tìm hiểu kiến thức các linh kiện bán dẫn trong thực tế

1
S GIÁO DC VÀ ÀO TO LÀO CAI
Trng THPT s 2 TP Lào Cai
====== * * * ======






SÁNG KIN KINH NGHIM
Tên đ tài :

" Tìm hiu kin thc các linh kin bán dn trong thc t”

H tên :
Lng Vn Thng
n v : T vt lý – Công ngh
Trng THPT s 2 TP Lào Cai

Nm hc : 2010 – 2011





2


PHN 1
T VN 


Môn công ngh là mt phân môn có s gi thc thc hành tng đi nhiu
và nó cng là phân môn ph tr cho các môn hc chính . T tng suy ngh ca hc
sinh ch tp chung vào các môn chính đ thi vào các trng đi hc . Còn hc môn
công ngh ch là đ hoàn thành chng trình và đ đim đ d thi tt nghip . Cho
nên vic ging dy môn này thc s là khó khn khi lên lp nu giáo viên qun lý lp
không tt và không đi mi phng pháp khi ging dy . Trong chng trình có rt
nhiu bài thc hành gn gi vi thc t nu giáo viên không thng xuyên t chc
các gi thc hành mà li tng vic dy lý thuyt thì các em thc s là chán hc môn
này .
Vì l đó trong quá trình ging dy môn công ngh tuy kinh nghim
cha có nhiu nhng tôi mnh dn đa ra mt s ý kin mang tính đi mi

phng pháp ging dy sao cho khi dy hc môn công ngh hc sinh s
hng thú hn và tích cc hn, Vi tiêu đ “Giúp hc
tìm hiu kin thc các
linh kin bán dn trong thc t”
Ý kin ca tôi đa ra tuy cha đc sâu sc nhng cng phn nào nói
nên đc nhng vn đ cn khc phc và cn vn dng trong quá trình
ging dy môn công ngh . Mong các đng chí đng nghip tham gia góp ý
kin xây dng cho bài sáng kin kinh nghim ca tôi đc chn vn hn .
Tôi xin chân thành cm n






3

I - C s lý lun :
:
Trong quá trình ging dy, khi tip xúc vi hc sinh , yêu cu hc sinh phi hiu các
thit b đin nào trong thc t hay phi s dng linh kin bán dn . Các em rt lúng túng,
s st khi phi k tên các thit b đin trong gia đình có dùng linh kin bán dn và ti sao
phi dùng dùng chúng . Nm bt đc tình hình đó nên vic ch đng ca ngi giáo
viên phi hng dn ch bo các em nm bt kin thc thc t chu đáo, c th nhng yêu
cu nh trên trong tng tit dy . Sau mi bài dy cn có kim tra, đánh giá rút kinh
nghim .
II- c s thc tin
:
Qua ging dy nhiu nm  lp 12 cho thy đ hc sinh hiu rõ công dng, ng
dng ca linh kin bán dn đi vi tng lnh vc thì ta phi giúp các em tìm hiu và

nghiên cu thêm các ni dung sau:
1- Khái nim v linh kin bán dn.
2- Các phn t bán dn.
3- Kim tra đánh giá hc sinh.
III- i tng nghiên cu
: Hc sinh lp 12
IV- Thi gian thc hin
: Hc k I nm hc 2010-2011 .
















4


PHN II
CÁC NI DUNG  TÀI

2.1 -KHÁI NIM V CHT BÁN DN
2.1.1 Khái nim
Cht bán dn là cht trung gian gia cht dn đin và cht cách đin. Cht bán dn
thng gp trong k thut là Gécmany (Ge), Silíc (Si), Indi (In)…


2.1.2 c đim ca cht bán dn.
- in tr ca cht bán dn gim khi nhit đ tng và ngc li.
- in tr ca cht bán dn thay đi theo đ tinh khit ca cht bán dn do đó nu
pha tp cht vào trong cht bán dn thì có th thay đi đc đin tr ca cht bán dn.
- Giá tr đin tr ca cht bán dn thay đi theo cng đ ca ánh sáng chiu vào.

