Bài giảng cấu kiện điện tử

Cấu kiện Điện tử là môn học nghiên cứu cấu tạo, nguyên tắc làm việc cũng như là những ứng dụng điển hình của các linh kiện điện tử cơ bản. Đây được coi là một môn cơ sở quan trọng trước khi tiếp cận sâu hơn vào phần kỹ thuật điện tử. Môn học trang bị kiến thức nền tảng để sinh viên tiếp thu kiến thức các môn học tiếp theo như Kỹ thuật mạch điện tử, Kỹ thuật xung, Kỹ thuật đo lường …và thực tập tại phòng thí nghiệm. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng cấu kiện điện tử Ph¹m Thanh HuyÒn ----- ----- Bµi gi¶ng CÊu kiÖn ®iÖn tö Chuyªn ngµnh: KTVT, KTTT, §KH-THGT Hµ néi 5/ 2005 Lêi nãi ®Çu CÊu kiÖn §iÖn tö lµ m«n häc nghiªn cøu cÊu t¹o, nguyªn t¾c lµm viÖc còng nh− lµ nh÷ng øng dông ®iÓn h×nh cña c¸c linh kiÖn ®iÖn tö c¬ b¶n. §©y ®−îc coi lµ mét m«n c¬ së quan träng tr−íc khi tiÕp cËn s©u h¬n vµo phÇn kü thuËt ®iÖn tö. M«n häc trang bÞ kiÕn thøc nÒn t¶ng ®Ó sinh viªn tiÕp thu kiÕn thøc c¸c m«n häc tiÕp theo nh− Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö, Kü thuËt xung, Kü thuËt ®o l−êng …vµ thùc tËp t¹i phßng thÝ nghiÖm. Bµi gi¶ng CÊu kiÖn §iÖn tö ®−îc biªn so¹n víi môc ®Ých nh− trªn vµ dùa trªn c¸c gi¸o tr×nh vµ tµi liÖu tham kh¶o míi nhÊt hiÖn nay, ®−îc dïng lµm tµi liÖu tham kh¶o cho sinh viªn chÝnh qui c¸c chuyªn ngµnh: Kü thuËt ViÔn th«ng, Kü thuËt Th«ng tin, Tù ®éng ho¸, Trang thiÕt bÞ ®iÖn, §iÒu khiÓn häc vµ TÝn hiÖu Giao th«ng. Ngoµi ra, ®©y còng lµ tµi liÖu tham kh¶o bæ Ých cho sinh viªn ngµnh C¬ khÝ vµ sinh viªn hÖ t¹i chøc khi cÇn t×m hiÓu s©u h¬n vÒ ®iÖn tö c¬ b¶n. MÆc dï ®· ®−îc kiÓm tra cÈn thËn nh−ng tµi liÖu ch¾c ch¾n cßn cã sai sãt. T¸c gi¶ xin göi lêi c¸m ¬n ch©n thµnh tíi c¸c ®ång nghiÖp trong bé m«n Kü thuËt §iÖn tö ®· ®ãng gãp nhiÒu ý kiÕn quÝ b¸u cho tµi liÖu nµy. RÊt mong nhËn ®−îc c¸c ý kiÕn ®ãng gãp cña b¹n ®äc. C¸c ý kiÕn ®ãng gãp xin göi vÒ Bé m« Kü thuËt §iÖn tö - Khoa §iÖn §iÖn tö - §H. GTVT. Hµ Néi th¸ng 5 n¨m 2005 T¸c gi¶ Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cña vËt liÖu linh kiÖn Ch−¬ng I C¬ së vËt lý cña vËt liÖu linh kiÖn I. Kh¸i niÖm vÒ lý thuyÕt vïng n¨ng l−îng 1. B¶n chÊt cña nguyªn tö TÊt c¶ c¸c vËt chÊt ®Òu h×nh thµnh tõ c¸c h¹t nhá li ti. Nh÷ng h¹t nµy cã mËt ®é dµy ®Æc vµ lµm cho vËt chÊt d−êng nh− lµ liªn tôc v× chóng qu¸ nhá vµ di chuyÓn víi tèc ®é cùc nhanh. C¸c nhµ khoa häc ®· nhËn biÕt ®−îc 92 lo¹i vËt chÊt c¬ b¶n trong tù nhiªn, chóng ®−îc gäi lµ c¸c nguyªn tè. Sau nµy cã mét vµi nguyªn tè do con ng−êi t¹o ra. Mçi mét nguyªn tè ®Òu cã cÊu tróc h¹t cña riªng nã, gäi lµ c¸c nguyªn tö. Cho tíi cuèi thÕ kû 19 ng−êi ta vÉn cho r»ng nguyªn tö lµ mét phÇn tö vËt chÊt kh«ng cã cÊu tróc vµ kh«ng thÓ ph©n chia. Tuy nhiªn, sau hµng lo¹t nh÷ng nghiªn cøu, tíi nay ng−êi ta ®· ®−a ra m« h×nh ®óng ®¾n cña nguyªn tö dï r»ng vÉn ch−a thùc sù biÕt ®−îc cã h¹t vËt chÊt nµo nhá nhÊt hay kh«ng. D−íi ®©y lµ mét sè kÕt qu¶ cña lý thuyÕt nguyªn tö ®· ®−îc thõa nhËn