Bài giảng kỹ thuật điện tử

Phân tích mô hình vật lý thực của phần tử điện dung: a/ b/ c/ Các hình trên là sơ đồ thay thế tương đương của tụ điện: a/Khi bỏ qua tổn hao nhỏ trong tụ điện b/Khi tính đến cả tổn hao củ

Bài giảng : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Thời gian 60 tiết

Nội dung : Gồm 7 chương

Chương 1: Tín hiệu và các hệ thống điện tử, khái niệm về lọc tần số

Chương 2: Các dụng cụ bán dẫn

Chương 3: Khuếch đại điện tử

Chương 4: Khuếch đại thuật toán

Chương 5: Tạo dao động hình sin

Chương 6: Mạch nguồn

Chương 7: Mạch phi tuyến

Chương I:TÍN HIỆU VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ.

1.1Khái niệm chung về tín hiệu

1/ Tín hiệu và tin tức

*Tín hiệu nói chung là những biểu hiện vật lý của tin tức.Trong kỹ thuật điện tử thì ta có thể coi tín hiệu là những dao động điện từ có chứa tin tức

*Tin tức thường là những âm thanh, hình ảnh về một sự kiện hoặc biến cố nào đó.Trong

kỹ thuật điện tử chúng được bién đổi thành các dao động điện từ

Ví dụ: Âm thanh và hình ảnh được Micro và Camera biến đổi thành các dòng điện âm tần và dòng điện thị tần

Khi nghiên cứu người ta thường biểu diễn chúng là một hàm của biến thời gian hoặc tần số

Nếu ta biểu diễn một tín hiệu là hàm S(t), trong đó t là biến thời gian thì tín hiệu đó có thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn

S(t) = S(t+nT); n = 0, 1, 2, 3… (1)Nếu S(t) thoả mãn biểu thức(1) ở mọi thời điểm t thì S(t) là tìn hiệu tuần hoàn với chu kỳ

Um là biên độ, là tần số,  là góc pha đầu

Với cách biểu diễn tín hiệu là một hàm của thời gian thì tín hiệu được chia thành hai dạng

cơ bản là tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc

2/ Một số thông số và đặc tính của tín hiệu.

* Phổ của tín hiệu tuần hoàn

Nếu tín hiệu S(t) là tuần hoàn với chu kỳ T thoả mãn điều kiện :

Thì có thể phân tích thành tổng của vô số các dao động điều hoà bằng chuỗi Fourier

Theo biểu diễn phức thì:

1

.

-jkω t -T/2

-là tần số góc của sóng cơ bản

K=2,3,4… là các hài bậc cao

Nếu S(t) là hàm chẵn thì bk =0, nếu S(t) là hàm lẻ thì ak =0

Như vậy một dao động tuần hoàn có thể phân tích thành vô số các dao động điều hoà với các tần số là k 1

* Phổ của tín hiệu không tuần hoàn:

S(t) =  



d e

j j t

S( ) 2

(

.

b/ Một số đặc tính của tín hiệu

* Trị số trung bình của tín hiệu

Khi tuyền tín hiệu trên đường truyền thì thời gian tồn tại tín hiệu là thời gian kênh thông tin bị chiếm dụng Nếu tín hiệu S(t) tồn tại trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 thì trị số trung bình được tính theo công thức:

S(t)Tb=  

2 1

) ( 1

2 1

t

t dt t S t

t

* Năng lượng ,công suất và trị hiệu dụng của tín hiệu

WS = 

2 1

t t

2 (t)dt S

Công suất trung bình tính theo công thức:

Ptb = K 

Trị hiệu dụng của tín hiệu được tính theo biểu thức:

Shd =  

2 1

) (

1 2

t

t dt t S t t

* Dải động của tín hiệu

Dải động của tín hiệu đặc trưng cho mức của cường độ tín hiệu tác động lên thiết bị:

Ddb = 10lg

min ) (

max ) ( lg 20 min ) (

max ) (

2

2

t S

t S t

S

t S

1.2 Cỏc hệ thống điện tử thụng dụng.

1-Hệ thống thụng tin quảng bỏ.

