Mạch điện tử - Chương 1. Diode bán dẫn

Diode là một linh kiện điện tử phi tuyến đơn giản nhất. Các loại diode: Diode chân không, Diode khí, Diode chỉnh lưu kim loại, Diode bán dẫn, ...Các vật liệu bán dẫn thường dùng: Silicon (Si). Phổ biến nhất. Germanium (Ge). Gallium Arsenide (GaAs). Mạch siêu cao tần, phát quang và ứng dụng tần số cao
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mạch điện tử - Chương 1. Diode bán dẫn11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 1 MẠCH ĐIỆN TỬ Chương 1. Diode bán dẫn11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 2Nội dung• Diode bán dẫn thông thường• Chỉnh lưu• Mạch xén (clippers) và mạch ghim điện áp (Clampers)• Diode zener11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 3Ký hiệu• Giá trị tại điểm tĩnh Q (quiescent-point): IEQ, VCEQ• Giá trị một chiều: IE, VCE• Giá trị tức thời: iE, vCE• Giá trị tức thời của thành phần thay đổi theo thời gian: ie, vce11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 4Giới thiệu• Diode là một linh kiện điện tử phi tuyến đơn giản nhất.• Các loại diode: • Diode chân không, • Diode khí, • Diode chỉnh lưu kim loại, • Diode bán dẫn, vv…• Các vật liệu bán dẫn thường dùng: • Silicon (Si) • Phổ biến nhất • Germanium (Ge) • Gallium Arsenide (GaAs) • Mạch siêu cao tần, phát quang và ứng dụng tần số cao11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 5Cấu trúc nguyên tử11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 6Cấu trúc tinh thể11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 7Các mức năng lượng11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 8Sự dẫn điện trong chất bán dẫn• Dòng khuếch tán (diffusion current): Khi có sự thay đổi mật độ electron (hole)• Dòng chảy (drift current): Khi có điện trường ngoài11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 9Phân loại bán dẫn• “Doping” • Là quá trình đưa vào chất bán dẫn các chất khác cần thiết.• Bán dẫn loại p • Chất đưa vào: chất nhận (acceptor material). Ví dụ: Boron (III) • Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng (xem trang sau) • Phần tử mạng điện chủ yếu: Lỗ trống (positive): p-type material• Bán dẫn loại n • Chất đưa vào: chất cho (donor material). Ví dụ: Phosphorus (V). • Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng (xem trang sau). • Phần tử mang điện chủ yếu: Electron (negative): n-type material11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 10Bán dẫn loại p • Chất đưa vào: Chất nhận (acceptor material). Ví dụ: Boron (III) • Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng • Phần tử mang điện chủ yếu: Lỗ trống (positive): p-type material11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 11Bán dẫn loại n • Chất đưa vào: Chất cho (donor material). Ví dụ: Phosphorus (V) • Cấu trúc tinh thể và sơ đồ mức năng lượng • Phần tử mang điện chủ yếu: Electron(negative): n-type material11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 12Diode bán dẫn• Diode bán dẫn thông thường: • mạch chỉnh lưu và tách sóng• Zenner diode: • tạo điện áp chuẩn• Schottkky diode: • tụ điện bán dẫn thay đổi được • dùng trong các mạch cộng hưởng• LED (light-emitting diode): tạo ánh sáng • Tunnel diode: bộ tạo dao động điện trở âm • Photo diode: cảm biến ánh sáng11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 13Diode bán dẫn thông thường• Cấu trúc và ký hiệu• Lớp tiếp xúc pn (pn junction)11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 14Phân cực của diode11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 15Quan hệ giữa dòng điện & điện áp _• Diode lý tưởng + iD ri + vi vD _ • vi > 0: iD > 0 và vD = 0 (Diode ngắn mạch: short circuit) • vi < 0: vD < 0 và iD = 0 (Diode hở mạch: open circuit)11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 16Quan hệ giữa dòng điện & điện ápVí dụ: Cho mạch như hình vẽ, tìm dòng qua diode.a. Giả sử diode ON => VD=0 với ID>0 ID >0 (đúng với giả thiết)b. Giả sử diode OFF => ID=0 với VDVD=-10V ID=0 (đúng với giả thiết)11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 17Quan hệ giữa dòng điện & điện ápVí dụ: Cho Diode lý tưởng, tìm V? 11/2/2012 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK Tp.HCM 18 Đặc tuyến Volt Ampere (VA) • Phân cực thuận (vD>0): vD  mVT vD vD qvDi D  I o (e mkT  1)  I o (e mVT  1) iD  I o e mVT • Phân cực nghịch (vD< 0): vD  mVT iD   I o • I0 [A]: Dòng phân cực nghịch bảo ...