Bài giảng Điện tử cơ bản Chương 2 Diode Bán Dẫn Và Các Mạch Điện ứng Dụng Của Diode

Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

CHƯƠNG 2
DIODE BÁN DẪN
GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Chương 2 trình bày về các tính chất vật lý điện của lớp tiếp xúc P-N. Lớp tiếp
xúc P-N là bộ phận chính của các cấu kiện bán dẫn. Lớp tiếp xúc P-N bao gồm các ion
âm và dương cố định, chúng khơng dẫn điện nên lớp tiếp xúc P-N còn được gọi là lớp
điện tích khơng gian hay lớp nghèo hạt dẫn. Trong chương 2 sẽ trình bày về các tính
chất dẫn điện của lớp tiếp xúc P-N khi được phân cực thuận và phân cực ngược. Cũng
trong chương này chúng ta sẽ được giới thiệu về một cấu kiện bán dẫn chỉ có một
lớp tiếp xúc P-N đó là điốt bán dẫn. Điốt bán dẫn có ngun lý dẫn điện một chiều
và ta cũng nghiên cứu về đặc tuyến vơn-ampe của nó, các tham số tĩnh của điốt và chế
độ động của nó. Ngồi ra chương 2 còn giới thiệu một số loại điơt thơng dụng.
2.1. Chất Bán Dẫn:
Trong nghành vật liệu điện người ta chia ra làm bốn nhóm vật liệu: vật dẫn điện,
vật cách điện, vật bán dẫn điện và vật dẫn từ. Ở đây chúng ta sẽ khảo sát nhóm vật
liệu thứ ba là vật liệu bán dẫn điện.
Trong tự nhiên có rất nhiều các chất bán dẫn điện, nghành kỹ thuật điện tử chỉ
sử dụng hai chất bán dẫn cơ bản là Silic (Si) và Gecmani (Ge).
2.1.1. Cấu tạo nguyên tử của chất bán dẩn:

Hình 2.1: Cấu tạo nguyên tử của chất bán dẫn
Xét cấu tạo nguyên tử của chất bán dẩn Silicium ( Si ) và chất Gecmanium (Ge).
Chất Si có 14 electron bao quanh nhân và các electron này xếp trên ba lớp. Chất Ge
có 32 electron bao quanh nhân và các electron này xếp trên 4 lớp.
Hai chất Si và Ge có đặc điểm chung là số electron trên lớp ngoài cùng bằng
nhau là 4 electron ( hóa trò 4).
Khi xét sự liên kết giữa các nguyên tử, người ta chỉ xét lớp ngoài cùng.

Trang 27


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Hình 2.2: Cấu tạo nguyên tử của chất bán dẫn tinh khiết Silic
Trong khối bán dẫn tinh khiết các nguyên tử gần nhau sẽ liên nhau theo kiểu
cộng hóa trò. Bốn electron của mỗi nguyên tử sẽ nối với bốn electron của nguyên tử
xung quanh tạo thành bốn mối nối làm cho các electron được liên kết chặt chẽ với
nhau. Sự liên kết này làm cho các electron khó tách rời khỏi nguyên tử để trở thành
electron tự do. Như vậy chất bán dẫn tinh khiết có điện trở rất lớn.
2.1.2 Đặc tính của chất bán dẫn:
a. Điện trở suất:
Hai chất bán dẫn thông dụng là chất Silicium ( Si ) và chất Gecmanium ( Ge ) có
điện trở suất là:
Si = 1014 mm2/m
Ge = 8,9.1012 mm2/m
Trò số điện trở suất này rất lớn so với chất dẩn điện như đồng (  = 0,017
mm2/m ) nhưng lại rất nhỏ so với chất cách điện như thuỷ tinh (Si=1018mm2/m )
b. Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Điện trở của chất bán dẩn thay đổi rất lớn theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng lên thì
điện trở của chất bán dẩn giảm xuống, ở khoảng nhiệt độ càng cao thì mức điện trở
chất bán d64n giảm càng lớn.
Nhờ vào tính chất này, ngời ta sẽ chế tạo các điện trở có trò số thay đổi theo
nhiệt độ gọi là điện trở nhiệt ( Thermistor ).
c. Ảnh hưởng của ánh sáng:
Điện trở của chất bán dẩn khi đặt trong vỏ kín không có ánh sáng chiếu vào có

