên 2 cực của chuyển tiếp P-N khi
được chiếu sáng (với cường độ và bước sóng thích hợp).
2.2. DIODE QUANG (PHOTODIODE)
17
www.themegallery.com
•
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
-
Ở nhiệt độ thường
2.2. DIODE QUANG (PHOTODIODE)
_
_
_
+
+
+
P
N
V
tx
18
www.themegallery.com
_
_
_
+
+
P
N

V
tx
2.2. DIODE QUANG (PHOTODIODE)
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
+
_
19
www.themegallery.com
_
_
_
+
+
+
P
N
V
tx

+
+
+
_
_
_
V
Φ
< V
tx
R
t
2.2. DIODE QUANG (PHOTODIODE)
20
www.themegallery.com
2.3. TRANSISTOR QUANG
•
CẤU TẠO
-
Cơ bản vẫn có 3 miền bán dẫn P-N-P hoặc N-P-N như các BJT thông thường nhưng cực B thường hở mạch.
-
Khối bán dẫn này được đặt trong 1 vỏ, bên trên có cửa sổ bằng thủy tinh trong suốt để ánh sáng xuyên qua chiếu vào
miền bán dẫn của cực B.
-
Như vậy sự thay đổi cường độ ánh sáng sẽ điều khiển dòng I
C
.
21
www.themegallery.com
•

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
-
Xét Transistor quang NPN
-
Khi chưa được chiếu sáng, do cực B hở nên chỉ có dòng ngược I
CEO
rất nhỏ.
-
Khi được chiếu sáng, trong miền B sinh ra các điện tử và lỗ trống.
-
Các điện tử sẽ khuếch tán về J
C
và bị điện trường tiếp xúc trong J
C
cuốn qua miền C, làm tăng dòng I
C
.
-
Các lỗ trống bị đẩy trở lại miền B và tái hợp với 1 số điện tử từ miền E sang.
2.3. TRANSISTOR QUANG
22
www.themegallery.com
2.4. LED
•
CẤU TẠO
-
về cơ bản LED cũng có cấu tạo giống diode (là 1 chuyển tiếp P-N)
-
Tuy nhiên chất bán dẫn tạo nên nó là chất bán dẫn suy biến (có nồng độ tạp chất cao).
•

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
-
LED hoạt động như 1 diode bình thường khi phân cực thuận.
•
ỨNG DỤNG
- LED thường được dùng làm linh kiện hiển thị trạng thái, thiết bị ĐK từ xa (LED hồng ngoại)
23
www.themegallery.com
Click to edit title style
Text in here
Text in here
Text in here
Text in here
Contents
Contents
ThemeGallery is a Design Digital Content &
Contents mall developed by Guild Design Inc.
ThemeGallery is a Design Digital Content &
Contents mall developed by Guild Design Inc.
•
Description of the contents
•
Description of the contents

Description of the business

Description of the business

Description of the business
ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.

Description of the contents Description of the contents
24
www.themegallery.com
Y
o
u
r

T
e
x
t
Y
o
u
r

T
e
x
t
Y
o
u
r

T
e
x
t

Y
o
u
r

T
e
x
t
Click to edit title style
Y
o
u
r

T
e
x
t
Y
o
u
r

T
e
x
t
Y
o

u
r

T
e
x
t
Y
o
u
r

T
e
x
t
2005
2006 2007
2008
ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.
25