Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 1 potx

1





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 trng của diode
1.1. Đặc tính của lớp tiếp xúc
n
p


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 I
KT
và của các hạt thiểu số theo chiều ngợc lại gọi là dòng trôi I
trôi
)
của điện tử và lỗ trống nên tại lớp tiếp xúc p - n hình thành một lớp điện tích khối
và tạo ra một hiệu điện thế tiếp xúc U
tx
. Lúc cân bằng U

tx
có giá trị không đổi, ở
nhiệt độ phòng
tx
U
0,3V đối với Ge và
tx
U
0,6V đối với Si.
Khi đặt một hiệu điện thế vào lớp tiếp xúc trạng thái cân bằng bị phá vỡ. Có
2 khả năng xẩy ra:
- Điện trờng ngoài E
ng
cùng chiều với điện trờng tiếp xúc E
tx
: Khi đó điện
trờng ngoài tập trung chủ yếu chỗ tiếp xúc và điện trờng tổng cộng tăng làm
cho dòng khuếch tán giảm tới 0 (I
kt
= 0) và dòng trôi nhanh chóng đạt giá trị bão
hoà gọi là dòng ngợc bão hoà. Đó là hiện tợng phân cực ngợc.
- Điện trờng ngoài E
ng
ngợc chiều E
tx
: Khi đó điện trờng tổng hợp giảm
và dòng khuyếch tán gia tăng. Đó là hiện tợng khuếch tán hạt dẫn đa số qua
vùng tiếp xúc và nó tạo ra một dòng điện từ p sang n. Đó là hiện tợng phân cực
thuận.
Vậy khi có điện trờng ngoài, lớp tiếp xúc p - n có tính chất dẫn điện 1

chiều. Đó là hiệu ứng chỉnh lu.
+ Phân cực thuận (U
AK
> 0) dòng điện tạo bởi hạt dẫn đa số có giá trị lớn
qua lớp tiếp xúc p - n mở.
+ Phân cực ngợc (U
AK
< 0) dòng điện qua lớp tiếp xúc là dòng các hạt
thiểu số (dòng trôi) có giá trị nhỏ. Lớp tiếp xúc p - n khoá. (U
AK
là hiệu điện thế
giữa miền bán dẫn loại p và miền bán dẫn loại n).
Bài 1
Diode các loại - đặc trng và sơ đồ ứng dụng

2
Dựa vào nguyên tắc đó ngời ta chế tạo ra các loại diode bán dẫn.
1.2. Đặc trng Von-Ampe và các tham số cơ bản của diode bán dẫn
Diode bán dẫn gồm 1 lớp tiếp xúc p - n và 2 điện cực nối ra ngoài. Cực nối
với miền p gọi là Anốt, cực nối với miền n gọi là Katốt.
Khi thay đổi hiệu điện thế đặt vào diode thì dòng qua nó cũng thay đổi theo.
Đờng biểu diễn sự phụ thuộc của dòng điện qua diode vào hiệu điện thế ngoài
gọi là đặc trng Von-Ampe của diode. (Xem hình 1-1a).
Đờng đặc trng có 3 vùng:

Vùng (1) là vùng phân cực thuận, vùng (2) là vùng phân cực ngợc, vùng
(3) là vùng đánh thủng. Cơ chế tạo thành dòng điện ở vùng (1) và vùng (2) là cơ
chế tạo thành dòng khuyếch tán các hạt đa số I
kt
và dòng trôi của các hạt thiểu số

tr
I đã trình bày ở phần trên.
0,2 0,3 0,6 U
AK
(V)
I
A
(mA)
(2) Ge
Si
-15 -10 - 5
20
40
80
100
60
Si
Ge
(1)
(3)

Hình 1 - 1a
Cơ chế đánh thủng ở vùng (3) : Khi U
AK
< 0 và có giá trị đủ lớn dòng điện
ngợc tăng đột ngột trong khi điện áp U
AK
không tăng. Tính chất chỉnh lu của
diode bị phá huỷ và có thể làm hỏng lớp tiếp xúc p - n. Có 2 cơ chế đánh thủng:
- Đánh thủng về nhiệt độ (T

o
): ở nhiệt độ cao tại miền p - n các hạt tải điện
không cơ bản đợc gia tốc bởi điện trờng mạnh, khi va chạm gây nên sự ion hoá
và tạo ra hiện tợng thác lũ, các hạt tải điện tăng lên ồ ạt làm I tăng đột biến, điều
đó lại làm T
o
tăng cứ nh vậy có thể làm hỏng lớp tiếp xúc
pn
.
- Đánh thủng vì điện (do 2 hiệu ứng): đánh thủng do ion hoá do va chạm
giữa các hạt thiểu số đợc gia tốc bởi điện trờng mạnh cỡ 10
5
V/cm với các
nguyên tử bán dẫn thờng xẩy ra ở các mặt tiếp xúc rộng (hiệu ứng Zener) và

3
hiệu ứng xuyên hầm (Tuner) xẩy ra ở các lớp tiếp xúc hẹp. Đó là hiện tợng nhảy
mức trực tiếp của điện tử hoá trị bên bán dẫn p xuyên qua hàng rào thế tiếp xúc
sang miền bán dẫn n.
Tính dẫn điện của diode cũng nh transistor thay đổi nhiều theo nhiệt độ.
Một số tham số cơ bản của diode bán dẫn.