Là hệ thống điện tử mang tớnh truyền thống nhất, nú bao trựm toàn bộ cỏc hoạt động của

xó hội Hệ thống TTQB đó dỳp mọi người tỡm hiểu, học hỏi, trao đổi cỏc kiến thức, thụng tin… dưới dạng là những tin tức, hỡnh ảnh, số liệu…

*Bờn phỏt

Nguồn tin: Là những õm thanh, hỡnh ảnh … Thụng qua thiết bị biến đổi biến đổi thành

cỏc dao động điện.Đú là những dao động tần số thấp, chỳng được gọi là hàm tin tức hay hàm sơcấp

Súng mang: Để truyền tin tức đi xa người ta phải dựng một dao động cao tần điều hoà

làm súng mang hay cũn gọi là tải tin

Mạch điều chế: Làm nhiệm vụ trộn tin tức vào súng mang Quỏ trỡnh trộn sẽ làm cho

một trong cỏc tham số của súng mang biến đổi theo quy luật của tin tức Quỏ trỡnh này gọi là quỏ trỡnh điều chế (Modulation) Sản phẩm của quỏ trỡnh điều chế là dao động cao tần biến điệu theo dạng tớn hiệu sơ cấp, gọi là tớn hiệu đó được điều chế hoặc tớn hiệu vụ tuyến điện (VTĐ)

Mạch khuếch đại phỏt: Khuếch đại tớn hiệu VTĐ cho đủ lớn để đưa đến anten phỏt và

phỏt lờn khụng gian

An ten phỏt:Làm nhiệm vụ bức xạ súng điện từ ra mụi trường truyền

Khuếch

đại phát

An ten Phát

Anten thu Mạch vào

K.đại Cao tần

Trộn Tần

D.động Ngoai sai

K.đại Trung tần

Tách sóng

Nhận

tin

Môi truơng truyền

Đ ồng chỉnh

Máy Phát

Máy thu

DĐ tạo Sóng mang

KĐ tin

*Bên thu

Anten thu:Cảm ứng tất cả những sóng điện từ tác động vào nó Tín hiêu thu được từ

anten tuy rất yếu, nó được đưa đến mạch vào để chọn lọc loại bỏ bớt tạp âm, rồi đến bộ khuếch đại cao tần

Mạch khuếch đại cao tần: lạ mạch KĐ dải rộng nên hệ số KĐ không cao chỉ cỡ chục

lần.Tín hiệu sau KĐCT được đưa đến bộ trộn

Mạch tạo dao động ngoại sai: Tạo ra một dao động ở ngay tại máy thu có tần số fns,.Tần

số này luôn được đồng chỉnh cùng tần số mạch vào

Bộ trộn tần:Làm nhiệm vụ trộn hai tín hiệu cao tần (fth) và tần số ngoai sai (fns), để lấy ratần số trung gian ftg (ftg = fns - fth)

Khuếch đại trung tần: do ftg luôn luôn cố định nên mạch KĐTT có hệ số KĐ rất lớn và

độ chọn lọc cao Tín hiệu trung tần được khuếch đại dủ lớn rồi đưa đến tách sóng

Tách sóng: Làm nhiệm vụ tách tin tức ra khỏi sóng mang Là quá trình ngược lại quá

trình điều chế, còn được gọi là quá trình giải điều chế ( demodulation)

Đặc điểm:

* Là hệ thống hở

* Trong môi trường truyền có nhiều loại nhiễu tác động

* Vấn đề tương thích giữa máy thu và máy phát

* Các quá trình Điều chế diễn ra ở máy phát còn quá trình tách sóng diễn ra trên máy thu,

đó là hai quá trình ngược nhau nhằm tạo ra tín hiệu vô tuyến và tách tin tức ra khỏi sóng vô tuyến

2-Hệ thống đo lường điện tử.

Các đặc điểm của hệ thống: Là hệ thống hở nó có những đặc điểm cơ bản sau:

*Sự tác động của thiết bị đo có thể làm sai lệch thông số cần đo của đối tượng ở một mức

độ nào đó

* Thiết bị càng phức tạp thì càng có khả năng tạo thêm những sai số mới

* Thiết bị đo có thể xây dựng theo nguyên tắc tương tự hoặc số tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác Với mỗi nguyên tắc trên đều có thể áp dụng một trong hai phương pháp: Đo trực tiếphoặc gián tiếp bằng cách so sánh với một mẫu chuẩn trong máy đo

* Khi cần đo cùng một lúc nhiều thông số của một quá trình , khi đó cần có nhiều bộ cảmbiến đầu vào tương ứng làm việc chung với cùng một kênh sử lý,gia công thông tin thu được từ một khối chỉ thị nhờ một bộ điều khiển để phân chia kênh và điều chỉnh tốc độ đo

* Việc điều chỉnh có thể diễn ra liên tục hoặc gián đoạn theo thời gian để đạt được giá trị trung bình mong muốn.Phương pháp số có ưu điểm hơn phương pháp tương tự.