réng r·i, nã gi¶i thÝch ®Æc tÝnh cña vËt chÊt tèt h¬n bÊt cø lý thuyÕt nµo kh¸c. TÊt c¶ c¸c nguyªn tö ®Òu bao gåm mét h¹t nh©n nhá tËp trung hÇu hÕt khèi l−îng cña nguyªn tö. Quay xung quanh h¹t nh©n nµy lµ c¸c ®iÖn tö (electron) mang ®iÖn tÝch ©m, nhá vµ nhÑ h¬n nhiÒu. H¹t nh©n bao gåm c¸c h¹t proton vµ n¬tron, proton mang ®iÖn tÝch d−¬ng cßn n¬tron kh«ng mang ®iÖn. qp = - qe = 1,6 x 10-19 C Khi nguyªn tö ë tr¹ng th¸i b×nh th−êng sè proton = sè ®iÖn tö nªn nguyªn tö trung hoµ vÒ ®iÖn. Mét sù thay ®æi nhá trong cÊu t¹o cña nguyªn tö còng cã thÓ t¹o nªn mét sù kh¸c biÖt cùc kú lín vÒ tÝnh chÊt cña nã. VÝ dô, chóng ta chØ cã thÓ sèng ®−îc nÕu thë b»ng oxy thuÇn tuý nh−ng kh«ng thÓ sèng nÕu chØ cã khÝ nito. oxy cã thÓ lµm kim lo¹i bÞ ¨n mßn nh−ng nito th× kh«ng. MÆc dï ë ®iÒu kiÖn b×nh th−êng c¶ oxy vµ nito ®Òu kh«ng mµu, kh«ng mïi, kh«ng vÞ vµ träng l−îng nguyªn tö gÇn b»ng nhau. Chóng kh¸c nhau v× oxy cã 8 proton trong khi nito chØ cã 7. M« h×nh l−îng tö cña nguyªn tö §iÖn tö ë nh÷ng quü ®¹o l−îng tö x¸c ®Þnh, nã quay quanh h¹t nh©n nhê sù c©n b»ng gi÷a 2 lùc: Lùc ®iÖn gi÷a ®iÖn tÝch (-) cña ®iÖn tö vµ ®iÖn tÝch (+) cña h¹t nh©n . Lùc hÊp dÉn (lùc h−íng t©m) gi÷a 2 thùc thÓ cã khèi l−îng lµ ®iÖn tö vµ h¹t nh©n. 4 CÊu kiÖn ®iÖn tö Ch−¬ng I: C¬ së vËt lý cña vËt liÖu linh kiÖn C¸c ®iÖn tö liªn kÕt víi h¹t nh©n kh«ng ph¶i ë nh÷ng møc n¨ng l−îng bÊt kú mµ chØ ë nh÷ng møc n¨ng l−îng rêi r¹c x¸c ®Þnh theo nh÷ng quü ®¹o cho phÐp. Nh÷ng møc n¨ng l−îng nµy gäi lµ møc l−îng tö. C¸c møc n¨ng l−îng nµy kh«ng c¸ch ®Òu nhau. C¸c ®iÖn tö cµng ë xa h¹t nh©n liªn kÕt víi h¹t nh©n cµng yÕu. Mçi nguyªn tö cã v« sè nh÷ng quü ®¹o cã thÓ nh−ng kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c quü ®¹o nµy ®Òu cã ®iÖn tö . Bohr cho r»ng: C¸c e kh«ng chuyÓn ®éng trong nguyªn tö theo nh÷ng quü ®¹o bÊt kú mµ chØ theo mét quü ®¹o x¸c ®Þnh gäi lµ quü ®¹o l−îng tö. Khi chuyÓn ®éng trong quü ®¹o nµy e kh«ng bÞ mÊt ®i n¨ng l−îng. ChØ khi e nh¶y tõ quü ®¹o nµy sang quü ®¹o kh¸c th× tr¹ng th¸i n¨ng l−îng cña nã míi thay ®æi. Khi ®ã l−îng tö ¸nh s¸ng – photon – bÞ bøc x¹ hay hÊp thô. Hai tiªn ®Ò cña Bohr: + Tiªn ®Ò vÒ tr¹ng th¸i dõng: nguyªn tö chØ tån t¹i trong nh÷ng tr¹ng th¸i cã n¨ng l−îng x¸c ®Þnh gäi lµ tr¹ng th¸i dõng. Trong c¸c tr¹ng th¸i dõng nguyªn tö kh«ng bøc x¹. + Tiªn ®Ò vÒ sù bøc x¹ vµ hÊp thô n¨ng l−îng cña nguyªn tö: tr¹ng th¸i dõng cã n¨ng l−îng cµng thÊp th× cµng bÒn v÷ng. Khi nguyªn tö ë tr¹ng th¸i dõng cã n¨ng l−îng lín bao giê còng cã xu h−íng chuyÓn sang tr¹ng th¸i dõng cã n¨ng l−îng nhá. Khi nµy nã bøc x¹ ra 1 photon cã n¨ng l−îng ®óng b»ng hiÖu 2 møc n¨ng l−îng ®ã. Sè ®iÖn tö tèi ®a trªn mçi quü ®¹o lµ 1 sè x¸c ®Þnh: (2n2) n=1 líp K 2 ®iÖn tö n=2 líp L 8 ®iÖn tö n=3 líp M 18 ®iÖn tö n=4 líp N 32 ®iÖn tö n=5 líp O 50 ®iÖn tö C¸c ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng ®−îc gäi lµ c¸c ®iÖn tö ho¸ trÞ §iÖn tö hãa trÞ sÏ x¸c ®Þnh tÝnh chÊt vËt lý c ...