tài liệu điện tử cơ bản chương 2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
TS. NGUYỄN LINH NAM


Chương 2:
DIODE BÁN DẪN VÀ MẠCH
ỨNG DỤNG


Mục tiêu của chương:
- Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, đặc tuyến,

nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản
của diode
- Vẽ được sơ đồ tương đương của diode
- Giải thích và tính toán được các mạch điện
tử ứng dụng cơ bản dùng diode bán dẫn,
diode Zener
- Áp dụng được các kiến thức về diode bán
dẫn trong thực tế


DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG
Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn

Sự phân cực Diode bán dẫn

DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG
Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn

Sự phân cực Diode bán dẫn
Phân cực thuận: Diode dẫn

Phân cực ngược: Diode tắt

iD  0

vD  V  0.7 V(Si)

VA

VC
VA > VC

VA

VC
VA < VC


Đặc tuyến Volt-Ampere của diode


Diode thực tế

Sơ đồ mạch tương đương của diode:

(a) Diode lý tưởng. (b) Mô hình xoay chiều của diode phân cực ngược. (c) Mô hình xoay
chiều của diode phân cực thuận.

Điện trở thuận Rf=V/I
Điện trở động rD

rD 

dv D
mVT
mVT


di D i D  I 0
iD

Điện dung của diode
CD=Cj + Cd
Cj: là điện dung rào thế của tiếp giáp p-n
Cd: là điện dung khuếch tán của tiếp giáp p-n


Phương trình đường tải của diode trong mạch DC
DCLL

E  vD  VR  vD  RiD
Trong mạch DC, ta dùng kiểu mẫu gần đúng hoặc lý tưởng để phân tích mạch.

E  V

E  V

diode được phân cực thuận, khi đó:

vD  V
VR E  V
iD  I R 

R
R
diode phân cực ngược, mạch được xem như hở:

iD  I R  0
vD  E


LED(Light Emitting Diode)


Bài tập 1

Bài tập 2

Bài tập 3

BÀI TẬP

Bài tập về nhà 1

Bài tập về nhà 2


Diode trong mạch xoay chiều-Mạch chỉnh lưu
Chỉnh lưu (Rectification): là một quá trình chuyển đổi tín hiệu AC
(alternative curent) thành tín hiệu DC (direct curent).
chỉnh lưu bán sóng (half-wave rectification)

VS

Khi ngõ vàoVS >0 diode được phân cực thuận, điện áp trên tải RL:

VS
RL
VL = RL .
=
VS
RL + RS RL + RS
Khi điện ápVS <0 diode bị phân cực ngược , điện áp trên tải RL:

VL = 0
giá trị trung bình: VS

1
Vaverage 
T

T 2


0

 A sin t

RL
1
VS
dt 
RL  RS
T

T 2


0

A

RL
A RL
sin tdt 
RL  RS
 RL  RS


chỉnh lưu toàn sóng (full-wave rectification)

Mạch trong hình a:

- Ở bán kỳ dương, D1 dẫn D2 tắt điện qua tải RL tạo nên bán chu kì dương
ở ngõ ra.
- Ở bán chu kỳ âm, D1 tắt D2 dẫn điện tạo thành bán chu kỳ dương thứ
hai trên tải RL do đó dạng sóng ra là những bán chu kỳ dương nối tiếp nhau
như hình c.


chỉnh lưu toàn sóng (full-wave rectification)

Mạch trong hình b:
- Ở bán chu kỳ dương D1 và D3 dẫn tạo thành mạch vòng kín 1-D1-2-RL-4D3-3 cung cấp bán kỳ dương trên tải RL.
- Ở bán chu kỳ âm D2 và D4 dẫn tạo thành mạch vòng kín 3-D2-2-RL-4D4-1 cung cấp bán kỳ dương thứ hai trên tải RL. Do đó dạng sóng ra là những
bán chu kỳ dương nối tiếp nhau như hình d.


Trị trung bình của tín hiệu qua tải RL được xác định bởi
công thức:

VS  A cos t
T2

2
2
Vaverage   VL dt 
T 0
T

T2

 A costdt 

0

2A




Mạch lọc

Tụ điện C sẽ được nạp nhanh chóng đến giá trị đỉnh Vmax của tín hiệu v0.
Khi điện áp v0 tụt giảm, tụ C sẽ phóng điện với thời hằng   RLC

v0 t   Vmax e

t



 Vmax e

 t

RL C

đến khi đạt giá trị nhỏ hơn điện áp chỉnh lưu toàn sóng, tụ điện C sẽ được
nạp đến giá trị đỉnh trở lại.


Nguồn DC

Mạch nguồn DC 6V dùng IC điều chỉnh điện áp
(Voltage regulator) 7806 ()



Đặc tính chính của các vi mạch họ 78xx
Loại vi
mạch
7805

Điện áp
ổn đònh (V)
+5

Điện áp ra
(V)
4,8 – 5,2

Điện áp
vào (V)
7,5 – 10

7806

+6

5,75 – 6,25

8,5 - 11

7809

+9

8,7 – 9,3

10,5 – 14

7810

+10

9,6 – 10,4

12,5 – 17

7812

+12

11,5 – 12,5

14,5 – 19

7815

+15

14,5 -15,6

17,5 -23

7818

+18

17,3 – 18,7

20,5 -27

7824

+24

23 - 25

26,5 - 33


Mạch điện ổn áp dùng họ 78xx
2

Cv

3
+

Uv

+

1

78xx

Cr

Ur

CV= 470F đến 2200 F

Cr = 5F đến 100F
Uv = (1,2÷1,8)Ur
- Điện áp ổn đònh từ 5V đến 24 V tuỳ vào loại vi
mạch
- Điện áp xoay chiều qua biến áp hạ áp, qua cầu
chỉnh lưu thành 1 chiều, điện áp này nối tới chân 1
của vi mạch, điện áp lấy ra từ chân 3, chân 2 nối
mass.


Uv

Cv

2

1

+

+

Mạch điện ổn áp dùng họ 79xx

Cr

Ur

3

79xx

Họ 79xx cũng giống như họ 78xx nhưng dùng
cho nguồn âm


Mạch ổn áp dùng IC họ 78xx và 79xx


Bài tập 1:Cho sơ đồ mạch như hình vẽ:
1.Phân tích tác dụng các linh kiện và nguyên lý hoạt động của mạch.
2.Vẽ dạng điện áp: u2, trên tụ C1 và ur.
u1

u2

ur

Bài tập 2: Thiết kế bộ nguồn ổn áp cho điện áp ra không đổi 12V, vẽ
và giải thích nguyên lý hoạt động của sơ đồ mạch đó.