1.3/Mạch điện ,Các đại lượng cơ bản và các Phần tử của mạch

1/ Mạch điện và sơ đồ mạch điện

2/ Các đại lượng cơ bản và các định luật cơ bản của mạch điện.

a/Các đại lượng cơ bản

Ký hiệu phần tử điện trở: R Đặc trưng cho phần tử điện trở và được gọi là điện trở

Nghịch đảo của phần tử điện trở

là điện dẫn: g = 1/R

Biểu thức định luật ôm của điện trở: i =u/R, u=Ri

Đơn vị đo Của điện trở là Ôm ,ký hiệu là: 

Đơn vị đo điện dẫn là si-men : 1/

Công suất tiêu hao trên phần tử điện trở: p=ui

p =i2R =u2g

Chứng tỏ công suất tức thời không âm

Mô hình vật lý thực của phần tử điện trở: là các dây kim loại,hợp kim có trở suất lớn hoặc bằng vật liệu gốm,giấy

Cách ghi giá trị của điện trở: Có thể ghi bằng số hoặc bằng vạch màu

b/Phần tử điện dung:

Tính chất:Phần tử điện dung là phần tử tích trữ năng lượng của mạch dưới dạng điện

trường,nó không tiêu thụ năng lượng của mạch mà chỉ trao đổi năng lượng với mạch

Biểu thức định luật ôm của phần tử điện dung

i =c

dudt , u =

1 idt

c �

Đơn vị đo: Là Fara (F)

Biểu thức công suất: p=ui=cudu

Phân tích mô hình vật lý thực của phần tử điện dung:

a/ b/ c/

Các hình trên là sơ đồ thay thế tương đương của tụ điện:

a/Khi bỏ qua tổn hao nhỏ trong tụ điện

b/Khi tính đến cả tổn hao của dòng xoay chiều và dòng một chiều

c/Khi chỉ tính đến tổn hao dòng xoay chiều

c/ điện cảm

Tính chất:Phần tử điện cảm là phần tử tích trữ năng lượng của mạch dưới dạng từ trường,

nó chỉ trao đổi năng lượng với mạch mà không tiêu hao năng lượng của mạch

Biểu thức định luật Ôm của phần tử điện cảm:

u = L

didt , i =

1 udt+i

L �

Đơn vị đo là Henry (H)

Công suất tức thời: p =ui =Lididt

Công suất tức thời có thể lớn hơn ,nhỏ hơn hoặc bằng không

Mô hình vật lý thực của phần tử điện cảm là cuộn dây điện từ

a/ b/ c/

a/Sơ đồ thay thế tương đương đơn giản

b/Khi tính đến tổn hao trong điện trở thuần của cuộn dây

c/sơ đồ thay thế tương đương đầy đủ

d/ Các phần tử nguồn.

Phần tử nguồn:Là phần tử biến đổi dạng năng lượng khác thành năng lượng diện

trong kỹ thuật điều khiển, an ten cũng là một nguồn điện

Các nguồn điện chỉ cung cấp năng lượng cho mạch mà khôngtiêu hao năng lượng được gọi là nguồn lý tưởng

Trong đó : i =Re

* Khái niệm về nguồn độc lập và nguồn phụ thuộc:

Nguồn độc lập là những nguồn điện mà giá trị của chúng hoàn toàn không phụ thuộc vào điện

áp hoặc dòng điện tại bất kỳ điểm nào của mạch

Nguồn phụ thuộc:Là những nguồn điện mà giá trị của chúng phụ thuộc vào điện áp giữa hai điểm nào đó của mạch hoặc dòng điện qua một phần tử nào đó.Nguồn phụ thuộc còn được gọi

là nguồn bị điều khiển

1.4 Các dạng tín hiệu điều chế.

1/Điều chế tín hiệu là gì:

Do tin tức là những dao động tần số thấp.Khi muốn gửi đi xa người ta phải dùng hàm tin tức tac động vào một dao đông cao tần điều hòa Kết quả làm cho một trong các tham số cơ bản của dao động cao tần biến thiên theo quy luật hàm tin tức