trò số rất lớn. Khi chiếu ánh sáng vào chất bán dẫn thì điện trở giảm xuống, độ chiếu
sáng càng mạnh thì mức điện trở giảm càng lớn.
Nhờ vào tính chất này, người ta chế tạo ra các điện trở có trò số thay đổi theo
ánh sáng gọi là điện trở quang ( photo – resistor ).
d. Ảnh hưởng của độ tinh khiết:
Một khối bán dẩn tinh khiết có điện trở rất lớn nhưng nếu pha thêm vào một tỉ lệ
rất thấp các chất thích hợp thì điện trở của chất bán dẩn giảm xuống rõ rệt. Tỉ lệ pha
Trang 28


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

càng cao thì điện trở càng giảm nhỏ. Nhờ vào tính chất này người ta chế tạo ra các
linh kiện bán dẩn như điốt, transistor.
2.1.3 Chất bán dẫn loại N: ( Negative: âm)
Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết một lượng rất lớn các chất có cấu tạo
nguyên tử với 5 electron ở lớp ngoài cùng ( hóa trò 5) như chất Acsenic hay Photpho.
Các nguyên tử của chất Photpho có 5 electron thì bốn electron sẽ liên kết với bốn
electron của bốn nguyên tử Si khác nhau, còn lại một electron thừa ra không liên kết
với các electron của chất bán dẫn sẽ trở thành electron tự do.
Như vậy, khi pha thêm một nguyên tử Photpho ta sẽ có được một electron tự do,
pha thêm càng nhiều nguyên tử Photpho thì sẽ có càng nhiều electron tự do. Chất bán
dẫn có electron tự do được gọi là chất bán dẫn loại N ( loại âm).
2.1.4 Chất bán dẫn loại p: ( Positive: dương )
Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết một lượng rất ít các chất có cấu tạo
nguyên tử với ba electron ở lớp ngoài cùng ( hóa trò 3 ) như chất Indium hay Bo. Các
nguyên tử của chất Indium có ba electron nên khi liên kết với bốn electron của bốn
nguyên tử Si khác nhau sẽ có một mối nối thiếu một electron, chổ thiếu electron này

gọi là lỗ trống. Lỗ trống của mối nối thiếu electron sẽ dễ dàng nhận một electron tự
do.
Như vậy, khi pha thêm một nguyên tử chất Indium sẽ có một lỗ trống, pha thêm
càng nhiều nguyên tử chất Indium thì càng có nhiều lỗ trống. Chất bán dẫn có lỗ
trống gọi là chất bán dẫn loại p ( loại dương ).
Chất bán dẫn loại N còn gọi là chất bán dẫn loại âm, chất bán dẫn loại P còn gọi
là chất bán dẫn loại dương. Tuy nhiên, nói như thế không có nghóa là chất bàn dẫn N
hay P mang điện tích âm hay dương mà cả hai loại này đều ở trạng thái bình thường
trung hòa về điện. Gọi là chất bán dẫn âm hay dương là ý nói khả năng cho ra
electron của N hay là khả năng nhận electron của P.

Hình 2.3: Sự hình thành chất bán dẫn loại N và chất bán dẫn loại P

Trang 29


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

2.2. Diode Bán Dẫn:
2.2.1. Cấu tạo và ký hiệu diode bán dẫn:
Khi đặt hai tinh thể bán dẫn (Si hay Ge) được pha tạp chất để trở thành vùng bán
dẫn loại N (pha photpho) và vùng bán dẫn loại P (pha Indium) thì giữa hai tinh thể
bán dẩn hình thành mối nối P – N. Ở mối nối P-N có sự nhạy cảm đối với tác động
của điện quang, nhiệt.
Trong vùng bán dẫn loại P có nhiều lỗ trống, trong vùng bán dẫn loại N có nhiều
electron thừa. Khi hai vùng này tiếp xúc nhau thì có một số electron vùng N qua mối
nối và tái hợp với lỗ trống của vùng P.
Khi chất bán dẫn đang trung hòa về điện mà vùng bán dẫn loại N bò mất

