KythuatDienTu 2015 part 1 of 3 semiconductor

¤ Linh kiện quang điện tửn Điện áp, dòng điện và các định luật cơ bản... n Một mạch lưỡng cực A có thể được thay bởi một nguồn hiệu thế Vhm Voc nối tiếp với một điện trởRng RTH.Trong đó

Kỹ thuật điện tử

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Khoa ĐiệnTử - Viễn Thông

GV: Lê Thị Phương Mai

Phần

Phần 1 1 Đại Đại cương cương

n Chương 5: Kỹ thuật xung cơ bản.

n Chương 6: Kỹ thuật số cơ bản.

Tài liệu liệu tham tham khảo khảo

n Slides dựa trên bài giảng power point của ThS Nguyễn Duy Nhật Viễn, khoa ĐTVT, ĐHBKĐN, lưu hành nội bộ.

n Bài giảng “Kỹ thuật Điện Tử”, GVC ThS Lê Xứng, Khoa ĐTVT, ĐHBKĐN, Lưu hành nội bộ

Sách: Kỹ thuật Điện Tử, Đỗ Xuân Thụ (Chủ biên), NXB Giáo dục

n Sách: Kỹ thuật Điện Tử, Đỗ Xuân Thụ (Chủ biên), NXB Giáo dục Việt Nam, 2011

Quan trọng trọng (1) (1)

Bài tập: làm tại lớp hoặc về nhà

Quan trọng trọng (2) (2)

n Download tài liệu ở trang:

https://sites.google.com/site/namsaunt/

n Password cung cấp trên lớp

n Password cung cấp trên lớp

n Liên hệ GV: Văn phòng khoa ĐTVT

n Hoặc qua email: pmai2810@gmail.com

Chương 1

Mở đầu

¤ Linh kiện quang điện tử

n Điện áp, dòng điện và các định luật cơ bản

Lịch sử phát triển

n 1948,John Bardeen, Walter Brattain và WilliamShockley làm việc tại Bell Labs (Mỹ) đã phátminh ra transistor đầu tiên

1960, mạch tích hợp (Integrated Circuit) ra đời

n 1960, mạch tích hợp (Integrated Circuit) ra đời

n 1970, Tích hợp mật độ cao

Linh kiện điện tử

Linh kiện thụ động

Điện trở trở (R) (R)

Ví dụ điện trở

n Linh kiện có khả năng tích tụ điện năng.

Tụ điện điện (C) (C)

Tụ xoay

Tụ xoay

Tụ mã màu

Tụ xoay (100pF-500pF)

Cuộn cảm (L)

Biến áp

Linh kiện tích cực

¤ Diode ổn áp (diode Zener)

¤ Diode biến dung (diode

varicap hoặc varactor)

¤ Diode hầm (diode Tunnel)

Linh kiện quang

điện tử

Linh kiện thu quang

n Quang trở

n Quang diode

n Quang transistor

n Quang transistor

Linh kiện kiện phát phát quang quang

n Diode phát quang (LED :

Light Emitting Diode)

n LED 7 đọan

LED & LED 7

LED & LED 7 đoạn đoạn

LED 7 đoạn

LED 7 đoạn (Common Cathode)

Điện áp, dòng điện và các định luật cơ bản

Điện áp và dòng điện

n Điện áp:

¤ Hiệu điện thế giữa hai điểm khác nhau trongmạch điện

¤ Trong mạch thường chọn một điểm làm điểm

¤ Trong mạch thường chọn một điểm làm điểmchung để so sánh các điện áp với nhau gọi làmasse hay là đất (thường chọn là 0V)

¤ Điện áp giữa hai điểm A và B trong mạchđược xác định: UAB=VA-VB.

¤ Với VA và VB là điện thế điểm A và điểm B sovới masse

¤ Đơn vị điện áp: Volt (V)

Điện áp và dòng điện

n Dòng điện:

¤ Dòng dịch chuyển có hướng của các hạtmang điện trong vật chất

Chiều dòng điện từ nơi có điện thế cao đến

¤ Chiều dòng điện từ nơi có điện thế cao đếnnơi có điện thế thấp

¤ Chiều dòng điện ngược với chiều dịch chuyểncủa điện tử

¤ Đơn vị dòng điện: Ampere (A)

Định luật luật Ohm (1827) Ohm (1827)

n Mối quan hệ tuyến

tính giữa điện áp và

dòng điện:

U=I.R

Định luật luật điện điện áp áp Kirchhoff Kirchhoff

n Kirchhoff’s Voltage Law (KVL):

Định luật luật dòng dòng điện điện Kirchhoff Kirchhoff

n Kirchhoff’s Current Law (KCL):

¤ Tổng dòng điện tại một nút bằng 0.

¤ Σ I=0.

Nguồn áp và nguồn dòng

n Nguồn áp

n Nguồn dòng

+ - +

Nguồn áp một Nguồn áp xoay

n Nguồn dòng

n Định lý Thevenin & Norton

Nguồn áp một chiều

Nguồn áp xoay

chiều

n Một mạch lưỡng cực A có thể được thay bởi một nguồn hiệu thế Vhm (Voc) nối tiếp với một điện trở

Rng (RTH).Trong đó Vhm là hiệu thế của lưỡng cực

A để hở và Rng là điện trở nhìn từ lưỡng cực khi

Định lý Thevening & Norton

A để hở và Rng là điện trở nhìn từ lưỡng cực khi triệt tiêu các nguồn độc lập trong mạch A.

n Một mạch lưỡng cực A có thể được thay thế bởi một nguồn dòng điện inm (isc) song song với điện trở Rng Trong đó inm là dòng điện ở lưỡng cực khi nối tắt và Rng là điện trở tương đương mạch A thụ

