Tổng hợp về Điot Zerner và bài tập liên quan

DIODE ZENER

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 1

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN

Định luật Kirchhoff về điện áp: tổng đại số của các điện áp
trong 1 mạch kín bằng 0. ( KVL = Kirchhoff voltage loop)
Điện áp có thể là nguồn hoặc do dịng điện chạy trên phần tử
thụ động gây nên điện áp.
Định luật áp dụng tốt cho các mạch điện có nguồn khơng
đổi, một chiều, hoặc nguồn biến đổi theo thời gian, v(t) và i(t).
Dấu của điện áp trong biểu thức được xác định: dấu (+) khi
vào cực dương và (-) khi vào cực âm của các phần tử trong
mạch điện

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỆN

Định luật Kirchhoff dịng điện: tổng đại số của dịng điện tại
một nút bằng khơng (0) ( KCL = Kirchhoff current loop).
Một cách phát biểu khác: tổng các dòng điện đến nút bằng
tổng các dòng điện đi khỏi nút

MẠCH ĐIỆN CỦA CÁC PHẦN TỬ MẮC NỐI TIẾP

Các phần tử thụ động mắc nối tiếp như hình với dòng điện

𝑖 + đi qua, điện áp rơi lần lượt là 𝑣!, 𝑣", 𝑣#. Điện áp tổng là 𝑣

𝑣 𝑣#
-

+

𝑣𝑣!!

-
+
𝑣𝑣"
" Với 𝑅!" = 𝑅# + 𝑅$ + 𝑅%

-

Với số lượng tùy ý điện trở nối tiếp

𝑅!" = 𝑅# + 𝑅$ …

MẠCH ĐIỆN CỦA CÁC PHẦN TỬ MẮC SONG SONG

Ba phần tử thụ động mắc song song theo định luật
Kirchhoff dịng điện, dịng điện đến nút chính bằng tổng
các dòng điện đi khỏi nút chính trên các nhánh.

𝑖 𝑖# 𝑖! 𝑖" 𝑖 = 𝑖! + 𝑖" + 𝑖#

𝑣

Tính 𝐼, 𝑉*, 𝑉+, 𝑉,

Sử dụng định luật Kirchhoff trong mạch điện:

−𝐸# + 𝑉# + 𝑉&'(") + 𝑉$ − 𝐸$ = 0

𝐸# + 𝐸$ = 𝐼 𝑅# + 𝑅$ + 𝑉&'(")

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 6

Tính 𝐼*, 𝐼-*, 𝐼-+, 𝑉.

Ta coi diode D1 và D2 là như nhau:
⇒ 𝑉$! = 𝑉$" = 𝑉% = 0.7𝑉

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 7

Tính 𝐼*, 𝐼+, 𝐼-+

𝑅! 𝑠𝑜𝑛𝑔 𝑠𝑜𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑜𝑑𝑒 𝐷"
⇒ 𝑉$" = 𝑉&! = 0.7𝑉

Áp dụng định luật Kirchoff cho mạch kín

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 8

ĐẶC TÍNH DIODE

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 9

DIODE ZENER

Ký hiệu – thực tế

DIODE ZENER Diode Zener (Zener diode) còn gọi là diode ổn áp,
là một loại diode bán dẫn làm việc ở chế độ phân

thực tế - ký hiệu cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng
(breakdown).

Điện áp này còn gọi là điện áp Zener.

Khi đó giá trị điện áp ít thay đổi. Nó được chế tạo
sao cho khi phân cực ngược thì diode Zener sẽ
ghim một mức điện áp gần cố định bằng giá trị ghi
trên diode, làm ổn áp cho mạch điện.

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 11

DIODE ZENER

Khi phân cực nghịch, Dòng điện tăng với
tốc độ rất nhanh theo chiều ngược với
chiều của vùng điện áp dương.

Tiềm năng phân cực ngược dẫn đến sự
thay đổi mạnh mẽ này trong các đặc điểm
được gọi là tiềm năng phân hủy và được
gọi là 𝑉!". Và vùng điện thế này được gọi
là vùng Zener.

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 12

DIODE ZENER

Tuy nhiên, nếu điện thế 𝑉/0 tang liên tục,
diode sẽ đi vào vùng bị đánh thủng.

Điện thế phân cực ngược tối đa có thể
được đặt trước khi đi vào vùng đánh thủng
được gọi là điện áp nghịch đảo đỉnh ( Peak
Inverse Voltage) hoặc điện áp ngược đỉnh
(PRV).

Vùng đánh thủng

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 13

DIODE ZENER

Nếu một ứng dụng yêu cầu dòng điện
đỉnh lớn hơn giá trị của một đơn vị, thông
thường ta sẽ mắc nối tiếp các diode.

Tuy nhiên, diode cũng được mắc song
song để tăng khả năng mang dòng điện.

Vùng đánh thủng

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 14

DIODE ZENER Giả sử, đường đặc tính của diode Zener là 1 đường
thẳng. Khi đó ta có 3 trạng thái xảy ra
1
2 1- Diode Zener phân cực thuận: giống như 1 con
diode bình thường.
𝐼*(,'-)
𝐼*(,/0) 2 – Điện thế phân cực nghịch < Vz: không dẫn (diode

Zener không hoạt động )
3
3 – Điện thế phân cực nghịch > = ngưỡng: lúc này
diode Zener hoạt động với, diode Zener tạo ra 1 điện
thế Vz.

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 15

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 16

DIODE ZENER

Như vậy: để kích hoạt diode Zener hoạt động như
một mạch ổn áp ta cần:
1- Phân cực nghịch diode Zener
2 – Điện thế phân cực nghịch > điện thế Zener
3 – Zener song song trong mạch

Để tối ưu dịng điện và linh kiện trong mạch, thơng
thường diode Zener sẽ mắc song song trong mạch
điện.

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu Mạch điện diode Zener cơ bản

17

MẠCH DIODE ZENER

Trong 1 mạch Zener ta có:

• 𝑉!: nguồn phát
• R: Điện trở bảo vệ
• 𝑉": Điện thế Zener
• 𝑃#$: Công suất tối đa của Zener
• 𝑍!: Dịng điện qua Zener
• 𝑅%: Tải

Mạch điện diode Zener cơ bản

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 18

MẠCH DIODE ZENER

Như vậy, ta sẽ có các dạng cơ bản sau:
• 1 – Các hệ số cố định
• 2 – Hằng số 𝑉1 và R, thay đổi tải 𝑅2
• 3 – Hằng số 𝑅2 thay đổi nguồn Vi

Mạch điện diode Zener cơ bản

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 19

HỆ SỐ CỐ ĐỊNH
BÀI TOÁN PHÂN CỰC ZENER CƠ BẢN

Bài toán trong trường hợp này: ta cần xác
định được diode Zener có phân cực được
hay không ( hoạt động được hay không ).

Mạch điện diode Zener cơ bản

9/6/21 Ts. Lưu Trọng Hiếu 20