- Các tham số giới hạn:
+ Điện áp ngợc cực đại: Thờng chọn U
ng max
= 0,8 U
đt

U
đt

là hiệu điện thế đánh thủng.
+ Dòng cho phép cực đại lúc mở : I
m max

+ Công suất tiêu hao cực đại : P
th max

+ Tần số giới hạn để còn tính chất chỉnh lu : f
max

- Các tham số định mức:
+ Điện trở 1 chiều : R
đ

A
AK
I
U
=

+ Điện trở vi phân (xoay chiều): r
đ
A
AK
dI
dU
=

+ Điện dung tiếp xúc
n

p

: C = C
kt
+ C
rào

C
kt
: Chỉ phụ thuộc vào điện áp thuận (cỡ vài PF).
C
rào
: Chỉ phụ thuộc vào điện áp ngợc (cỡ 0,2 PF).
1.3. Diode chỉnh lu
Dựa vào tính chất chỉnh lu (van) của lớp tiếp xúc
np

. Cơ chế tạo thành
dòng điện và đặc trng Von-ampe của diode chỉnh lu giống nh đối với lớp tiếp
xúc
np
đã khảo sát ở phần 1 và 2.
1.4. Diode ổn áp (Zener)
Khác với diode chỉnh lu, diode Zener thờng xuyên làm việc ở chế độ
phân cực ngợc. Dòng điện tạo nên nhờ hiệu ứng thác lũ và hiệu ứng đờng hầm.
Nó làm việc ở chế độ dòng lớn nên thờng là diode Silíc tiếp mặt.
- Đặc trng Von-Ampe của diode Zener nh hình 1- 1b.
Vùng (1) và (2) giống nh diode thờng, vùng (3) mới có ứng dụng quan
trọng.
- Các tham số cơ bản.

+ Điện áp ổn áp U
Z
: là điện áp phát sinh hiện tợng đánh thủng, nó
thờng ổn định trong khi làm việc.
+ Trở kháng động : Z
đ
=
Z
Z
dI
dU

Z
đ
càng nhỏ tính ổn định càng cao.

4

I
P
U
Z
' U
Z
U
Z
"
I
Z0
I

ZM
I
Z
I
I
(1)
(3)
U
I
Z0
I
ZM
I
Z
I
(2)
z
z
dz
dI
dU
Z =

Hình 1.1b
+ Điện trở tĩnh :
Z
Z
I
U
R =

+ Điện trở lối ra :
r
r
r
I
U
R


=
R
r
càng nhỏ càng tốt.
+ Hệ số ổn định :
z
z
z
z
U
dU
I
dI
Z =

Hệ số ổn định càng lớn càng tốt.
+ Hệ số nhiệt độ :
constI
dT
dU

U
Z
Z
Z
T
=
= .
1


Sự phụ thuộc của điện áp ổn định vào nhiệt độ có thể tính bằng công thức:
[
]
)(1
0 oZZ
TTUU

+
=


U
Z0
là điện áp ổn định của diode ở nhiệt độ T
o

+ Công suất tiêu tán cực đại P
max
: là công suất lớn nhất mà diode còn hoạt
động bình thờng.

1.5. Diode phát quang (LED)
Là loại diode phát sáng khi có dòng điện thuận chạy qua. Cơ chế phát sáng
có thể tóm tắt nh sau:
Khi có điện áp thuận đặt vào diode, hàng rào thế giảm tạo điều kiện cho
dòng điện chạy qua (gồm có dòng điện tử và lỗ trống nhng dòng điện tử là chủ
yếu). Điện tử từ miền n đợc tăng tốc chạy sang miền p tái hợp với lỗ trống, phần

5
năng lợng d đợc giải phóng dới dạng ánh sáng. Cờng độ sáng của LED tỉ lệ
với dòng điện chạy qua diode. Dòng cỡ vài mA đã phát rất mạnh ánh sáng bức xạ
của LED
Với những vật liệu khác nhau ánh sáng phát ra của LED cũng có màu sắc
khác nhau. Đặc trng Von-Ampe của LED ở vùng thuận và ngợc giống nh
diode thờng. Điện áp thuận của LED từ 1V đến 4V. Còn điện áp ngợc cỡ 5V
đến 50V.
1.6. Bộ hạn chế tín hiệu dùng diode
- Bộ hạn chế trên: Hình 1- 2a là sơ đồ mạch điện và dạng tín hiệu vào và ra
của bộ hạn chế.
Từ sơ đồ mạch điện ta thấy khi U
v
< E diode thông và tín hiệu ra giống nh
tín hiệu vào còn khi U
v
> E diode cấm và U
r
= E.

+ o
- o
U

vào
U
ra
D
E
R
U
ng
U
vào
E
E
t
t

U
đ
U
ra1
U
ra
U
max
U
ra2


Hình 1.2a

- Bộ hạn chế dới : Hình 1-3a là mạch điện và tín hiệu vào và ra của bộ hạn

chế dới.
Khi U
v
> E diode thông và U
r
giống nh U
v
. Khi U
v
< E diode cấm và
U
r
= E.