1.Mở điện trở tải

2.Tính toán, đo lường điện áp mạch hở(Vhm)

3.Mở dòng điện nguồn và điện áp ngắn nguồn

Định lý Thevening

Tổng kết kết chương chương 1 1.

n Sơ lược lịch sử phát triển

n Linh kiện điện tử cơ bản

n Điện áp & Dòng điện

n Điện áp & Dòng điện

n Định lý Thevening và Norton

n Các định luật: Ohm, Kirchhoff (KVL, KCL)

Chương 2

Diode và ứng dụng

Nội dung

Chất bán dẫn

Chất bán dẫn

Chất dẫn điện Chất bán dẫn Chất cách điện Điện trở suất ρ 10 -6 ÷ 10 -4 Ω cm 10

-4 ÷ 10 4 Ω cm 10 5 ÷ 10 22 Ω cm

n Dòng điện là dòng dịch chuyển có hướng củacác hạt mang điện tích

n Vật chất được cấu thành bởi các hạt mang điện:

Chất bán dẫn

n Gồm các lớp:

¤ K: 2; L:8; M: 8, 18; N: 8, 18, 32…

8218

Chất bán dẫn

¤ Vùng hóa trị: Liên kết hóa trị giữa điện tử và hạt nhân.

¤ Vùng tự do: Điện tử liên kết yếu với hạt nhân, có thể di chuyển.

¤ Vùng cấm: Là vùng trung gian, hàng rào năng lượng để chuyển điện tử từ vùng hóa trị sang vùng tự do

Chất bán dẫn thuần

n Hai chất bán dẫn điển hình

n Là các chất thuộc nhóm IV trong bảng tuần hoàn

n Là các chất thuộc nhóm IV trong bảng tuần hoànMendeleev

Chất bán dẫn thuần: n=p.

¤ n>p

¤ p>n

Chất bán bán dẫn dẫn tạp tạp

n Loại N: hạt dẫn điện đa số là electron

n Loại P: hạt dẫn điện đa số là lỗ trống

Diode

Hoạt động động của của Diode Diode

n Chưa phân cực cho diode

n Phân cực ngược

n Phân cực thuận

n Phân cực thuận

Chưa phân cực cho diode

n Hiện tượng khuếch tán

Phân cực ngược cho diode

n Âm nguồn thu hút hạt mang

điện tích dương (lỗ trống)

n Dương nguồn thu hút các hạt

mang điện tích âm (điện tử)

n Giá trị dòng điện rất bé.

n Nguồn 1 chiều tạo điện trường

E như hình vẽ.

n Điện trường này hút các điện

tử từ âm nguồn qua P, qua N

về dương nguồn sinh dòng

Ing

-e

Phân cực thuận cho diode

n Âm nguồn thu hút hạt mang

điện tích dương (lỗ trống)

n Dương nguồn thu hút các hạt

mang điện tích âm (điện tử)

n Vùng trống biến mất.

E

n Dòng điện này là dòng điện của các hạt đa số gọi là dòng khuếch tán.

n Giá trị dòng điện lớn.

n Nguồn 1 chiều tạo điện trường

E như hình vẽ.

n Điện trường này hút các điện

tử từ âm nguồn qua P, qua N

Ith

-e

Điều kiện kiện để để diode diode dẫn dẫn điện điện

n Diode được phân cực thuận (+ nối P, - nối N)

n Hiệu điện thế phân cực thuận trên 2 đầu diodelớn hơn điện áp ngưỡng Vγ

Dòng điện qua diode

n Dòng của các hạt mang điện đa số là dòngkhuếch tán Id, có giá trị lớn

n Nhiệt độ tuyệt đối: T ( 0 K).

n Điện áp trên diode: U.

n Dòng điện ngược bão hòa: IS chỉ phụ thuộc nồng độ tạp chất, cấu tạo các lớp bán dẫn mà không phụ thuộc U (xem như hằng số).

Dòng điện qua diode

n Dòng của các hạt mang điện thiểu số là dòngtrôi, dòng rò Ig, có giá trị bé

n Vậy:

n I=Id+Ig.

n Khi chưa phân cực cho diode (I=0, U=0):

¤ ISeq0/kT+Ig=0

¤ => Ig=-IS

Dòng điện qua diode

n Khi phân cực cho diode (I,U ≠ 0):

Đặc tuyến tĩnh và các tham số của diode

Đặc tuyến tĩnh của diode

Đoạn AB (A’B’): phân cực thuận,

U gần như không đổi khi I thay

Đoạn CD (C’D’): phân cực ngược,

U gần như không đổi khi I thay đổi.

Đường thẳng lấy điện

E = V + RI

Phương trình này xác định điểm làm việc của diode tức điểm

Các tham số của diode

n Điện trở một chiều: Ro=U/I

¤ Rng~10k Ω -3M Ω

n Điện trở xoay chiều: rd=δU/δI

n Điện trở xoay chiều: rd=δU/δI

¤ rdng>>rdth

n Tần số giới hạn: fmax.

n Dòng điện tối đa: IAcf

n Hệ số chỉnh lưu: Kcl=Ith/Ing=Rng/Rth

Bộ nguồn 1 chiều

Sơ đồ khối

220V (rms)

Chỉnh lưu bán kỳ

Chỉnh lưu toàn kỳ

Chỉnh lưu cầu

Mạch lọc tụ C

Ổn áp áp bằng bằng diode diode Zener Zener

Một số số diode diode bán bán dẫn dẫn thực thực tế tế

Tổng kết kết chương chương 2 2

¤ Bán kỳ, Toàn kỳ, Chỉnh lưu cầu

lưu, Lọc (C), Ổn áp (Zener hoặc vi mạch ổn áp)