Quá trình đó gọi là điều chế

Kết quả của điều chế gọi là dao động bị điều chế hay tín hiệu điều chế

Mạch điều chế tín hiệu có mặt trong nhiều hệ thống điện tử

2/Các dạng tín hiệu điều chế

a/Biểu thức tổng quat của tín hiệu điều chế

Xét trường hợp uΩ(t) là tin tức cần truyền

uΩ(t) =UΩmcos(Ωt+φΩ)

Sóng mang :

u0(t)=U0mcos(ω0t+φ0) =U0mcos (Ф0)

Theo định nghĩa thì biểu thức giải tích của tín hiệu điều chế là:

udc(t)=U(t)Cos(ω(t)t+ φ(t))= U(t)Cos(Ф(t))

b/Phân loại tín hiệu điều chế

*Nếu: U(t) biến thiên theo dạng của uΩ(t)

Tín hiệu điều chế góc gồm hai dạng:

Nếu tần số góc ω(t) biến thiên theo quy luật uΩ(t), thì đó là tín hiệu điều tần -FM

Nếu góc pha đầu φ(t) biến thiên theo quy luật uΩ(t), thì đó là tín hiệu điều pha-PM

3/ Tín hiệu điều biên AM (Amplitude Modulation)

Để điều chế biên độ người ta dùng tin tức u(t)tác động lên biên độ của sóng mangu0(t)

làm cho biên độ của sóng mang biến thiên theo quy luật hàm tin tức

a/ Điều biên đơn âm.

+ Biểu thức giải tích của tín hiệu điều biên đơn âm

Xét trường hợp u(t)là một dao động hình sin (Đơn âm)

) cos(

h- là một hằng số,biểu thị mức độ thâm nhập của ham sơ cấp vào sóng mang( Do mạch điều biên quyết định)

m =

U Um m h

0



- Gọi là độ sâu hoặc chỉ số điều biên

Để điều biên không làm méo dạng tín hiệu thì phải thoả mãn :

0m 1

+ Phổ của tín hiệu điều biên đơn âm:

Biểu thức của tín hiệu điều biên có thể biến đổi về dạng

cos[(0+ )t + 0+] +

2

0

U m m

cos[(0- )t + 0-]Biểu thức trên cho thấy tín hiệu điều biên gồm ba thành phần:

*Thành phần thứ nhất là sóng mang với tần số 0 , biên độ U0m

* Thành phần thứ hai có tần số góc (0+ ), biên độ

2

0

U m m

gọi là thành phần biên trên

* Thành phần thứ ba có tần số góc (0- ), biên độ

2

0

U m m

gọi là thành phần biên dưới.Chỉ có hai thành phần biên có mang tin tức ( có chứa tấn số  ) nhưng biên độ của chúng lại chỉ nhỏ hơn một nửa tảI tin U0m ( Vì m1 )

b/ Điều biên đa âm

Trường hợp tín hiệu sơ cấp không phải chỉ có một tần số mà là một giải tần số từ min

Khi đó tín hiệu điều biên có dạng:

Udb(t)=U0mcos(0t+ 0)+ cos[( ) ]

2

1

0 0

i i m

t U

m2 - Là chỉ số điều biên toàn phần ; Chỉ số điều biên toàn phần cũng phải thoả mãn: 0m1

4/ Tín hiệu điều tần FM và điều pha PM

Quan hệ giữa tần số biến thiên (t) và pha tức thời φ(t) là:

a/Biểu thức của tín hiệu điều tần:

Trong đó: mdt là độ sâu hoặc chỉ số điều tần

Đồ thị của một dao động điều tần

0

( ) ( )

( ) ( )

d t t

sin 00

m

dt m

U t h U t dt U

b/Biểu thức của tín hiệu điều pha

Gọi là độ sâu hoặc chỉ số điều pha

Ta biết rằng tần số và pha có quan hệ chặt chẽ với nhau nên điều pha sẽ làm cho tần số biếnthiên và ngược lại điều tần làm cho pha biến thiên.Vì vậy chúng được gọi chung là điều chế góc

* Như vậy, ở tín hiệu điều tần và điều pha thì tin tức nằm trong sự biến thiên của tần số và pha của tín hiệu đã được điều chế

(10010) Km(101) Km

(330) Khz(30300) Khz

Thông tin, phát thanh, vô tuyến định vị

2 Sóng trung (1Km100m) 300Khz3Mhz Thông tin liên lạc,

4 Sóng cực

Ngắn

Sóng métSóng dmSóng cmSóngmm

(101)m1m 1dm(101)cm(101)mm

(30300)Mhz300Mhz3Ghz(330)Ghz(30300)Ghz

truyền hình

Vệ tinh

2/ Cõu tạo của mụi trường truyờn súng.