6
U
max
E+ 0,6V
t
E
U
ra1
U
ra2
t
U
ra
+ o
-
o

U
vào
D
E
R
U
ng

U
đ
U
vào
U
ra

Hình 1.3a
1.7. Bộ dịch mức điện áp 1 chiều
- Hạ thấp mức điện áp: Hình 1.4a là mạch điện và tín hiệu lối vào và lối ra
của bộ hạ mức điện áp.
t
U
v
U
U
r
o
o
o
o
Uv

- U
C
R
U
r
D
Q

t
-U
0,6
V
o


Hình 1.4a
Diode đợc phân cực thuận nên điện áp 1 chiều 0,6V U đặt vào điểm Q.
Do đó tín hiệu ra (gồm điện áp xoay chiều trên nền điện áp một chiều nh hình vẽ
1.4a).
- Nâng mức điện áp 1 chiều : Hình 1.5a là mạch điện và tín hiệu lối vào và

7
lối ra của bộ dịch mức điện áp. Giải thích tơng tự cho kết quả là điện áp lối ra
đợc nâng lên 1 lợng bằng
VU 6,0

so với tín hiệu vào.
U
r
t

U
o
U
V
o
o
o
o
Uv
+ U
C
R
Ur
D
P



t
- 0,6V
+U

Hình 1.5a

2. các mạch Chỉnh lu, vi phân và tích phân
Bộ chỉnh lu là bộ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều :
Nó dùng làm nguồn nuôi trong các thiết bị điện tử và công nghiệp.
Giả sử có một tín hiệu điều hoà
tUU
m

cos
=
qua một yếu tố phi tuyến, ở
lối ra ta sẽ có tín hiệu bao gồm thành phần 1 chiều U
o
và các thành phần điều hoà
với tần số bằng bội của

. Nếu dùng một bộ lọc để tách chỉ lấy thành phần 1
chiều ta sẽ có bộ chỉnh lu. Vậy cấu trúc bộ chỉnh lu gồm:
- Yếu tố phi tuyến: Có thể sử dụng một trong số các dụng cụ sau: Đèn điện
tử hai hay nhiều cực, đèn bán dẫn hai hay nhiều cực, đèn chứa khí
- Mạch lọc: Để tách lấy thành phần 1 chiều.
- Để có điện áp xoay chiều theo yêu cầu ngời ta dùng 1 biến thế điện để
đổi điện áp mạng điện thành điện áp phù hợp với yêu cầu.
Trong bài này ta chỉ xét đến bộ chỉnh lu dùng diode bán dẫn. Nguyên tắc
dựa vào hiệu ứng chỉnh lu (van) của lớp tiếp xúc
n
p

(dẫn điện tốt theo 1 chiều
và hầu nh cách điện theo chiều ngợc lại). Sau đây ta xét một vài sơ đồ chỉnh
lu dùng diode bán dẫn).
2.1. Chỉnh lu nửa chu kỳ
Đây là sơ đồ chỉnh lu đơn giản nhất đợc vẽ trên hình 1.6a
BT: là biến thế.
D : là diode bán dẫn, là phần tử phi tuyến.
C : Tụ điện tham gia bộ lọc để tách lấy thành phần 1 chiều.

8
D
CR
U
r
~
2
U
~
1
U
BT
~~

I
đ
U
2
U
R
khi có tụ
U
R
không có tụ
U
R
U
AK
t
t

Hình 1.6a
Hoạt động của bộ chỉnh lu:
- Xét khi cha có tụ C: U
2
ở nửa chu kỳ dơng U
AK
> 0 diode D thông.
Điện trở nội của diode
RR
d
+
<
< nên thế lối ra U
r
có giá trị gần bằng U
2
. Nửa
chu kỳ âm của U
2
thì U
AK
< 0 nên diode D cấm. Điện trở của diode RR
d

>>
nên U
r
0 (hình 1.6a).
- Trờng hợp lối ra của sơ đồ mắc thêm tụ C : Khi D thông (nửa chu kỳ

dơng của U
2
) U
r
tăng, tụ C nạp điện qua diode D rất nhanh vì hằng số thời gian

n
=
RC
d
+
.
khá nhỏ. Khi D cấm (nửa chu kỳ âm của U
2
) tụ C phóng điện qua R
vì
RR
d
>>
+
nên hằng số thời gian phóng
n
= RC rất lớn. Tụ C phóng chậm nên
thế U
r
bây giờ có dạng gần giống thế 1 chiều. Nếu chọn C càng lớn thì U
r
càng ít
mấp mô hơn.
2.2. Chỉnh lu cả chu kỳ

Để nâng cao hiệu suất của dòng điện xoay chiều và chất lợng của bộ chỉnh
lu ngời ta sử dụng bộ chỉnh lu 2 nửa chu kỳ (cả chu kỳ): Sơ đồ mạch và giản
đồ thời gian của U
21
và U
22
và U
r
đợc vẽ nh hình 1.7a.