2.2. CÁC PHN T BÁN DN
2.2.1. Các cht bán dn thông dng. Ge
1. Cht bán dn loi P (Positive)
(Còn đc gi là bán dn dng hay bán dn l trng)

- Nu pha vào tinh th Ge tinh khit 1 lng
nh In, (cht In có 3 đin t hoá tr lp ngoài Ge In Ge
cùng) thì s tng mt đ l trng lên rt nhiu
trong mng tinh th.
- Trong mng tinh th Ge - In mi nguyên t
ca In liên kt vi 4 nguyên t Ge xung quanh Ge In
bng 3 vòng liên kt, nên còn thiu 1 đin t,
tc là nó đã d ra 1 l trng. Vy l trng này
không phi do 1 đin t tách ra khi vòng liên Mng tinh th Ge - In
kt mà do có s pha trn ca tp cht.
- Cht bán dn có mt đ l trng nhiu hn
hn mt đ đin t t do nên cht bán dn này

gi là cht bán dn l trng
Ge

2. Cht bán dn loi N (Negative)
(Còn đc gi là bán dn âm hay bán dn đin t)
- Nu pha vào tinh th Ge tinh khit 1 lng Ge As Ge
nh As, (cht As có 5 đin t hoá tr lp ngoài
cùng) thì s tng mt đ đin t lên rt nhiu
trong mng tinh th.
- Trong mng tinh th Ge - As mi nguyên t Ge As
ca As liên kt vi 4 nguyên t Ge xung quanh
bng 4 vòng liên kt, nên còn tha 1 đin t th
Mng tinh th Ge - As
L

tr

ng



i

nt

i
nt


5
5 liên kt yu t vi ht nhân và d dàng tách ra khi liên kt. Vy đin t này là do có
s pha trn ca tp cht.
- Cht bán dn có mt đ đin t nhiu hn hn mt đ l trng nên cht bán dn này gi
là cht bán dn đin t

2.2.2 Diode (đit) bán dn
1. Cu to
a. Ký hiu và hình dng ca it
* Ký hiu * Hình dng

K
A
D
D1
DIODE

A
K

b. Cu to
- it có cu to gm 2 ming bán dn loi P và N ghép li vi nhau.  gia 2 cht bán
dn hình thành lp tip giáp P - N.  điu kin bình thng thì lp tip giáp nh hàng rào
ngn cách không cho đin t và l trng tái hp vi nhau.
-  hình v kí hiu quy c: đu P ca ming
ghép gi là Ant (A), đu N ca ming ghép
gi là Katt (K).

Lp tip giáp
N
P

2. c tính Vôn - Ampe.
* Khái nim: Biu th quan h bng đ th gia dòng đin chy qua it và đin áp
đt gia Ant và Katt ca it đó.
*  th

- Phân cc thun: t dng ngun vào
dng ca iôt (Anôt), còn âm ngun vào âm
ca iôt (Ktôt), lúc này đit m cho dòng
đin chy qua.
- Phân cc ngc: t dng ngun vào âm
ca iôt (Ktôt), còn âm ngun vào dng ca
iôt (Anôt), lúc này đit khoá không cho
dòng đin chy qua.


6
Ith
1
2
3
4
5
Uth
Ung Ungmax Ung cp 0

D
R
U
+
V1
10V
R11k
D1
DIODE


D
R
U
+
V1
10V
R11k
D1
DIODE


* Nhánh Thun:
Um
Ing
- Phân áp thun, it m cho dòng đin chy qua.
- Khi đt 1 đin áp là Um vào it thì đng đc tính có dng Parabol (1).
- Khi tng đin áp thun thì đng đc tính gn nh đng thng (2)
Lúc này đin tr thun ca it rt nh.
* Nhánh ngc:

- Phân áp ngc, it khoá, ch có dòng đin rò rt nh chy qua.
- Khi tng đin áp ngc thì dòng rò tng chm. Khi đin áp ngc  mc cho phép thì
dòng rò gn nh không đi, đng đc tính là đng (3)
- Khi tng đin áp ngc đn giá tr Umax thì dòng rò tng nhanh (4) và cui cùng it
b đánh thng (5)
* Kt lun: - Mun it m thì phân cc thun
- Mun it khóa thì phân cc ngc bng cách đt đin áp ngc lên D
nhng không đt đin áp quá ln s phá hng D.

3. Tính chnh lu ca it bán dn.
- Chuyn tip P - N là b phn quan trng nht ca tip xúc gia 2 bán dn khác loi.
Tu theo đin áp đt vào theo chiu thun hay ngc mà nó có đc tính khác nhau.
+ Khi phân cc thun, chuyn tip P - N hp, đin tr R nh, dòng đin I ln và tng
nhanh theo đin áp U.
+ Khi phân cc nghch, chuyn tip P - N m rng, đin tr R rt ln, dòng đin rt nh
và ít thay đi theo đin áp U.
- Nh vy: Chuyn tip P - N dn đin theo 2 chiu không ging nhau, nu có đin áp
xoay chiu đt vào thì nó ch dn đin ch yu theo 1 chiu.
Ta gi đó là tính cht van hay đc tính chnh lu ca it.

