diode và mạch ứng dụng

Chương 2. Diode và mạch ứng dụng
I. Cấu tạo, ký hiệu và hình dạng:
- Diode là dụng cụ bán dẫn có một tiếp xúc p-n và 2 điện cực kim
koại

Phân cực thuận Phân cực ngược
Hình 1.1. Cấu trúc và ký hịêu của diode

diode chỉnh lưu

diode chỉnh lưu cầu

diode led

diode tách sóng
1


II. Đặc tuyến V-A của diode:

Hình 1.2. Đặc tuyến V-A của diode
Được chia làm 3 vùng:
. Vùng 1: vùng phân cực thuận
. Vùng 2: vùng phân cực ngược
. Vùng 3: vùng đánh thủng

2


III. Các ứng dụng của diode:
1. Diode trong mạch điện 1 chiều (DC):

1.1. Diode phân cực thuận:
* Xác định điểm làm việc của diode:
Ta có mạch điện như hình vẽ:

3


1.2. Diode phân cực ngược:

- Khi D mắc như hình vẽ thì D phân cực ngược, nên:
ID = IR = 0mA ; VR = IR.R = 0V ; VD = E-VR = E
2. Diode trong mạch điện xoay chiều(AC) – mạch chỉnh lưu:
- Mạch chỉnh lưu là ứng dụng thông dụng và quan trọng nhất của
diode bán dẫn, có mục đích đổi từ điện xoay chiều(AC) thành điện
1 chiều(DC)
4


2.1. Trị trung bình:

T

VDC

1
= ∫ V0 (t ).dt
T 0

2.2. Trị hiệu dụng:
- Ví dụ dòng điện là trị số tương đương của dòng điện 1 chiều I DC

mà khi chạy qua 1 điện trở R trong 1 chu kì sẽ có năng lượng tỏa
nhiệt bằng nhau:
T
T
1
2
2
RI DC
T = ∫ R.i 2 (t ).dt ⇒ I DC
= ∫ i 2 (t ).dt
T 0
0
T

2
I rms

1 2
= ∫ i (t ).dt
T 0

T

⇒ I rms

1 2
=
i (t ).dt
∫
T 0

T

Nếu là điện áp ta có:

Vrms

1 2
=
v (t ).dt
∫
T 0
5


2.3. Ứng dụng:
2.3.1. Mạch chỉnh lưu nửa sóng(một bán kỳ):
Giả sử ta có Vi(t)=Vmsinωt.dt
Ta có dạng mạch căn bản cùng dạng sóng ngõ vào như sau:

Hãy vẽ dạng sóng ngõ ra và tính điện áp trung bình ngõ ra của mạch
điện trên.
Chú ý:
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy điện áp âm bằng cách đổi đầu diode.
6


2.3.2. Mạch chỉnh lưu tòan kỳ với biến áp có điểm giữa:
Giả sử ta có Vi(t)=Vmsinωt.dt
Ta có dạng mạch cơ bản và dạng sóng ngõ vào như sau:

Hãy vẽ dạng sóng ngõ ra và tính điện áp trung bình ngõ ra của mạch
điện trên.
Chú ý:
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy điện áp âm bằng cách đổi đầu diode.
7


2.3.3. Mạch chỉnh lưu tòan kỳ dùng cầu diode:
Giả sử ta có Vi(t)=Vmsinωt.dt
Ta có dạng mạch cơ bản và dạng sóng ngõ vào như sau:

Hãy vẽ dạng sóng ngõ ra và tính điện áp trung bình ngõ ra của mạch
điện trên.
Chú ý:
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy điện áp âm bằng cách đổi đầu diode.

8


2.3.4. Mạch dùng diode Zener:
Ký hiệu:
Diode zener làm việc ở chế độ ngược so với diode chỉnh lưu.
2.3.4.1. Với điện áp vào Vi và tải RL cố định:

9


2.3.4.2. Với điện áp vào Vi cố định và tải RL thay đổi:

10


2.3.4.3. Với điện áp vào Vi thay đổi và tải RL cố định:

11