9
~
~
~
V
A
B

t
U
22
t
U
ra
U
ra
khi có tụ
U
ra
không có tụ

t
U
21

Hình 1.7a

Hoạt động của sơ đồ đợc giải thích nh sau:
- Xét khi cha có tụ C: Tơng tự nh trên ta có:
Nửa chu kỳ dơng của U
21
so với điểm chung cũng là nửa chu kỳ âm của
U
22
diode D
1
thông, D
2
cấm dòng điện qua D
1
qua R và U
r
U
21
. Nửa chu kỳ
dơng của U
22
so với điểm chung cũng là nửa chu kỳ âm của U
21
diode D
1

cấm,
D
2
thông dòng điện qua D
2
qua R và U
r
U
22
. Vậy cả 2 nửa chu kỳ đều có dòng
điện qua R theo 1 chiều không đổi từ A đến B. Ta thấy trên hình vẽ U
r
đỡ mấp mô
hơn so với chỉnh lu nửa chu kỳ.
- Khi có tụ C: Lý luận tơng tự nh chỉnh lu nửa chu kỳ. Lúc nạp tụ C có
hằng số thời gian nhỏ lúc phóng có hằng số thời gian lớn nên U
r
phẳng hơn.

10
Chỉnh lu cả chu kỳ ta tận dụng đợc hiệu suất dòng điện cả chu kỳ và U
r

ít mấp mô hơn nhng nó có nhợc điểm là cuộn thứ cấp của biến thế có số vòng
gấp đôi. Để khắc phục nhợc điểm này ngời ta sử dụng mạch chỉnh lu cầu.
2.3. Chỉnh lu cầu
Sơ đồ mạch điện chỉnh lu cầu và giản đồ thời gian của U
2
và U
r

biểu diễn
trên hình 1.8a.
~
~

t
U
2
t
U
ra
U
ra
khi có tụ
U
ra
không có tụ

Hình 1.8a

Trong từng nửa chu kỳ của U
2
một cặp diode có Anốt dơng nhất và Katốt
âm nhất mở cho dòng điện 1 chiều ra R, cặp diode còn lại đóng và chịu điện áp
ngợc cực đại bằng biên độ U
2m
.
Giả sử nửa chu kỳ dơng của U
2
cặp diode D

1
D
3
mở, cặp diode D
2
D
4
đóng,
nửa chu kỳ cho dòng điện qua R từ A đến B. Nửa chu kỳ âm của U
2
cặp diode
D
1
D
3
đóng, cặp diode D
2
D
4
mở cho dòng điện qua R theo chiều không đổi.
Ưu điểm của sơ đồ cầu là điện áp ngợc đặt vào một diode đóng chỉ bằng
nửa so với 2 sơ đồ trên. Kết cấu thứ cấp biến áp đơn giản.
2.4. Bộ nhân thế
Là mạch điện mà điện áp lối ra là bội số của điện áp lối vào. Sau đây ta

11
giải thích hoạt động của 1 mạch nhân thế đơn giản (hình 1.9a).
~ U
2
~ U

1
U
R
1
+

2
+

R
t
C
C
D
2
D
1

Hình 1.9a
Đây là mạch nhân đôi thế
Nửa chu kỳ dơng (+) của U
2
diode D
1
thông nạp điện cho C
1
(dấu nh
hình vẽ) và C
1
có hiệu điện thế là U

2
.
Nửa chu kỳ âm (
) của U
2
diode D
2
thông nạp điện cho C
2
(dấu nh hình
vẽ) và C
2
có hiệu điện thế là U
2
, do đó lối ra ta thu đợc điện áp gấp đôi điện áp
lối vào.
Nếu có n tầng nh trên thì điện áp ra sẽ là 2nU
2
sơ đồ nguyên lý đợc vẽ
trên hình 1.10a.
~
~

U
R

D
t
D
1

U
1
C
1
C
2


+
U
2

+

+

+
o


o
o



o
Tần
g
thứ nhất

Tần
g
thứ n








Hình 1.10a
2.5. Mạch vi phân và tích phân
- Mạch vi phân : Trên hình 1.11a nếu thoả mãn điều kiện: RC << 1 thì
điện áp ra bằng vi phân điện áp vào.

12

URC
dU
dt
r
v
=

U
L
R
dU
dt

r
v
= .



Hình 1.11a

Còn nếu
RC >> 1 thì mạch này trở thành mạch truyền.
- Mạch tích phân : Hình 1.12a là mạch tích phân.
Nếu thoả mãn điều kiện
RC >> 1 thì U
r
bằng tích phân U
v
.
U
R
c
Udt
rv


1

Ngoài mạch vi phân tích phân dùng phần tử R và C còn có thể dùng phần
tử R và L. Cách tính toán tơng tự nh trên cũng cho ta kết quả nh mạch RC.

