tài liệu điện tử cơ bản chương 2

Mục tiêu của chương: nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản của diode tử ứng dụng cơ bản dùng diode bán dẫn, diode Zener dẫn trong thực tế... DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG Cấu tạo và k

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TS NGUYỄN LINH NAM

Chương 2:

DIODE BÁN DẪN VÀ MẠCH

ỨNG DỤNG

Mục tiêu của chương:

nguyên lý hoạt động và các tham số cơ bản của diode

tử ứng dụng cơ bản dùng diode bán dẫn, diode Zener

dẫn trong thực tế

DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG

Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn

Sự phân cực Diode bán dẫn

DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG

Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn

0



 V

Đặc tuyến Volt-Ampere của diode

Diode thực tế

Sơ đồ mạch tương đương của diode:

(a) Diode lý tưởng (b) Mô hình xoay chiều của diode phân cực ngược (c) Mô hình xoay chiều của diode phân cực thuận

Điện trở thuận R f =V/I

Điện trở động r D

D

T D

T D

D D

i

mV I

i

mV i

d

Điện dung của diode

C D =C j + C d

C j: là điện dung rào thế của tiếp giáp p-n

C d: là điện dung khuếch tán của tiếp giáp p-n

Phương trình đường tải của diode trong mạch DC

D D

V I

LED(Light Emitting Diode)

BÀI TẬP

Bài tập 1

Bài tập 2

Bài tập 3

Bài tập về nhà 1

Bài tập về nhà 2

Diode trong mạch xoay chiều-Mạch chỉnh lưu

Chỉnh lưu (Rectification): là một quá trình chuyển đổi tín hiệu AC

(alternative curent) thành tín hiệu DC (direct curent)

chỉnh lưu bán sóng (half-wave rectification)

Khi ngõ vàoVS >0 diode được phân cực thuận, điện áp trên tải RL:

L S

L

L S

L

L

R R

R A

tdt R

R

R A

dt R R

T

1V

2 T

0

2 T

0

S average

t

A sin 

VS 

chỉnh lưu toàn sóng (full-wave rectification)

Mạch trong hình a:

- Ở bán kỳ dương, D1 dẫn D2 tắt điện qua tải R L tạo nên bán chu kì dương

ở ngõ ra

- Ở bán chu kỳ âm, D1 tắt D2 dẫn điện tạo thành bán chu kỳ dương thứ

hai trên tải R L do đó dạng sóng ra là những bán chu kỳ dương nối tiếp nhau như hình c

chỉnh lưu toàn sóng (full-wave rectification)

Mạch trong hình b:

- Ở bán chu kỳ dương D1 và D3 dẫn tạo thành mạch vòng kín 1-D1-2-R L

-4-D3-3 cung cấp bán kỳ dương trên tải R L

- Ở bán chu kỳ âm D2 và D4 dẫn tạo thành mạch vòng kín 3-D2-2-R L

-4-D4-1 cung cấp bán kỳ dương thứ hai trên tải R L Do đó dạng sóng ra là những bán chu kỳ dương nối tiếp nhau như hình d

Trị trung bình của tín hiệu qua tải RL được xác định bởi công thức:





 t A tdt A d

T

2 T

2 V

2 T

0

2 T

đến khi đạt giá trị nhỏ hơn điện áp chỉnh lưu toàn sóng, tụ điện C sẽ được nạp đến giá trị đỉnh trở lại

Nguồn DC

Mạch nguồn DC 6V dùng IC điều chỉnh điện áp (Voltage regulator) 7806 ()

Đặc tính chính của các vi mạch họ 78xx

Mạch điện ổn áp dùng họ 78xx

- Điện áp ổn định từ 5V đến 24 V tuỳ vào loại vi

mạch

- Điện áp xoay chiều qua biến áp hạ áp, qua cầu chỉnh lưu thành 1 chiều, điện áp này nối tới chân 1 của vi mạch, điện áp lấy ra từ chân 3, chân 2 nối mass

Mạch điện ổn áp dùng họ 79xx

Mạch ổn áp dùng IC họ 78xx và 79xx

u1 u

2

ur

Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ:

1.Phân tích tác dụng các linh kiện và nguyên lý hoạt động của mạch 2.Vẽ dạng điện áp: u2, trên tụ C1 và ur

Bài tập 2: Thiết kế bộ nguồn ổn áp cho điện áp ra không đổi 12V, vẽ

và giải thích nguyên lý hoạt động của sơ đồ mạch đó

ZENER DIODE:

Mạch ổn áp dùng diode Zenner

Hai điều kiện cực trị của i Z:

Lmax Zmin

Z Smin

I I

Z Smax

I I

Bài tập: Thiết kế bộ ổn định điện áp dùng diode Zener có VZ=10V cho các điều kiện sau:

a Dòng điện tải trong khoảng 100mA đến 200mA và điện áp nguồn thay đổi từ 14V đến 20V

b Dòng điện tải trong khoảng 20mA đến 200mA và điện áp nguồn thay đổi từ 10.2V đến 14V

Thiết kế: thiết kế cần chọn giá trị hợp lý cho R i và mức công xuất tiêu tán cho Zener

a Từ giá trị của dòng tải và điện áp nguồn, dòng IZmax được xác định:

 10 0.1 20 0.53A9

.041

01022.04

1011.0V

1.0V

9.0V

VV

IV

VI

I

Smax Z

Smin

Z Smax

Lmax Smin

Z Lmin

IZmax  Lmax 

A 1 I

10 I

I I

1 0

IZmin  Zmax  Lmin  Zmax  Lmin 

Suy ra R i như sau:

10 20 I

I

V V

Lmin Zmax

Z Smax

.0V

I

b Lặp lại các bước trên ta có:

9 0 2

0 1

0 1 14

2 0 2

0 1 0

1 02

dòng điện tải

Giải pháp có thể tăng điện áp nguồn hoặc giảm dòng

điện yêu cầu ở ngõ ra

Diode Zener trên thực tế và ổn định điện áp:

Theo ví dụ 1 giả sử rằng IZmin=0.1IZmax=0.053A, khi đó do điện trở động r d điện áp ngõ ra trên tải được xác định như sau:

010

1.101

.11v

v

v

%Reg

dinh danh 0

0min