Mụi trường truyền súng là khụng gian bao quanh trỏi đất, tức là bầu khớ quyển của trỏi đất Bầu khớ quyển được chia thành nhiều tầng , mỗi tầng ảnh hưởng đến quỏ trỡnh truyền súng khỏc nhau

Tầng đối lưu:Là tầng khớ quyển thấp nhất cú chứa đủ cỏc thành phần khớ nitơ, hydro, ụxy và hơi nước Tầng này cú độ cao từ 1018km

Tầng bỡnh lưu :Nằm phớa trờn tầng đối lưu

Thành phần chủ yếu của nú là hơi nước và hầu như khụng ảnh hưởng đến quỏ trỡnh truyền súng vụ tuyến điện

Tầng điện ly:Tầng điện ly nằm trờn tầng bỡnh lưu nú đúng vai trũ quyết định trong việc truyền

súng vụ tuyến điện, đặc biệt với súng trung và súng ngắn

Tuỳ theo mật độ của cỏc hạt mang điện mà người ta chia tầng điện ly ra làm nhiều lớp:

– Lớp D là lớp thấp nhất cú độ cao khoảng 90km, là lớp chỉ xuất hiện ban ngày khi cường độ tia mặt trời mạnh

– Lớp E ở độ cao 130km

– Lớp F ở độ cao trờn 130km

Vào ban ngày của mựa hố cường độ tia mặt trời rất mạnh nờn lớp F của tầng điện ly lại chia thành hai lớp con là F1 và F2

Lớp con F1 ở độ cao khoảng 200 km, F2 - 400 km

Từ lớp D đến lớp F mật độ của cỏc hạt mang điện tăng dần

3/Cỏc phương phỏp truyền súng

 Truyền theo súng đất

 Phản xạ qua tầng điện ly

 Truyền thẳng

 Truyền qua vệ tinh

Mặt trái đấtComm Tower

Comm Tower Satellite dish

Satellite

Satellite

3

3

3

1.6 Sơ lược về lọc tần số.

Một trong những khâu quan trọng của việc xử lý tín hiệu là chọn lấy những tín hiệu có tần số hữu ích và loại bỏ đi những tín hiệu không hữu ích.Việc đó gọi là lọc tần số.Mạch điện thực hiện nhiệm vụ đó gọi là mạch lọc tần số hay gọi tắt là mạch lọc

1/ Điều kiện hình thành mạch lọc thuần kháng

5/ Mạch giải chắn.

6/ Mạch lọc RC

Nếu dùng các mạch lọc LC ở dải tần số thấp thì các phần tử L,C phải có giá trị lớn ,làmcho mạch trở nên cồng kềnh ,tốn kém Ta có thể thay bằng mạch lọc RC

C R





Các nguyên tố thuộc nhóm IV bảng tuần hoàn Mendeleep như Gecmani(Ge), Silic(Si)

là những nguyên tố có 4 điện tử lớp ngoài cùng ở điều kiện bình thường các diện tử này đều tham gia liên kết hoá trị trong mạng tinh thể nên chất bán dẫn thuần không có động tử tự do để dẫn điện

Khi được kích thích bằng một nguồn năng lượng nào đó một số điện tử có thể bứt ra khỏi liên kết để trở thành điện tử tự do dẫn điện như trong kim loại Khi ion hoá tạo thành một điện

tử tự do thì cũng tạo thành một lỗ trống tự do tại chỗ điện tử vừa ra đi, lỗ trống tham gia dẫn điện như một hat mang điện tích dương có điện tích là e+.Khi đó chất bán dẫn trở thành chất dẫn

dẽ ion hoá trở thành điện tử tự do Bán dẫn này gọi là chất cho điện tử – Bán dẫn loai N Cùng

với quá trình tạo hạt dẫn như trên thì quá trình ion hoá như trong bán dẫn thuần cũng xẩy ra và kết quả là số lỗ trống tự do nhỏ hơn nhiều số các điện tử tự do Điện tử tự do gọi là động tử chính , còn lỗ trống là động tử thiểu số; Nn>> Pn

2.2/ Mặt ghép bán dẫn P-N

Khi cho tiếp súc công nghệ hai thanh bán dẫn P và N thì tại lân cận hai bên mặt tiếp xúc tạo thành một môi trường vật chất có tính chất đặc biệt được gọi là mặt ghép bán dẫn

a/ Sự hình thành mặt ghép trong điều kiện không có điện trường ngoài tác động.