U

RC
Udt
rv
=

1

U
R
L
Udt
rv
=





Hình 1.12a

13

Phần thực nghiệm
A. Thiết bị sử dụng:
1. Thiết bị chính cho thực tập tơng tự (Khối đế nguồn)
2.
Panel thí nghiệm AE - 101N về diode (Gắn lên khối đế nguồn).
3.
Dao động ký 2 chùm tia.
4.
Dây nối cắm 2 đầu.
B. Cấp nguồn và nối dây
Panel thí nghiệm AE - 101N chứa 5 mảng sơ đồ A1- 1 A1- 5, với các
chốt cắm nguồn riêng. Khi sử dụng mảng nào thì cấp nguồn cho mảng sơ đồ đó.
Đất (GND) của các mảng sơ đồ đã đợc nối sẵn với nhau. Do đó chỉ cần nối đất
chung cho toàn khối.
1. Bộ nguồn chuẩn DC POWER SUPPLY của thiết bị cung cấp các điện áp
ổn áp
5V, 12V.
2. Bộ nguồn điều chỉnh DC ADJUST POWER SUPPLY của thiết bị cung
cấp các giá trị điện áp một chiều 0 +15V và 0
15V. Khi vặn các biến trở

chỉnh nguồn, cho phép định giá trị điện áp cần thiết. Sử dụng đồng hồ đo thế DC
trên thiết bị chính để xác định điện áp đặt.
3. Khi thực tập, cần nối dây từ các chốt cấp nguồn của khối đế tới trạm
nguồn của mảng sơ đồ cần khảo sát. (Chú ý
: Cắm đúng phân cực của nguồn và
đồng hồ đo)
C. Các bài thực tập
1. Đặc trng của diode
Thí nghiệm với các diode thực hiện trên mảng sơ đồ hình A1- 1
DIODE CHARACTERISTICS: Các đặc trng của diode


14

1.1. Si - diode (Silicon Diode).
Nhiệm vụ:
Sinh viên xác định bằng thực nghiệm các đặc trng Volt - Ampere của Si -
Diode. Dựa trên kết quả, nêu đặc điểm mắc Si - Diode trong sơ đồ điện tử.
Các bớc thực hiện:
1.1.1. Si - Diode với phân cực thuận:
1.1.1.1
Dùng dây nối A với A1. Nối nguồn +12V với chốt V cho mảng sơ
đồ A1-1 để mắc phân cực thuận cho diode D1 trong mảng sơ đồ A1-1 nh hình
A1- 1a1.
1.1.1.2 Mắc các đồng hồ đo :
- Đồng hồ đo sụt thế trên Diode: Nối các chốt đồng hồ đo (V) của mạch
A1-1 với đồng hồ đo thế hiện số DIGITAL VOLTMETER của thiết bị chính.
Khoảng đo đặt ở 20V.
- Đồng hồ đo dòng qua diode: Nối các chốt đồng hồ đo (mA) của mạch A1-
1 với đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL mA METER của thiết bị chính. Khoảng

đo đặt ở 20mA.
(Chú ý
: Cắm đúng phân cực của nguồn và đồng hồ đo).
1.1.1.3 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Vặn biến trở P1 cực đại. Ghi
giá trị dòng chảy qua diode I
F
và sụt thế U
F
trên diode vào bảng A1-1.
1.1.1.4 Giảm từng bớc biến trở P1. Tại mỗi bớc, ghi giá trị dòng chảy
qua và sụt thế trên diode vào bảng A1-1. Chú ý xác định giá trị ngỡng mà tại đó
dòng qua diode đo có sự thay đổi đột ngột.

15
Bảng A1- 1
I
F

U
F

1.1.2. Si - Diode với phân cực ngợc:
1.2.2.1
Nối nguồn +12V với chốt V cho mảng sơ đồ A1- 1 để mắc phân cực
ngợc cho diode D1 trong mảng sơ đồ A1- 1 nh hình A1- 1a2.
Đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL mA METER của thiết bị chính. Khoảng
đo đặt ở 2mA.
1.2.2.2 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Vặn biến trở P1. Ghi giá trị
dòng chảy qua diode I
R

và sụt thế U
R
trên diode theo các giá trị thế khi vặn P1.
Ghi kết quả vào bảng A1-2.
Chú ý
: Với Diode silic, dòng ngợc cỡ nA, nên có thể không đo đợc
bằng cách đơn giản.
Bảng A1- 2
I
R

U
R


1.1.3. Với kết quả đo đợc trên bảng A1- 1 và 1.2, vẽ đồ thị biểu diễn
đặc trng volt- Ampere của Si - Diode I = f(V), trong đó dòng I biểu diễn theo
trục y và thế V biểu diễn theo trục
x. Nhánh thuận vẽ ở góc +x, +y, nhánh ngợc
vẽ ở góc
x, y. (Vẽ đồ thị vào trong bài báo cáo).
1.1.4. Nhận xét kết quả về đặc điểm mắc thuận - ngợc của Si - Diode

16
và đặc trng Volt- Ampere của Si - Diode
1.2. Ge - Diode (Germanium Diode)
Nhiệm vụ:
Sinh viên xác định bằng thực nghiệm các đặc trng Volt - Ampere của Ge
- Diode. Dựa trên kết quả, nêu đặc điểm nối Ge - Diode trong sơ đồ điện tử.
Các bớc thực hiện:

1.2.1. Ge - Diode với phân cực thuận:
1.2.1.1
Dùng dây nối A với A2. Nối nguồn +12V với chốt V cho mảng sơ
đồ A1-1 để mắc phân cực thuận cho diode D2 trong mảng sơ đồ A1- 1 nh hình
A1- 1b1.
1.2.1.2 Mắc các đồng hồ đo :
- Đồng hồ đo sụt thế trên Diode: Nối các chốt đồng hồ đo (V) của mạch
A1-1 với đồng hồ đo thế hiện số DIGITAL VOLTMETER của thiết bị chính.
Khoảng đo đặt ở 20V.
- Đồng hồ đo dòng qua diode: Nối các chốt đồng hồ đo (mA) của mạch
A1-1 với đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL mA METER của thiết bị chính.
Khoảng đo đặt ở 20mA.
(Chú ý
: Cắm đúng phân cực của nguồn và đồng hồ đo).
1.2.1.3 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Vặn biến trở P1 cực đại.
Ghi giá trị dòng chảy qua diode I
F
và sụt thế U
F
trên diode vào bảng A1-3.