electron (qua mối nối sang vùng P) thì vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành có điện
tích dương (ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng N sang) thì vùng
bán dẫn P gần mối nối trở thành có điện tích âm ( ion âm ). Hiện tượng này tiếp diển
tới khi vùng điện tích âm của vùng P đủ lớn đẩy electron không cho electron từ vùng
N sang nữa.
Sự chênh lệch điện tích ở hai bên mối nối như trên gọi là hàng rào điện áp.
Điốt bán dẩn có cấu tạo và ký hiệu như hình vẽ.

Hình 2.4: Cấu tạo và ký hiệu của diode
2.2.2. Nguyên lý vận chuyển của điốt:
a. Phân cực ngược điốt:

Hình 2.5: Phân cực ngược cho diode
Dùng một nguồn điện nối cực âm của nguồn vào chân A của điốt và cực dương
của nguồn vào chân K của điốt. Lúc đó điện tích âm của nguồn sẽ hút lỗ trống của
vùng P và điện tích dương của nguồn sẽ hút electron của vùng N làm cho lỗ trống và
electron hai bên mối nối càng xa nhau hơn nên hiện tượng tái hợp giữa electron và lỗ
trống càng khó khăn.

Trang 30


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Tuy nhiên trong trường hợp này vẫn có một dòng điện rất nhỏ đi qua điốt từ
vùng N đi sang vùng P gọi là dòng điện rỉ có trò số khoảng vài nA. Hiện tượng này
được giải thích là do trong chất P cũng có một số ít electron và trong chất N cũng có
một số ít lỗ trống gọi là hạt tải thiểu số. Những hạt tải thiểu số này sẽ sinh ra hiện

tượng tái hợp và tạo thành dòng điện rỉ.
Dòng điện rỉ còn gọi là dòng bảo hòa nghòch IS (Saturate: bảo hòa). Do dòng
điện rỉ có trò số rất nhỏ nên trong nhiều trường hợp người ta coi như điốt không dẩn
điện khi được phân cực nghòch.
b. Phân cực thuận điốt:
Dùng một nguồn điện DC nối cực dương của nguồn vào chân P và cực âm của
nguồn vào chân N của điốt.

Hình 2.5: Phân cực thuận cho diode
Lúc đó cực dương của nguồn sẽ đẩy lỗ trống trong vùng P và cực âm của nguồn
sẽ đẩy electron trong vùng N làm cho electron và lỗ trống lại gần mối nối hơn và khi
lực đẩy tỉnh điện đủ lớn thì electron từ N sẽ sang mối nối qua P và tái hợp với lỗ
trống.
Khi vùng N mất electron trở thành mang điện tích dương thì vùng N sẽ kéo tích
âm từ cực âm của nguồn lên thế chỗ, khi vùng P nhận electron trở thành mang điện
tích âm thì cực dương của nguồn sẽ kéo điện tích âm từ vùng P về. Như vậy, đã có
một dòng electron chạy liên tục từ cực âm của nguồn qua điốt từ N sang P về cực
dương của nguồn. Nói cách khác có dòng điện đi qua điốt theo chiều từ P sang N.
2.2.3. Đặc tính kỹ thuật của diode:
Trên mạch điện như hình vẽ, ta tiến hành đo dòng điện ID qua điốt và đo điện áp
VD trên hai chân P và N của điốt.