4. c tính k thut.
Mt it có các thông s k thut cn bit khi s dng là:
+ Cht bán dn dùng đ ch to.
+ Dòng đin thun - nghch cc đi
+ Dòng đin bão hoà


7
+ in áp nghch cc đi.

5. Cách th it
* Kim tra cht lng it: Dùng đng h vn nng (thang đo đin tr) hoc đng h
Ômmét đ kim tra
- Cách th:
+ Vn núm xoay v R x 1
+ u 2 que đo vi 2 cc it. Ln lt đo đu que đo đ tìm đc 2 giá tr đin tr
khác nhau.
+ in tr có giá tr khong vài trm kilô ôm gi là đin tr ngc Rng
+ in tr t vài chc đn vài trm ôm có khi ti vài KΩ gi là đin tr thun Rth
- Kt lun:
+ Rng càng ln hn so vi Rth càng tt
+ Nu Rng ≈
Rth thì it b hng

* Xác đnh cc cho it
Nu it còn tt nhng không có ký hiu đ phân bit cc thì dùng đng h vn nng
(thang đo đin tr) hoc đng h Ômmét đ xác đnh.
- Vn núm xoay v R x 1
- u 2 que đo vi 2 cc đ phân cc cho it
- Nu giá tr đin tr đo đc khong vài trm kilô ôm thì có ngha là lúc này đit đang
đc phân cc ngc. Ta kt lun:
Chân đu v phía cc dng pin trong đng h là cc âm it (K)
Chân đu v phía cc âm pin trong đng h là cc dng it (A)

- Ngc li: Nu giá tr đin tr đo đc ch khong vài chc đn vài trm ôm thì có
ngha là lúc này đit đang đc phân cc thun. Ta kt lun:

Chân đu v phía cc dng pin trong đng h là cc dng it (A)
Chân đu v phía cc âm pin trong đng h là cc âm it (K)
ánh du các cc đ thun li trong quá trình làm vic sau này.

6. Các loi iôt khác
a. it Zener
- it Zener có cu to ging it thng nhng các cht bán dn đc pha tp cht vi
t l cao hn đit thng. it zener thng đc s dng trong các mch n áp.
- Ký hiu: Hình dng

P
N
D1
ZENER

P N P N
b. it phát quang (LED)
-  mt s cht bán dn đc bit khi có dòng đin đi qua thì có hin tng phát ra ánh
sáng (bc x quang)


8
- Tu theo cht bán dn mà ánh sáng phát ra có màu khác nhau. Da vào tính cht này
ngi ta ch to ra các đèn LED khác nhau.
- Ký hiu:

A
K
D1
LED1

c. it bin dung
- Là loi linh kin bán dn 2 cc có chuyn tip P - N đc ch to 1 cách đc bit sao
cho đin dung ca nó thay đi nhiu theo đin áp ngc đt vào.
- ng dng: mch t đng điu chnh tn s cng hng, trong các b khuch đi tn s
hoc nhân tn…
- Ký hiu:

AK
D2
VARACTOR


d. it Tunen
- Là loi linh kin bán dn 2 cc có chuyn tip P - N có nng đ tp cht cao.
- ng dng: Dùng trong các mch khuch đi, to dao đng siêu cao tn.
- Ký hiu:

A
K
D2
DIODE



2.2.3. Tranzitor
1. Cu to
- TZT là 1 linh kin đin t đc ghép li t 3 lp bán dn, sao cho 2 lp lin nhau khác
loi, to thành 2 tip giáp P - N
- Tu theo cách sp xp các vùng bán dn mà ta có 2 loi TZT là loi PNP và NPN.

- Min th nht ca TZT đc gi là min Emittor, min này đc pha vi nng đ tp
cht ln nht. Cc ni vi min này đc gi là cc Emittor (ký hiu: E)
- Min th hai ca TZT đc gi là min Base, min này đc pha vi nng đ tp cht
nh nht. Cc ni vi min này đc gi là cc Base, (ký hiu: B)
- Min th nht ca TZT đc gi là min Colector, min này đc pha vi nng đ tp
cht trung bình. Cc ni vi min này đc gi là cc Colector (ký hiu: C)
- Loi TZT PNP đc gi là TZT thun, gm 1 ming bán dn N  gia và 2 ming bán
dn P  2 bên. (hình a). Ký hiu vi mi tên  cc E có chiu đi vào ch chiu đi ca
dòng đin trong cht bán dn. (hình c)

9

- Loi TZT NPN đc gi là TZT ngc, gm 1 ming bán dn P  gia và 2 ming bán
dn N  2 bên. (hình b). Ký hiu vi mi tên  cc E có chiu đi ra ch chiu đi ca
dòng đin trong cht bán dn. (hình d)



P N P N P N
E C E C

B B
Hình a Hình b

BB
E
E
C
C
Hinh c

Hinh d
Q3
PNP
Q2
NPN


2. Nguyên lý làm vic
- Xét 1 TZT thun PNP đu theo kiu mch cc gc chung.
+ Ngun E
1
phân cc thun cho tip giáp E - B
+ Ngun E
2
phân cc nghch cho tip giáp B - C.
Có phân cc đúng nh vy thì TZT mi làm vic đc.
- Tiép giáp EB đc phân cc thun nên l trng t vùng phát chy sang vùng gc, đin
t tha t vùng gc chy sang phát tái hp vi l trng.
- Ngi ta ch to sao cho s l trng vùng phát rt nhiu so ví s đin t tha  vùng
gc.
- Các đin t t cc âm ngun E
1
ti b xung.
- Dòng đin t t cc âm ngun E
1
vào vùng gc sinh ra dòng gc t cc gc ra âm
ngun


 1 TZT làm vic đc thì đng thi phi có các điu kin sau:

+ Có ngun 1 chiu E
1
phân cc thun cho lp tip giáp E - B
+ Có ngun 1 chiu E
12
phân cc ngc cho lp tip giáp B – C
+ Ngun E
2
> E
1

2.2.4. Thyritor



10

AK
G
SCR1
SCR

 1 TRT m cho dòng đin chy qua thì phi có các điu kin sau:
+ Phân cc thun cho TRT (Cc dng ngun ni vi Anot, cc âm ngun ni
vi Ktôt)
+ Có xung dng đt vào cc điu khin G

2.2.5. Triac

A1 A2

G
Q5
TRIAC

Triac có tác dng nh 2 TRT mc song song ngc, cho nên nó m cho dòng đin
đi qua theo c 2 chiu, nu có xung đt vào cc điu khin G


2.2.6 – KT QU KIM TRA ÁNH GIÁ HC SINH.
Sau khi gii thiu xong các linh kin bán dn và các loi s cu to và nguyên lý làm
vic ca tng linh kin trong thc t tôi đã tin hành kim tra đánh giá hc sinh vi ni
dung sau :
Câu 1 : Công dng ca Diode (đit) bán dn ?
Câu 2 : Công dng ca Tranzito ?
Câu 3 : Ti sao trong các thit b đin gia dng ( ti vi , đu đa , máy tính ) li phi s
dng Diode (đit) bán d,Tranzito .


Kt qu kim tra lp 12A2 :
TS HS Gii Khá TB Yu Kém
41 11 28 2 0 0



11
Kt qu kim tra lp 12A4 :

TS HS Gii Khá TB Yu Kém
44 10 31 3 0 0

PHN III
KT LUN –  NGH
1- KT LUN:
Qua bài ging trên hc sinh đã phn nào hiu giá tr ca vic vn dng kin thc
trong bài hc vào thc t cuc sng hn và làm cho các em hng thú tìm tòi và bit khai
thác kin thc v các linh kin bán dn: Diode, Tranzito, Triac, Thyritor, các em có th
su tm các linh kin và lp thành mch thc hành khi đã có sãn s đ . Vì các linh kin
này có nhiu trên th trng và giá r . Nh vy gi dy ca giáo viên s đt hiu qu
cao hn .
2-  NGH : Nhà trng cn b sung thêm các linh kin nh : Diod, Tranzit, Triac,
Thyritor đ bài thc hành ca các em hc sinh đc phong phú và đa dng hn.
Lào cai , Ngày 25 tháng 12 nm 2010
Ngi vit

Lng Vn Thng











12

TÀI LIU THAM KHO
TT Tên tài liu Tên tác gi

1
LINH KIN BÁN DN VÀ VI IN T

Nhà giáo : Võ Thch Sn- i hc bách
khoa Hà Ni


2

V VÀ THIT K MCH IN VI ORCAD 10


Vit Hùng V, Trn Th Hoàng Oanh,
u Tng Hin

3


SÁCH CÔNG NGH LP 12

Trn Ngc Khánh, Phm Th Phng -
NXBGD