1.2.1.4 Giảm từng bớc biến trở P1. Tại mỗi bớc, ghi giá trị dòng chảy
qua và sụt thế trên diode vào bảng A1-3. Chú ý xác định giá trị ngỡng mà tại đó

17
dòng qua diode đo có sự thay đổi đột ngột.
Bảng A1- 3
I
F

U
F


1.2.2. Ge - Diode với phân cực ngợc:
1.2.2.1
Nối nguồn - 12V với chốt V cho mảng sơ đồ A1- 1 để mắc phân
cực ngợc cho diode D2 trong mảng sơ đồ A1- 1 nh hình A1 - 1b2.
Đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL mA METER của thiết bị chính.
Khoảng đo đặt ở 2mA.
1.2.2.2 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Vặn biến trở P1. Ghi giá trị
dòng chảy qua diode I
R
và sụt thế U
R
trên diode theo các giá trị thế khi vặn P1.
Ghi kết quả vào bảng A1-4.
Chú ý
: Với Ge - Diode có dòng ngợc lớn hơn Si - Diode nên có thể đo
đợc bằng cách đơn giản. Đặc biệt khi làm nóng diode.
Bảng A1- 4
I
R

U
R


1.2.3. Với kết quả đo đợc trên bảng A1- 3 và 1.4, vẽ đồ thị biểu diễn đặc
trng volt- Ampere của Ge - Diode I = f(V), trong đó dòng I biểu diễn theo trục y

và thế V biểu diễn theo trục
x. Nhánh thuận vẽ ở góc
x
+
,
y
+
, nhánh ngợc vẽ ở
góc
x
, y .
1.2.4. Nhận xét kết quả về đặc điểm mắc thuận - ngợc cho Ge - Diode
và đặc trng Volt - Ampere của Ge - Diode. So sánh các đặc trng V - A giữa
Ge - Diode và Si - Diode.
1.3. Diode ổn áp (Zener Diode).
Nhiệm vụ:
Sinh viên xác định bằng thực nghiệm các đặc trng Volt - Ampere của
Zener - Diode. Dựa trên kết quả, nêu đặc điểm mắc Zener - Diode trong sơ đồ
điện tử.
Các bớc thực hiện:
1.3.1. Zener - Diode với phân cực thuận:
1.3.1.1
Dùng dây nối A với A3. Nối nguồn 0 +15V với chốt V cho mảng

18
sơ đồ A1-1 để mắc phân cực thuận cho diode D3 trong mảng sơ đồ A1-1 nh
hình A1-1c1.
1.3.1.2 Mắc các đồng hồ đo :
- Đồng hồ đo sụt thế trên Diode: Nối các chốt đồng hồ đo (V) của mạch
A1-1 với đồng hồ đo thế hiện số DIGITAL VOLTMETER của thiết bị chính.

Khoảng đo đặt ở 20V.
- Đồng hồ đo dòng qua diode: Nối các chốt đồng hồ đo (mA) của mạch
A1-1 với đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL mA METER của thiết bị chính.
Khoảng đo đặt ở 20mA.
(Chú ý
: Cắm đúng phân cực của nguồn và đồng hồ đo).
1.3.1.3 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Chỉnh nguồn để có
V = +12V. Vặn biến trở P1 cực đại. Ghi giá trị dòng chảy qua diode I
F
và sụt thế
U
F
trên diode vào bảng A1-5.
1.3.1.4 Giảm từng bớc biến trở P1. Tại mỗi bớc, ghi giá trị dòng chảy
qua và sụt thế trên diode vào bảng A1-5. Chú ý xác định giá trị ngỡng mà tại đó
dòng qua diode đo có sự thay đổi đột ngột.


Bảng A1- 5
I
F

U
F


1.3.2. Zener - Diode với phân cực ngợc:
1.3.2.1
Nối nguồn 0: -15V với chốt V cho mảng sơ đồ A1- 1 để mắc phân
cực ngợc cho diode D3 trong mảng sơ đồ A1- 1 nh hình A1 - 1c2.