Do sự chênh lệch về nồng độ các hạt dẫn đa số các lỗ trống từ P khuếch tán sang N và ngượclại các điện tử tự do khuếch tán tứ N sang P tạo thành dòng điện khuếch tán IKT Kết quả của sự khuêch tán tạo thành môi trường vật chất rât dầu Ion dương và Ion âm ở hai bên mặt ghép , ở đónghèo các động tử chính và có điện trở lớn Do sự tích tụ các khối Ion ở hai phía mặt ghép tạo thành một điện trường hướng từ N sang P gọi là điện trường triếp súc ETX Điện trường này có

xu hướng làm giảm dòng khuếch tán, đồng thời kích thích sự chuyển động của các động tử thiểu số tạo ra dòng điện trôi (ITR) hướng ngược lại dòng khuếch tán Cho đến khi ITR=IKT thì sự khuếch tán của các hạt dẫn qua mặt ghép dừng lại, mặt ghép bán dẫn hình thành, trên nó xác định một điện áp gọi là điện áp tiếp súc UTX Với mỗi loại bán dẫn sẽ có một giá trị UTX tương ứng

b/ Mặt ghép bán dẫn dưới tác động của điện trường ngoài.

*Mặt ghép P-N phân cực thuận.

Khi đó điện trường tổng cộng trên mặt ghép E=EN-ETX , Tức là điện trường tổng công trên mặt ghép nhỏ hơn UTX , sự khuếch tán qua mặt ghép lại sẩy ra IKT tăng lên gọi là sự phun các động tử chính qua mặt ghép, ITR giảm đi nhưng không đáng kể vì chúng có giá trị nhỏ IKT

gọi là dòng điện thuận qua mặt ghép

*Mặt ghép P-N phân cực ngược.

Khi đó điện trường tổng cộng trên mặt ghép E=EN+ETX , Tức là điện trường tổng cộng trên mặt ghép lớn hơn UTX , I KT giảm đi cho đến không còn ITR tăng lên nhưng không đáng kể vì chúng được tạo thành từ các hạt thiểu số Dòng qua mặt ghép trong trường hợp này gọi là dòng điện ngược

2.3/Điốt bán dẫn.

1/ Cấu tạo của đi ốt bán dẫn.

Điôt bán dẫn có cấu tạo là một mặt ghép bán dẫn P-N với hai điện cực,điện cực nối với thanh P là cực Anốt, Điện cực nối với thanh N là cực Ka tốt

Tuỳ theo diện tích tiếp súcgiữa hai lớp N vàP mà người người ta gọi là điốt tiếp điểm haytiếp mặt

Trong đoạn đặc tuyến thuận này ,điện ỏp tăng thỡ dũng điện tăng nhanh.người ta chứng minh được rằng dũng điện thuận tăng theo quy luật hàm mũ

0 ( 1)

t

U I

II-Đặc tuyến ngược

dũng điện ngược rất nhỏ và tăng cũng rất chậm I 0 nhỏ cỡ 12 2

IV- Đoạn mặt ghộp bị phỏ huỷ khụng thể khụi phục lại

3/ Cỏc thụng số của điốt

* Tham số giới hạn

-Dũng điện cực đại cho phộp: Imax

-Điện ỏp ngược cho phộp :UNGMAX

- cụng suất cực đại : Pmax

D +

B C O

Sơ đồ lấy đặc tính V/A Đ ặc tính V/A

I

II

III

IV

-theo đặc điểm cau tạo loại tiếp điểm ,tiếp mặt loại dùng Ge , Si

-Phân loại theo công suất PACF

1/ Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

a/ Cấu tạo: Gồm ba thanh bán dẫn khác loại xếp xen kẽ nhau tạo thành hai mặt ghép P-N liên tiếp Tùy theo thứ tự sắp xếp ta có hai loại : PNP và NPN

*Miền thứ ba: Là miền có kích thước vá nồng độ tạp chất trung bình,có cùng tính chất bán dẫn với miền thứ nhất gọi là miền Colectơ Điện cực nối với nó gọi là cực Colectơ (C), hay còn gọi là cực góp

Hiệu ứng “tranzit” chỉ xảy ra khi khoảng cách giữa hai mặt ghép nhỏ hơn nhiều so với độ dài khuếch tán của hạt dẫn.

b/ Nguyên lý hoạt động

Để cho tranzistor làm việc ta phân cực (cấp nguồn) cho nó

Với nguyên tắc : Trong chế độ khuếch đại thì:

*Mặt ghép Emitơ (JE) phải được phân cực thuận (thông)

* Mặt ghép colectơ (JC) phải được phân cực ngược (đóng)

Hai loại tranzistor này có cấu tạo khác nhau nhưng nguyên lý làm việc tương tự nhau

Sự khác nhau ở đây là sự phân cực nguồn cho hai loại tranzistor này ngược tính nhau

Vì vậy ta chỉ cần xét nguyên lý làm việc của một loại là có thể suy ra loại kia

Ví dụ: ta xét cấu tạo và nguyên lý làm việc của tranzistor thuận pnp

Vì mặt ghép Emitơ phân cực thuận nên lỗ trống từ miền E phun vào miền Bazơ Các lỗ trống này tạo nên dòng cực phát IE Các hạt này vào miền bazơ trở thành hạt thiểu số (hạt dẫn phụ của bazơ) và đi sâu vào miền bazơ hướng tới mặt ghép colectơ Trên đường đi một

số tái hợp với điện tử (hạt đa số của bazơ) tạo nên dòng bazơ IB còn lại đa số đi tới mặt ghép colectơ vì miền bazơ rất mỏng (tức là đã xẩy ra hiệu ứng "tranzit") Tới đây nó bị trường gia tốc của cực colectơ (do mặt ghép colectơ phân cực ngược) cuốn sang miền cực góp tạo thànhdòng cực góp IC

β α





Tất cả các kết luận trên đều đúng cho tranzistor ngược

Phân cực cho tranzistor ngược npn có chiều của các điện áp định thiên ngược lại với mạch của tranzistor pnp

c/ Mạch chung Colectơ

2.5/Phân cực và ôn định nhiệt điểm công tac của tranzistor

1/Nguyên tắc chung phân cực tranzistor

- Chuyển tiếp emitơ- bazơ luôn phân cực thuận

- Chuyển tiếp bazơ -colectơ luôn phân cực ngược

2/ Đường tải tĩnh và điểm công tác tĩnh

Đường tải tĩnh được vẽ trên đặc tuyến ra tĩnh của tranzistor để nghiên cứu dòng điện và điện áp khi nó mắc trong mạch củ thể nào đó ( Khi có tải)

Điểm công tác tĩnh là điểm nằm trên đường tải tĩnh xác định dòng điện và điện áp trên tranzistor khi không có tín hiệu đặt vào Nghĩa là xác định điều kiện phân cực tĩnh cho tranzistor

UCE = ECC- ICRT

3/ ổn định nhiệt điểm công tác tĩnh khi nhiệt độ thay đổi

4/ Phân cực cho tranzistor

a/ Phân cực bằng dòng cố định

b/ Phân cực bằng điện áp phản hồi

c/ Phân cực bằng dòng emitơ ( Tự phân cực)

2.6 Tranzistor Trường (FET)

Tranzistor trường hoạt động dựa trên hiệu ứng trường, điều khiển độ dẫn điện của

đơn tinh thể bán dẫn nhờ tác dụng của một điện trường ngoài

Dòng điện trong FET chỉ do một loại hạt dẫn tạo ra.

1/ Tranzistor trường cực cửa mặt ghép N-P (JFET)

a/ Cấu tạo và ký hiệu quy ước.

Trên đế tinh thể bán dẫn Si-n người ta tạo một lớp xung quanh bằng bán dẫn p ( có nồng

độ tạp chất cao hơn đế) và đưa ra ba điện cực:

Do tác dụng của các điện trường này trên kênh dẫn xuất hiện một dòng điện ( là dòng điện tử với kênh n) hướng từ cực D đến cực S gọi là dòng cực máng ID Dòng cực máng phu thuộc cả vào UDS và UGS vì độ dẫn của kênh phụ thuộc mạnh vào cả hai điện trường này

Là các họ đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt của JFET

ặc tuyến truyền đạt của JFET

Đặc tuyến ra của JFET chia làm ba vùng rõ rệt:

*Vùng gần gốc, khi UDS nhỏ, dong ID tăng mạnh tuyến tính theo UDS và ít phụ thuộc vào

UGS Đây là vùng làm việc ở đó JFET giống như một điện trở thuần

* Vùng ngoài điểm A gọi là vùng thắt ( vùng bão hoà) , khi UDS đủ lớn , ID phụ thuộc rất yếu vào UDS mà phụ thuộc mạch vào UGS Đây là vùng JFET làm việc như mọt phần tử khuếch đại, dòng ID được điều khiển bằng điện áp UGS

* Vùng ngoài điểm B gọi là vùng đánh thủng

2/ Tranzito trường có cực cửa cách ly MOSFET ( IGFET)

2.7Phần tử nhiều mặt ghép.

1/Thizisto

2/Triac

3/Điac

2.8Các dụng cụ quang điện bán dẫn.

1/ Điện trở quang

Khi chiếu ánh sáng thì giá trị của điện trở quang thay đổi theo cường độ ánh sáng

2/ Điốt quang điện- Photođiot

Điốt quang có hai chế độ làm việc:

- Chế độ máy phát quang điện: Dưới tác động của ánh sáng điốt quang tạo EF, người ta ghép nhiều điốt quang để tạo pin mặt trời

- Chế độ điốt: Khi phân cực ngược nếu chiếu sáng thì dòng ngược thay đổi Tức là

ta đã biến đổi quang thành điện

3/ Tranzistor quang

2.9Các dụng cụ hiển thị.

1/ Tụ phát quang

2/ Điot phát quang (LED)

3/ Tinh thể lỏng (LCD)

2.10 Sơ lược về mạch tích hợp IC (Vi mạch)

1/ Lịch sử xuất hiện và những đặc tính của mạch tích hợp a/ Sự ra đời của vi điện tử

Chương: 3

KHUẾCH ĐẠI

3.1/ Lý thuyết chung về khuếch đaị

1/ Đặc điểm

*Là mạch điện làm tăng công suất cho tín hiệu nhỏ

*khuếch đại là quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, trong đó năng lượng của nguồnmột chiều (không mang tin) được biến đổi thành năng lượng xoay chiều của tín hiệu có mang tin Đây là quá trình gia công tín hiệu tương tự

*Mạch khuếch đại có mặt hầu hết trong các thiết bị điện tử

*Mạch khuếch đại điện tử gồm phần tử khuếch đại (tranzisto, IC), nguồn một chiều và cácphần tử thụ động RLC

2/ Mô hình mạch khuếch đại với phần tử trung tâm là tranzistor

Là tỷ số giữa đại lượng đầu ra và đại lượng đầu vào của bộ KĐ

K= Đại lượng đầu ra / Đại lượng đầu vào

Các đại lượng này là các đại lượng phức

K

jφ

K= Ke

Trong đó mô đun K và acgumen kđều là những hàm của tần số 

K  f1( ) gọi là đặc tính biên độ tần số cho biết tỷ số về biên độ của đại lượng lối

ra và lối vào phụ thuộc tần số như thế nào

b/ Đặc tính biên độ của tầng khuếch đại.

Ura=f3(UV)

Giải thích dạng của đặc tuyến:

I khi Uv=0 thì Ura khác 0 đó là do can nhiễu

II khi Uv tăng thì Ura tăng đây lạ đoạn làm việc chính của mạch KĐ

III khi Uv tăng thì Ura không tăng nữa đây là đoạn bão hoà của mạch KĐ

c/ Trở kháng lối vào và ra của một tầng khuếch đại

Là tham số quan trọng chúng đặc trưng cho khả năng phối hợp với nguồn tín hiệu ở đầu vào và phối hợp với tải ở đầu ra của bộ khuếch đại

Yêu cầu với các mạch điện trong thực tế là Zvào càng lớn càng tốt , còn Zra thì càng nhỏ càng tốt

Trong đó: PR là công suất tải

P0 công suất tiêu thụ của nguồn

e/ Méo không đường thẳng

Do tính chất phi tuyến của các phần tử làm cho đầu ra của bộ khuếch đại xuất hiện các tần số

lạ, thường gọi là các thành phần hài Để đánh giá người ta dùng hệ số méo phi tuyến:

Ura

Uv

III II

I