CÁC DIODE CHUYÊN DỤNG (MẠCH điện tử SLIDE)

Chương 5
Các diode chuyên dụng


Từ Vựng (1)
• Back diode = diode ngược
• Common-anode display= Hiển thị anode
chung (CA)
• Common-cathode display= Hiển thị
cathode chung (CC)
• Current regulator diode = diode ổn
[định] dịng [điện]
• Derating factor = thừa số giảm định mức
• Laser diode
• Leakage region = miền rị (rỉ)
• Light-emitting diode (LED) = diode phát
2
quang


Từ Vựng (2)
•
•
•
•
•
•
•
•

Negative resistance = điện trở âm

Optocoupler = bộ ghép quang
Optoelectronics = quang điện tử
Photodiode = diode quang
Preregulator = tiền ổn định
Schottky diode
Seven-segment display = hiển thị 7 đoạn
Step-recovery diode = diode khôi phục
bước
3


Từ Vựng (3)
•
•
•
•
•
•
•
•

Temperature coefficient = hệ số nhiệt
Tunnel diode = diode đường hầm
Varactor = varicap = diode biến dung
Varistor
Zener diode = diode ổn áp
Zener effect = hiệu ứng Zener
Zener regulator = mạch ổn định zener
Zener resistance = điện trở zener

4


Nội dung chương 5
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

Diode ổn áp (Zener)
Mạch ổn áp Zener có tải
Xấp xỉ bậc 2 của diode Zener
Điễm rời khỏi miền ổn (định điện) áp
Đọc bảng dữ liệu
Troubleshooting
Đường tải
Dụng cụ quang điện tử
Diode Schottky
Diode biến dung
Các diode khác

5

5-1 Diode ổn áp (Zener)

• Diode ổn áp được chế tạo dựa theo cơ chế
đánh thủng (ở miền phân cực ngược) thác
lũ và/hoặc đường hầm (hay Zener).(V Z = 2
 1000V)

6

Hình 5-1 Diode Zener (a) Ký hiệu sơ đồ mạch; (b)


Reverse Breakdown
Increased reverse bias
eventually results in the diode
entering the breakdown
region, resulting in a sharp
increase in the diode current.
The voltage at which this
occurs is the breakdown
voltage, VZ.
2 V < VZ < 2000 V

Microelectronic Circuit Design
McGraw-Hill

7

Reverse Breakdown Mechanisms
a) Zener breakdown occurs when the electric
field is sufficiently high to pull an electron out
of a covalent bond (to generate an electronhole pair).
b) Avalanche breakdown occurs when electrons
and holes gain sufficient kinetic energy (due
to acceleration by the E-field) in-between
scattering events to cause electron-hole pair
generation upon colliding with the lattice.

8


Zener Diodes – Regulation Ranges
The zener diode’s
Zener
Diode
zone
zone
breakdown
characteristics are
determined by the
doping process. Low
voltage zeners (>5V),
operate in the zener
breakdown range.
Those designed to
operate <5 V operate
Avalanch
mostly in avalanche

e
breakdown range.
zone
5V.
Zeners are available
This curve illustrates the minimum and
with voltage
maximum ranges of current operation
breakdowns of 1.8 V to that the zener can effectively maintain its
9
voltage.
200 V.


Zener Diodes – Breakdown
Characteristics
Note very small reverse
current (before “knee”).

Breakdown occurs @
knee.
Breakdown
Characteristics:
• VZ remains near
constant
• VZ provides:
-Reference voltage
-Voltage regulation
• IZ escalates rapidly
• IZMAX is achieved quickly

• Exceeding IZMAX is fatal
10


Hệ số nhiệt TC
• Định nghĩa: Hệ số nhiệt của đại lượng X là
TCX (đơn vị là 1/oC hay ppm/oC [ppm=10-6])

1 dX
TCX =
X dT

• TCVZ có giá trị:
< 0 khi Zener có VZ < 4V (đánh thủng Zener)
> 0 khi Zener có VZ > 6V (đánh thủng thác lủ)
< 0, > 0, hoặc = 0 khi Zener có 4V < VZ < 6V

11


Mạch ổn áp Zener

Hình 5-2. Mạch ổn áp zener. (a) Mạch cơ bản; (b) có nối đất; (c) nguồn
cấp điện lái mạch ổ áp
Chú ý:
 Izmin < IS < IZmax
 Thường chọn IS = (Izmin + Izmax)/2

12

Mơ hình diode zener lý tưởng
Mơ hình diode zener lý tưởng khi ở phân cực ngược > VZ

13


Breakdown Region Diode Model
In breakdown, the diode is
modeled with a voltage source,
VZ, and a series resistance, RZ. RZ
models the slope of the i-v
characteristic.
Diodes designed to operate in
reverse breakdown are called
Zener diodes and use the
indicated symbol.

Microelectronic Circuit Design
McGraw-Hill

14


5-2 Mạch ổn áp Zener có tải
• Hoạt động đánh thủng với điện áp Thévenin đặt ở Zener là:
VTH = VSRL/(RS+RL)
• Dịng điện nối tiếp IS
• Dịng tải IL = VL/RL=VZ/RL
• Dịng Zener IZ = IS – IL ( chú ý điều kiện để Zener vẫn còn ổn áp!)

15


Một số ứng dụng của diode Zener
•

Mạch tiền ổn áp (zener 20V trong hình 5-7 trang 152)

•

Mạch tạo dạng sóng (H.5-8, trang 152)

•

Mạch tạo điện áp ra khơng chuẩn (H.5-9a, trang 153)

•

Gánh bớt sụt áp cho rờ-le (H.5-9b)

•

Gánh bớt sụt áp cho tụ hóa (H.5-9c)

16


Mạch xén dùng Zener

17


Xấp xỉ bậc 2 của diode Zener

Hình 5-10 (a) Mạch tương
đương

18


Xấp xỉ bậc 2 của diode Zener

19

Hình 5-10


Xấp xỉ bậc 2 của diode Zener
•

Hiệu ứng trên điện áp tải: (H.5-10c)

VL = VZ+IZRZ  ∆VL = IZRZ
Vì RZ thường nhỏ  ∆VL nhỏ!.
•

Hiệu ứng trên điện áp gợn (H.5-11, trang 156)
(thường thì RZ << RL)
VR(out) = VR(in)RZ/(RS+RZ) ≅ VR(in)RZ/RS

20


5-4 Điểm rời khỏi miền ổn áp

Trường hợp xấu nhất (H.5-14, trang 159)
21


5-5 Đọc bảng dữ liệu
•

Cơng suất tối đa PZM: PZ=VZIZ < PZM

•

Dịng tối đa IZM: IZM = PZM/VZ

•

Dung sai x%: VZ ± x%

•

Điện trở Zener (tổng trở Zener) RZT hay ZZT: điện trở
động của Zener ở miền Zener

•

Giảm định mức: Hệ số giảm định mức (mW/oC) cho
biết sự thay đổi của PZM theo nhiệt độ!

22


5-7 Đường tải của diode Zener

Phương trình đường tải:
IZ = (VS – VZ) / RS

23


TD một số ứng dụng của diode Zener

24


25