19
Đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL mA METER của thiết bị chính. Khoảng
đo đặt ở 20mA.
1.3.2.2 Đặt thế nguồn nuôi DC là 12V . Vặn biến trở P1 để dòng qua
D3 ~ 5mA. Giảm thế nuôi xuống dới
8V2. Sau đó vặn biến trở chỉnh nguồn
thay đổi theo từng bớc
9V, 10V, 11V, 12V, 13V, 14V, 15V. ứng với
mỗi giá trị V, ghi giá trị dòng chảy qua I
R
và sụt thế U
R
trên D3 vào bảng A1-6.
Bảng A1- 6
V
V2 9V 10V 11V 12V 13V 14V 15V
I
R

U
R


1.3.2.3
Với kết quả đo đợc trên bảng A1- 5 và 1.6, vẽ đồ thị biểu diễn
đặc trng volt- Ampere của Zener - Diode I = f(V), trong đó dòng I biểu diễn
theo trục y và thế V biểu diễn theo trục
x. Nhánh thuận vẽ ở góc
x

+
,
y+
, nhánh
ngợc vẽ ở góc
x

,
y
.
1.3.2.4 Từ kết quả đo trên, tính hệ số ổn áp của Zener:



=(%)

=

1.3.3. Nhận xét kết quả:
-
Đặc điểm mắc thuận - ngợc và vai trò ổn áp của Zener - Diode.
- Đặc trng V - A của Zener - Diode.
- So sánh các đặc trng V - A giữa Zener - Diode và Si - Diode. Vai trò
ổn áp của Zener - Diode.
1.4. Diode phát quang (Led)
Nhiệm vụ:
Sinh viên xác định bằng thực nghiệm các chế độ nối LED để chỉ thị các
trạng thái điện tử.
Các bớc thực hiện:
1.4.1.

Nối chốt cấp nguồn V của mảng sơ đồ A1-1 với nguồn điều chỉnh
0 +15V của khối thiết bị chính. Đặt thế nguồn cấp ở +12V.
1.4.2. Mắc các đồng hồ đo :
- Đồng hồ đo sụt thế trên LED : Nối các chốt đồng hồ đo (V) của mạch
Giá trị thay đổi thế ra trên Zener
ì
100
Khoản
g
tha
y
đổi thế vào đợc chọn

20
nguồn với đồng hồ đo thế hiện số DIGITAL VOLTMETER của thiết bị chính.
KHoảng đo đặt ở khoảng 20V.
- Đồng hồ đo dòng qua LED : Nối các chốt đồng hồ đo (mA) của mạch
nguồn với đồng hồ đo dòng hiện số DIGITAL METER V- A của thiết bị chính.
Khoảng đo ở 20mA.
(Chú ý
: Cắm đúng phân cực của nguồn và đồng hồ đo).
1.4.3. Dùng dây nối A với A4 để mắc phân cực thuận cho LED màu đỏ
D4 nh hình A1-1d. Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính.



1.4.4. Vặn biến trở P1 để dòng chảy qua LED là 16mA. Ghi giá trị dòng
vào bảng A1-7.
1.4.5. Giảm thế nuôi (vặn biến trở nguồn) cho đến khi LED tắt hẳn, sau đó
tăng thế dần thế cho đến khi LED sáng. Ghi giá trị thế và dòng đo đợc tơng

ứng vào bảng A1-7.
1,4.6. Thay đổi LED đỏ bằng LED xanh (D5), vàng (D6), cam (D7), khi
nối lần lợt các chốt A với A5, A6, A7. Lặp lại bớc 4, 5. Ghi giá trị dòng điện
chảy qua LED: I
2
, I
3
, I
4
và sụt thế trên LED: V
2
, V
3
, V
4
vào các bảng A1-7 cho
các LED màu tơng ứng.
1.4.7. Căn cứ kết quả ghi trong các bảng. So sánh dòng và thế sử dụng cho
mỗi loại LED.



21
Bảng A1-7
LED đỏ
Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V

Dòng qua LED - I
1

Sụt thế trên LED -V
1


LED xanh
Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V

Dòng qua LED - I
1


Sụt thế trên LED -V
1


LED vàng
Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V

Dòng qua LED - I
1


Sụt thế trên LED -V
1

LED cam
Điểm bắt đầu sáng Sáng trung bình Sáng rõ
Thế nuôi +V

Dòng qua LED - I
1


Sụt thế trên LED -V
1



2. Bộ hạn chế và dịch mức tín hiệu dùng diode
Sơ đồ thí nghiệm về dịch mức và hạn chế tín hiệu đợc thực hiện trên
mảng sơ đồ hình A1-2.
BIASED CLIPPER & CLAMPER: Bộ hạn chế và dịch mức


22
2.1. Bộ hạn chế tín hiệu (Biased clipper)
Nhiệm vụ
:
Sinh viên hiểu nguyên lý mạch hạn chế biên độ tín hiệu đơn giản dùng
diode.
Các bớc thực hiện:
2.1.1. Hạn chế phần dơng của tín hiệu
2.1.1.1
Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0 +15V) từ thiết bị chính với chốt
V của mảng Sơ đồ A1-2. Vặn biến trở nguồn về 0. (Chú ý

: Cắm đúng phân cực
của nguồn và đồng hồ đo).
Nối chốt 1 với chốt U (hình A1-2a) để tạo sơ đồ hạn chế phần dơng của
tín hiệu.
2.1.1.2 Đặt máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR của thiết bị
chính ở chế độ:
- Phát dạng sin (công tắc FUNCTION ở vị trí vẽ hình sin), tần số 1KHz
(công tắc khoảng RANGE ở vị trí 1K và chỉnh bổ sung biến trở chỉnh tinh
FREQUENCY).
- Biên độ ra
5V từ đỉnh tới đỉnh (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE).
- Nối tín hiệu từ máy phát xung với lối vào IN(A) của mạch A1-2 (hình
A1-2a).
2.1.1.3 Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký kênh 1 ở 1V/cm, thời
gian quét ở 1ms/cm. Chỉnh cho cả 2 tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dới
của màn dao động ký.
Nối kênh 1 dao động ký vào lối vào A. Nối kênh 2 dao động ký vào lối ra C.
2.1.1.4 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Tăng dần thế V theo các

