Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 2: Diode bán dẫn

Diode là một linh kiện bán dẫn 2 cực, cấu tạo cơ bản dựa trên chuyển tiếp PN. Trong chương 2 của bài giảng Kỹ thuật điện tử, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Diode bán dẫn, đặc tuyến Volt-Ampe (V-A) của diode, các mô hình mạch diode tương đương,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt các nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 2: Diode bán dẫn Chương 2 Diode bán dẫn2.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt độngDiode là một linh kiện bán dẫn 2 cực, cấu tạo cơ bảndựa trên chuyển tiếp PN. Điện cực nối với bán dẫn Pgọi là Anode (A), điện cực nối với bán dẫn N gọi làCathode (K). EtxKý hiệu A iD → K + vD - Ký hiu ca diode bán dn Mt sô hình dáng ca các loi diode2.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt độngVùng nghèo 2.2 Đặc tuyến Volt-Ampe (V-A) của diode  qv D   vD  iD = I 0  e ηkT − 1 = I 0  e ηVT − 1    Trong đó:I0: dòng điện ngược bão hòa kT VT = : điện thế nhiệtq: điện tích electron, q=1.6×10-19C qk: hằng số Boltzmann, k=1.38×10-23J/K Ở nhiệt độ phòng (T=300K), VT≈26mVT: nhiệt độ tuyệt đối Kelvin (K)η: hằng số có giá trị trong khoảng từ 1 đến 22.2 Đặc tuyến Volt-Ampe (V-A) của diode vD ηVT I 0e v D η V I0e2.3 Các mô hình mạch diode tương đương Mô hình tương đương của diode ở chế độ DCMô hình sụt áp hằngvới điện trở Rf: Vγ VγMô hình sụt áp hằng: V Vγ VγMô hình lý tưởng: 2.4 Các tham sôZ của diode bán dẫn1. Đin tr mt chi$u (đin tr tĩnh): Vth-Theo chiều thuận: Rth = Rf = I th(Có giá vài Ω đ+n vài ch,c Ω) Vng-Theo chiều ngược: Rng = Rr = I ng(Có giá tr. r/t l0n, hàng trăm KΩ) ∆V2. Đin tr xoay chi$u : rd = ∆I VT- Khi diode làm việc trên điểm gián đoạn: rd = + rB (Ω) I 0.026- Ở nhiệt đô^ phòng: rd = + rB (Ω) I- Khi diode làm việc với dòng cao thì có thể bỏ qua rB . 2.4 Các tham sôZ của diode bán dẫn3. Đin dung t5ơng đ5ơng: C0 = C hàng rào + C khu+ch tán4. Mt vài tham sô gi0i hn khác: - Điện áp ngược cực đại cho phép V ngược max. - Dòng điện thuận cực đại cho phép Imax. - Công suất tiêu hao cực đại cho phép Pmax. - Tần sôZ cực đại cho phép của tín hiệu xoay chiều fmax. 2.5 Phân tích mạch DC chứa diode Trong thực tế, để dễ dàng trong việc phân tích mạch, đặc tuyến của diode được xem như thẳng đứng. VD I(mA) Diode dẫn ID Vo Diode tắt E V(V) ID = (E – Vγ)/R 0 Vγ Vo = ID.RVγ = 0.6V ÷0.7V đối với diode Silicon Có thể xem diode hở mạch trong trường hợp E < Vγγ và ngắn mạchVγ = 0.2V÷0.3V đối với diode Germanium trong trường hợp ngược lại => hoạtDiode lý tưởng: Vγ = 0V động như một khóa đóng ngắt. 2.5 Phân tích mạch DC chứa diodeVí dụ: Cho mạch điện dùng diode loại Si có Vγ=0.7V như hình vẽ. Tìm dòng điện I1, I2 và ID2 I(mA) V(V) 0 0.7 ĐS: I1=0.212mA I2=3.32mA ID2=3.108mA 2.6 Phân tích mạch tín hiệu nhỏ cho diodeChế độ tín hiệu nhỏ được xem là chế độ mà dòng và ápcủa linh kiện thay đổi trên một đoạn đủ nhỏ của đặctuyến để có thể xem linh kiện như phần tử tuyến tính. v( t ) = E + A sin ωtTìm dòng và áp trên diode?→ Dùng nguyên lý x+p ch?ng (ch@ dùng cho phAn tB tuy+n tính). 2.6 Phân tích mạch tín hiệu nhỏ cho diode - Đối với nguồn DC: I = (E – 0.7) / R (A) - Đối với nguồn AC: 0.026 rd = (Ω ) (Giả sử bỏ qua điện trở rB) ID E − Vγ AiD (t ) = I D + id = + sin ωt ( A) ...