Hình 2.6: Đặc tính kỹ thuật của diode
Đầu tiên khi phân cực thuận điốt rồi tăng điện áp VDC từ 0V lên và khi trên điốt
đạt trò số điện áp là VD = V thì mới bắt đầu có dòng điện qua điốt. Điện áp V được
gọi là điện áp thềm hay điện áp ngưỡng và có trò số tùy thuộc chất bán dẫn.
Trang 31


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Thực ngiệm cho biết:
V = 0,5V  0,6V : VDmax = 0,8V  0,9V (chất Si)
V = 0,15V  0,2V : VDmax = 0,4V  0,5V (chất Ge)
Một số tài liệu kỹ thuật ghi là: V = 0,6V (Si) và V = 0,2V (Ge) nhưng thực tế
thì khi VD nhỏ hơn 0.5V ( Si ) hay 0,15V (Ge) là đã có dòng điện qua đốt.
Khi phân cực ngược điốt rồi tăng điện áp VDC từ 0V lên theo trò số âm, lúc này
chỉ có dòng điện rỉ IS có trò số rất nhỏ đi qua điốt. Nếu tăng cao mức điện áp nghòch
đến một trò số khá cao, lúc này dòng điện qua điốt tăng lên rất lớn sẽ làm hư điốt. Khi
đó nhiều electron ở vùng chung quanh mối nối bò bức ra, đập vào các electron lân cận
tạo hiện tượng thác đổ làm tăng mạnh dòng điện qua điốt.
Điện áp ngược đủ để tạo dòng điện ngược qua điốt phải lớn hơn trò số VRmax
(Reverse: ngược). Lúc đó điốt sẽ bò đánh thủng nên VRmax còn gọi là điện áp đánh
thủng của điốt. Khi sử dụng điốt phải đặc biệt chú ý đến trò số này.
Ngoài ra điốt còn một thông số kỹ thuật quan trọng khác đó là: IFmax(Forward:
Thuận) là dòng điện thuận cực đại. Khi dẫn điện, điốt bò đốt nóng bởi công thức
P=ID.VD. Nếu dòng ID lớn hơn trò số IFmax thì điốt sẽ bò hư do quá nhiệt.
Như vậy, một điốt có các thông số kỹ thuật cần biết khi sử dụng là:
- Chất bán dẫn chế tạo để có V và VD max
- Dòng điện thuận cực đại IF max
- Dòng điện bảo hòa nghòch IS
- Điện áp nghòch cực đại VR max
Ví dụ: Ta có bảng tra các điốt nắn điện thông dụng như sau
Mã số
1N4004
1N4007
1N5408

Chất
Si
Si
Si

IF max
1A
1A
3A

IS
5 A
5 A
5 A

VR max
500V
1000V
1000V

2.2.4. Điện trở của diode:
Trong các sách tra cứu đặc tính kỹ thuật của điốt, người ta không cho trò số điện
trở của điốt vì trò số này thay đổi theo điện áp phân cực. Người ta phân biệt hai loại
điện trở của điốt là điện trở một chiều và điện trở động ( điện trở đối với dòng điện
xoay chiều)
a. Điện trở một chiều:
VD
Điện trở một chiều ở một điểm phân cực của điốtlà tỉ số của
. Ta có:
ID

VD
RD =
ID
Theo đặc tuyến Vôn_Ampe của điốt thì ở trạng thái thuận những điểm phân cực
càng cao thì điện trở càng nhỏ vì điện áp VD thay đổi rất ít nhưng dòng điện thay đổi
rất lớn.
b. Điện trở động:
Trang 32


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Khi có sự biến thiên điện áp và dòng điện chung quanh điểm phân cực thì ta có
thể tính điện trở động theo công thức:
VD
RD =
ID
Trong thực tế điện trở động được tính theo công thức:
26mV
RD 
ID(mA)
2.2.5. Hình dạng thực tế và cách kiểm tra diode:
a. Hình dáng:
- Ký hiệu và hình dáng điốt đơn:

Hình 2.7: Ký hiệu và hình dáng thực tế của diode đơn
- Ký hiệu và hình dáng điốt đôi:

Hình 2.8: Ký hiệu và hình dáng thực tế của diode đôi
b. Cách thử điốt:
Có thể dùng ôm kế để xác đònh điốt còn tốt hay đã hư. Đặt máy đo và điốt như
hai hình trên. Do trong Ôm kế có nguồn DC là pin 1,5V hay 3V nên nguồn DC sẽ
phân cực thuận hay phân cực nghòch điốt.
Lưu ý: Cực dương và âm của pin nối ra ngoài ngược với đầu dây đo của máy đo
(như hình vẽ).
Kết quả thử điốt theo bảng trên nếu dùng Ôm kế thang đo R x 100.
Một điốt có điện trở thuận và điện trở nghòch càng cách xa nhau càng tốt. Một điốt
khi đo có điện trở thuận và điện trở nghòch đều bằng 0 là điốt bò nối tắt, ngược lại
nếu hai trò số đều bằng vô cực  là điốt bò đứt.
2.2.6. Phân Loại Diode:
Loại điốt thông dụng nhất là điốt nắn điện, hay còn gọi là điốt chỉnh lưu, được
dùng trong các mạch chỉnh lưu. Ngoài ra còn có các loại điốt khác sau đây:
a. Điốt Zener:
- Cấu tạo:
Điốt Zener có cấu tạo giống như điốt thường nhưng các chất bán dẫn được pha
tạp chất với tỉ lệ cao hơn điốt thường. Điốt Zener thường là loại Silic.

Trang 33


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Hình 2.9: Ký hiệu của diode Zener
- Nguyên lý hoạt động của Zener:
Trạng thái phân cực thuận: Điốt Zener có đặc tính giống như điốt nắn điện thông
thường.

Trạng thái phân cực ngược: Do có tỉ lệ tạp chất cao nên điện áp nghòch Vrmax
có trò số thấp hơn so với điốt nắn điện và nó được gọi là điện áp Zener Vz.
Khi phân cực ngược đến trò số Vz thì dòng điện tăng mà điện áp không tăng.
b. Điốt quang ( Photo điốt ):
- Cấu tạo:
Điốt quang có cấu tạo giống như điốt thường nhưng võ bọc cách điện có một
phần là kính hay thuỷ tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngoài chiếu vào mối nối
P – N.
- Ký hiệu và đặc tuyến của điốt quang:

Hình 2.10: Ký hiệu và đặc tuyến của diode quang
- Đặc tính:
Mối nối P – N sẽ phân cực nghòch khi có ánh sáng chiếu vào, mạch tiếp giáp sẽ
phát sinh hạt tải thiểu số qua mối nối và dòng điện biến đổi một cách tuyến tính với
cường độ ánh sáng (lux) chiếu vào nó.
Trò số điện trở của photiốt trong trường hợp bò chiếu sáng và bò che tối:
+ Khi bò che tối : Rnghòch = vô cực ôm, Rthuận = rất lớn
+ Khi chiếu sáng: Rnghòch = 10K – 100k, R thuận = vài trăm ôm
Điốt quang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động điều khiển theo
ánh sáng, báo động cháy …
c. Điốt phát quang: Led ( Light Emitting Điốt )

Trang 34


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Thông thường dòng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dưới dạng

nhiệt. Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như GaAs khi có dòng điện đi qua thì có hiện
tượng bức xạ quang ( phát ra ánh sáng ).
Tuỳ theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát ra sẽ có các màu khác nhau. Dựa vào
tính chất này mà người ta sẽ chế tạo ra các led có màu sắc khác nhau.
Led có điện áp phân cực thuận cao hơn điốt nắn điện nhưng điện áp phân cực
ngược cực đại thường không cao.
- Phân cực thuận: VD = 1,4V  1,8V ( Led đỏ)
VD = 2V  2,5V ( Led vàng)
VD = 2V  2,8V ( Led xanh lá)
ID = 5mA  20mA ( thường chọn 10mA)
Led thường được dùng trong các mạch báo hiệu, chỉ thò trạng thái của mạch như:
báo nguồn, trạng thái thuận hay nghòch …
d. Điốt biến dung:
Điốt biến dung là loại điốt có điện dung ký sinh thay đổi theo điện áp phân cực.

Hình 2.11: Ký hiệu và cấu tạo của diode biến dung
Trên hình vẽ nói về cấu tạo và ký hiệu của điốt biến dung, ở tại mối nối P–N có
hàng rào điện áp làm cho electron ở vùng N không sang được vùng P. Khoảng này coi
như một lớp cách điện có tác dụng như điện môi trong tụ điện và hình thành tụ điện
ký sinh ký hiệu là CD. Trong đó d là bề dày điện môi sẽ thay đổi theo điện áp Vd.
Điện dung CD có trò số được tính theo công thức:

Khi điốt được phân cực thuận thì lỗ trống và electron ở hai lớp bán dẫn bò đẩy lại
gần nhau và làm thu hẹp bề dày cách điện d nên điện dung Cd được tăng lên. Khi điốt
được phân cực nghòch thì lỗ trống và electron bò kéo xa ra và làm tăng bề dày cách
điện d nên điện dung Cd bò giảm xuống.
Điốt biến dung được sử dụng như một tụ điện biến đổi ( bằng cách thay đổi điện
áp phân cực để thay đổi tần số của mạch cộng hưởng).
2.2.7 Các Mạch Điện Ứng Dụng Của Diode:
a. Mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha:

- Sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha:

Trang 35


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản
12VAC
a

Chương 2
A

D1

K

+
C _

220VAC

VTải
Tải

b
0VAC

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha
- Giải thích ngun lý hoạt động của mạch:
+ Ở bán kỳ dương, điểm a có điện áp 12V, điểm b có điện áp 0V, diode D1 dẫn

điện, dòng điện chạy từ điểm a qua diode D1 qua tải về điểm b, điện áp trên tải chính
bằng điện áp nguồn.
+ Ở bán kỳ âm, điểm a có điện áp 0V, điểm b có điện áp 12V, diode D1 ngưng dẫn
điện, khơng có dòng chạy qua tải, điện áp trên tải bằng 0V.
- Vẽ dạng sóng điện áp trên tải trong trường hợp có tụ lọc C và khơng có tụ lọc C ?

Hình 2.13: Dạng sóng của mạch chỉnh lưu bán kỳ một pha
- Biểu thức tính điện áp một chiều trên tải Vt(dc),và dòng điện một chiều qua tải
It(dc) trong trường hợp khơng có tụ lọc C.
Vt(dc) = 0,318.[V2(p) – 0,7V].
It(dc) = Vt(dc)/Rt.
b. Mạch chỉnh lưu hình tia một pha:
- Sơ đồ mạch chỉnh lưu hình tia một pha:

Trang 36


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia một pha
- Giải thích ngun lý hoạt động của mạch:
+ Ứng với bán kỳ dương : điện áp tại điểm a là 12VAC , b là 0VAC , diode D1 dẫn
điện , D2 khơng dẫn điện khi đó dòng điện chạy từ a đến k đến tải về 6V AC .
+ Ứng với bán kỳ âm : điện áp tại b là 12VAC , điện áp tại a là 0 VAC , D2 dẫn điện ,
khi đó dòng điện chạy từ b đến D2 đến tải về nguồn 6VAC.
+ Do dòng điện chạy qua tải ln có chiều từ trên xuống dưới nên ta thu được dạng
sóng điẹn áp trên tải là các bán kỳ dương liên tiếp.
- Vẽ dạng sóng điện áp trên tải trong trường hợp có tụ lọc C và khơng có tụ lọc C:

Hình 2.15: Dạng sóng của mạch chỉnh lưu hình tia một pha
- Biểu thức tính điện áp một chiều trên tải Vt(dc), dòng điện một chiều qua tải It(dc)
trong trường hợp khơng có tụ lọc C:
Vt(dc) = 0,636.[V2(p) – 0,7V].
It(dc) = Vt(dc)/Rt.
c. Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha:
- Sơ đồ mạch chỉnh lưu hình cầu một pha:

Trang 37


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình cầu một pha
- Ngun lý hoạt động của mạch ?
+ Ứng với bán kỳ dưong : D1 va D3 dẫn điện khi đó dòng điện có chiều đi từ a qua
D1 qua tải qua D3 về b.
+ Ứng với bán kỳ âm : D 2 và D4 dẫn điện khi đó dòng điện có chiều đi “ từ b qua D 2
qua tải qua D4 về a ”.
+ Do dòng điẹn chạy qua tải ln có chiều từ trên xuống dưới nên ta thu được dạng
sóng điẹn áp trên tải là các bán kỳ dương liên tiếp.
- Dạng sóng điện áp trên tải trong trường hợp có tụ lọc C và khơng có tụ lọc C ?

Hình 2.17: Dạng sóng của mạch chỉnh lưu hình cầu một pha
- Biểu thức tính điện áp một chiều trên tải Vt(dc), dòng điện một chiều qua tải It(dc)
trong trường hợp khơng có tụ lọc C. (0,5đ)
Vt(dc) = 0,636.[V2(p) – 2.0,7V].

It(dc) = Vt(dc)/Rt.

Trang 38


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

Baøi 1: Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode như trên hình vẽ. Biết điện áp rơi trên
các diode là 0,7V.

a)
b)
c)
d)

Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ.
Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt.
Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc).
Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode.
Giải
a) Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ.
(0,5đ)
- Ứng với bán kỳ dương: Dòng điện chạy từ điểm a qua R1, qua tải Rt, qua diode
D2 về điểm b. Đồng thời dòng điện cũng chạy qua R2 qua D2 về điểm b. Lúc này (Rt nt
R1)//R2
- Ứng với bán kỳ âm: Dòng điện chạy từ điểm b qua diode D1, qua tải Rt, qua R2

về điểm a. Đồng thời dòng điện cũng chạy qua R1 về điểm a. Lúc này (Rt nt R2)//R1.
b) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt. (0,5đ)
(lưu ý: Điện áp rơi trên diode là 0,7V. Ta có 50V – 0,7V = 49,3V. Sau đó chia 2)

c) Xác định điện áp ra một chiều Vt(dc) trên tải. (0,5đ)
Vt(dc) = 0,636.Vt(p) = 0,636.24,65 = 15,68V
It(dc) = Vt(dc)/Rt = 15,68/2,2.1000 = 7,13A mA
d) Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode.
VD1(n) = VD3(n) = Vt(p) + 0,7V = 25,35V

Trang 39


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Baøi 2: Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode lý tưởng như trên hình vẽ.

a)

Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán

b)
c)
d)

Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt.
Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc).
Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode.

Giải
Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán

kỳ.

a)
kỳ.

- Ứng với bán kỳ dương: Dòng điện chạy từ điểm a qua R2, qua tải Rt, qua diode
D1 về điểm b. Đồng thời dòng điện cũng chạy qua R1 về điểm b. Lúc này (Rt // R1) nt
R2
- Ứng với bán kỳ âm: Dòng điện chạy từ điểm b qua R1, qua tải Rt, qua D2 về điểm
a. Đồng thời dòng điện cũng chạy qua R2 về điểm a. Lúc này (Rt// R2) nt R1.
b)
1/3Uv(p)).

c)

Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt. (điện áp đỉnh trên Rt chiếm

Xác định điện áp ra một chiều trên tải.
Vt(dc) = 0,636.Vt(p) = 0,636.56,7 = 30,06V
It(dc) = Vt(dc)/Rt = 30.06/2,2.1000 = 16,4 mA

d)

Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode.
VD1(n) = VD2(n) = Uv(p) = 170V

Trang 40

Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Baøi 3: Cho mạch điện dùng diode như trên hình vẽ.

a)
b)
c)
a)

Xác định các giá trị Ut, It, Iz, IRs với Rt = 180 Ohm.
Lặp lại tính toán như câu a với Rt = 470 Ohm.
Xác định khoảng biến đổi Rt sao cho mạch vẫn luôn ở trạng thái ổn áp.
Giải
Xác định các giá trị Ut, It, Iz, IRs với Rt = 180 Ohm.
Ut = 20.

Rt
180
 20.
 9V
Rt + Rs
180  220

It =

Ut 9

=
= 0,05A
Rt 180

Iz = 0
IRs = It = 0,05A
b)

Lặp lại tính toán như câu a với Rt = 470 Ohm.
Ut = 20.

Rt
470
 20.
 13, 6V
Rt + Rs
470  220

Ut = Uz = 10V
It =

Ut 10
=
= 0,02A
Rt 470

URs = 20 – Ut = 20 – 10 = 10V
I Rs =

U Rs 10

=
= 0,045A
Rs 220

Iz = IRs – It = 0,045 – 0.02 = 0,025A
c)

Xác định khoảng biến đổi Rt sao cho mạch vẫn luôn ở trạng thái ổn áp.
Itmax = IRs = 0,045A (do Izmin = 0)
Rtmin =

Ut
10
=
= 222 
Itmax 0,045

Trang 41


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

Izmax =

Pzmax 400mW
=
= 40mA = 0,04A
Uz

10V

Itmin = IRs – Izmax = 0,045 – 0,04 = 0,005A
Rtmax =

Ut
10
=
= 2000
Izmin 0,005

Trang 42


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Hãy nêu các tham số của tiếp xúc P-N khi ở trạng thái cân bằng?
2. Trình bày về các hiện tượng vật lý xảy ra khi tiếp xúc P-N phân cực thuận và phân
cực ngược?
3. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điốt bán dẫn?
4. Hãy giải thích về đặc tuyến Vôn-Ampe của điốt bán dẫn?
5. Nêu các tham số tĩnh của điốt bán dẫn?
6. Trình bày về các chế độ động của đi ốt bán dẫn?
7. Trình bày các đặc tính chính của điốt xung và cho biết ý nghĩa vật lý của tham số thời
gian phục hồi chức năng ngắt của điốt (tp)?
8. Hãy tính độ cao hàng rào thế năng của một điốt silic phân cực thuận khi ở nhiệt độ 100
0 C ? (biết rằng ở 25 0 C điốt được phân cực 0,7V).

9. Cho mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng diode lý tưởng như trên hình vẽ.

a) Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ.
b) Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt.
c) Tính giá trị điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc).
d) Tính giá trị điện áp ngược đặt lên D1 và D2.
10. Cho mạch điện chỉnh lưu dùng diode như trên hình vẽ. Biết điện áp rơi trên các
diode là 0,7V.

a)
b)
c)
d)

Xác định chiều dòng điện chạy trong mạch điện chỉnh lưu ứng với từng bán kỳ.
Vẽ dạng sóng điện áp sau chỉnh lưu trên tải Rt.
Xác định điện áp ra một chiều trên tải Vt(dc) và It(dc).
Xác định giá trị điện áp ngược đặt lên các diode.
Trang 43


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 2

11. Cho mạch điện dùng diode Zener như hình vẽ.

a)
Xác định các giá trị điện áp UR, Ut, dòng điện Iz qua Zener và công suất tiêu
tán trên Zener ứng với Rt = 1,2k.

b)
Lặp lại tính toán trong câu a khi thay Rt = 3 kOhm.
12. Cho mạch ổn áp dùng Zener như hình vẽ.

a)
Xác định khoảng giá trị điện trở tải Rt và dòng điện qua tải Rt sao cho điện
áp ra trên nó luôn ổn định Ura = Uz = 10V = Ut. (1đ)
b)
Xác định công suất tiêu tán cực đại trên Zener. (1đ)
13. Cho mạch điện như trên hình vẽ.

Nếu biết điện áp một chiều là 12V, điện áp trên Led là 2V, dòng qua Led là 20mA.
a) Hãy xác định điện trở hạn chế Rs.
b) Nếu mắc song song 10 Led thay cho một Led trong sơ đồ. Hãy xác định điện
trở Rs cần thiết.
c) Nếu mắc nối tiếp 3 Led thay cho một Led trong sơ đồ. Hãy xác định điện trở
Rs cần thiết.

Trang 44