23
giá trị V = 0,25V; 1V; 2V và 4V. Vẽ dạng tín hiệu ra và đo biên độ của chúng.
2.1.1.5 Trên cơ sở đặc tính dẫn dòng của diode khi phân cực thuận, giải
thích nguyên tắc hạn chế biên độ tín hiệu bằng sơ đồ diode.
2.1.2. Hạn chế phần âm của tín hiệu
2.1.2.1
Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0 15V) từ thiết bị chính với chốt
V của mảng Sơ đồ A1-2. Vặn biến trở nguồn về 0. Nối chốt 2 với U (hình A1-2b)
để tạo sơ đồ hạn chế phần âm tín hiệu.
2.1.2.2 Bật điện cho thiết bị chính. (Tăng dần thế V theo các giá trị,
V =

0,25V; 1V; 2V và 4V. Vẽ dạng tín hiệu ra và đo biên độ của chúng.

2.1.2.3 Trên cơ sở đặc tính dẫn dòng của diode khi phân cực thuận, giải
thích nguyên tắc hạn chế biên độ tín hiệu bằng sơ đồ diode.
2.2. Bộ dịch mức tín hiệu dùng diode (Biased clamper)
Nhiệm vụ
:
Sinh viên hiểu nguyên lý mạch dịnh mức một chiều đơn giản dùng diode
không làm thay đổi dạng tín hiệu.
Các bớc thực hiện:
2.2.1. Dịch mức dơng của tín hiệu
2.2.1.1
Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0 +15V) từ thiết bị chính với chốt
V của mảng Sơ đồ A1-2. Vặn biến trở nguồn về 0. (Chú ý
: Cắm đúng phân cực
của nguồn và đồng hồ đo). Nối chốt 2 với U (hình A1-2c) để tạo sơ đồ dịch mức
dơng cho tín hiệu.
2.2.1.2 Đặt chế độ cho máy phát tín hiệu FUNCTION GENERATOR của
thiết bị chính ở chế độ:

24
- Phát dạng sin (công tắc FUNCTION ở vị trí vẽ hình sin).
- Tần số 1KHz (công tắc khoảng RANGE ở vị trí 1K và chỉnh bổ sung biến
trở chỉnh tinh FREQUENCY).
- Biên độ ra
5V từ đỉnh tới đỉnh (chỉnh biến trở biên độ AMPLITUDE).
- Nối tín hiệu từ máy phát xung với lối vào IN(B) của mạch A1-2 (hình
A1-2a).

A

2.2.1.3 Đặt thang đo thế lối vào của dao động ký kênh 1 ở 1V/cm, thời gian
quét ở 1ms/cm. Chỉnh cho cả 2 tia nằm giữa khoảng phần trên và phần dới của
màn dao động ký để dễ quan sát.
Nối kênh 1 dao động ký vào lối vào B. Nối kênh 2 dao động ký vào lối ra C.
2.2.1.4 Bật điện nguồn nuôi cho thiết bị chính. Tăng dần thế V theo các giá
trị V = 0,25V; 1V; 2V và 4V. Vẽ dạng tín hiệu ra và đo biên độ của chúng. Xác
định và vẽ giá trị đờng cơ bản (trung bình) của tín hiệu ra.
2.2.1.5 Trên cơ sở đặc tính dẫn dòng của diode khi phân cực thuận, giải
thích nguyên tắc dịch mức tín hiệu bằng sơ đồ diode.
2.2.2. Dịch mức phần âm của tín hiệu
2.2.2.1
Cấp nguồn DC điều chỉnh (từ 0 15V) từ thiết bị chính với chốt
V của mảng Sơ đồ A1-2. Vặn biến trở nguồn về 0. Nối chốt 1 với U (hình A1-2d)
để tạo sơ đồ dịch mức phần âm cho tín hiệu.
2.2.2.2 Bật điện cho thiết bị chính. (Tăng dần thế V theo các giá trị, V =
0,25V;
1V; 2V và 4V. Vẽ dạng tín hiệu ra và đo biên độ của chúng. Xác định
và vẽ giá trị đờng cơ bản (trung bình) của tín hiệu ra.

25
2.2.2.3 Trên cơ sở đặc tính dẫn dòng của diode khi phân cực thuận, giải
thích nguyên tắc dịch mức biên độ tín hiệu bằng sơ đồ diode.
3. Sơ đồ chỉnh lu và bộ lọc nguồn
Thí nghiệm về chỉnh lu và bộ lọc đợc thực hiện trên mảng sơ đồ hình A1-3
RECTIFIER & FILTER : Bộ chỉnh lu và bộ lọc

3.1. Sơ đồ chỉnh lu một nửa chu kỳ
Nhiệm vụ
: