Tóm tắt lý thuyết và bài tập phần Diode môn Kỹ thuật điện tử - Lê Chí Thông

Tóm tắt lý thuyết và bài tập phần Diode môn Kỹ thuật điện tử trình bày lý thuyết về quan hệ giữa dòng điện và điện áp, điện trở DC, phân tích mạch DC có diode, phân tích mạch diode với tín hiệu nhỏ,... và phần bài tập với các vấn đề liên quan có đáp án đi kèm, thuận tiện cho sinh viên đối chiếu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt lý thuyết và bài tập phần Diode môn Kỹ thuật điện tử - Lê Chí Thông i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com TÓM T T LÝ THUY T VÀ BÀI T P PH N DIODE MÔN K THU T ĐI N T Quan h gi a dòng đi n và đi n áp I = I S (eV / ηVT − 1) v i: IS: dòng i n (ngư c) bão hòa VT: i n th nhi t η: h s th c t , có giá tr t 1 n 2 Hình 1-1 c tuy n diode phân c c thu n Đi n tr AC (đi n tr đ ng) ∆V 25mV rD = = ∆I I Ngoài rD, còn t n t i i n tr ti p xúc (bulk) rB,thư ng có tr s r t nh và ư c b qua. Đi n tr DC V RD = I Phân tích m ch DC có diode Ta có th thay th diode trong m ch b i m t ngu n áp 0,7V (n u là diode Si) ho c 0,3V (n u là diode Ge) b t c khi nào mà diode có dòng phân c c thu n phía trên i m knee. Hình 1-2 Diode phân c c thu n (a) có th thay th b i m t ngu n áp (b) Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 1/9 i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com Vì v y, phân tích i n áp và dòng di n DC trong m ch có ch a diode, ta có th thay th c tuy n V-A như hình 1-3. Hình 1-3 c tuy n lý tư ng hóa Ví d 1-1 Gi s r ng diode Si trên hình 1-4 òi h i dòng t i thi u là 1 mA n m trên i m knee. Hình 1-4 (Ví d 1-1) 1. Tr s R là bao nhiêu dòng trong m ch là 5 mA? 2. V i tr s R tính câu (1), giá tr t i thi u c a E là bao nhiêu duy trì diode trên i m knee? Gi i 1. Tr s c a R E − 0,7V 5V − 0,7V R= = = 860Ω I 5mA 2. Giá tr t i thi u c a E E − 0,7V I= ≥ 1mA R E ≥ 860Ω × 1mA + 0,7V = 1,56V Phân tích m ch diode v i tín hi u nh M t cách t ng quát, các linh ki n th xem xét ho t ng hai d ng: tín hi u nh vá tín hi u l n. Trong các ng d ng tín hi u nh , i n áp và dòng i n trên linh ki n m t t m r t gi i h n trên c tuy n V-A. Nói cách khác, i lư ng ∆V và ∆I r t nh so v i t m i n áp và dòng i n mà linh ki n ho t ng. Ví d 1-2 Gi s r ng diode Si trên hình 1-5 ư c phân c c phía trên i m knee và có rB là 0,1 , hãy xác nh dòng i n và i n áp trên diode. V th dòng i n theo th i gian. Hình 1-5 (Ví d 1-2) Gi i Ng n m ch ngu n AC, xác nh dòng DC: (6 − 0,7)V I= = 19,63mA 270Ω Do ó, i n tr AC là Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 2/9 i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com 25mV 25mV rD = + rB = + 0,1Ω = 1,42Ω I 19,63mA Dòng i n AC là e 2 sin ωt i= = = 7,37 sin ωt[mA] R + rD 270 + 1,42 i n áp AC là rD 1,42 vD = e= 2 sin ωt = 0,01sin ωt[V ] R + rD 270 + 1,42 Như v y dòng và áp t ng c ng là i (t ) = 19,63 + 7,37 sin ωt[mA] v(t ) = 0,7 + 0,01sin ωt[V ] th dòng i n theo th i gian ư c cho hình 3-8 Hình 1-6 Thành ph n AC thay i ±7,37 mA xung quanh thành ph n DC 19,63mA Đư ng t i (load line) Ta có th th c hi n vi c phân tích diode v i tín hi u nh b ng cách s d ng hình v v i c tuy n V-A c a diode. Xét m ch cho hình 1-7. ây chính là m ch tương ương v DC c a m ch ã cho hình 1-5 (ng n m ch ngu n áp). Ta xem i n áp trên diode là V (ch không là h ng s ). Hình 1-7 Dòng i n qua diode I và i p áp trên diode V Theo nh lu t áp Kirchhoff, ta có E = IR + V Do ó, quan h gi a dòng và áp DC trên diode cho b i phương trình −V E I= + R R Thay s vào, ta có −V 6 I= + 270 270 I = −(3,7 × 10 −3 )V + 0,0222 Phương trình này có d ng y=ax+b và th c a nó là m t ư ng th ng có d c (slope) là -1/R và c t tr c I t i i m E/R (và c t tr c V t i i m Vo=E). ư ng th ng này ư c g i là ư ng t i DC (DC Load Line). Bài t p K Thu t i n T - Ph n Diode - Trang 3/9 i H c Bách Khoa TP.HCM – Khoa i n- i n T Lê Chí Thông – chithong@gmail.com ư ng t i DC c a m ch cho hình 1-7 ư c v trên hình 1-8. ư ng t i này bi u di n t t c các t h p có th có c a dòng i n qua diode I và i p áp trên diode V v i tr s E và R xác nh. Giá tr hi n th i c a I và V tùy thu c vào diode ư c s d ng trong m ch. Hình 1-8 ư ng t i DC c tính c a ư ng t i DC là m i t h p có th có c a dòng i n I và i n áp V c a m ch hình 1-7 là m t i m n m t i m t nơi nào ó trên ư ng th ng. Cho trư c m t diode c th (mà ta ã bi t c tuy n V-A c a nó), ...