TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM BÀI 1 ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE V-A CỦA ĐIỐT BÁN DẪN Giảng Viên Hướng Dẫn: Ths.. ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE V-A CỦA ĐIỐT BÁN DẪN I.. Cơ sở lý thuyết Điốt diode chỉnh l
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Bộ môn Công nghệ Điện tử và Kỹ thuật Y sinh
…….o0o……
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM BÀI 1 ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN
Giảng Viên Hướng Dẫn:
Ths Đào Quang Huân, huan.daoquang@hust.edu.vn Ths.Hoàng Quang Huy, huy.hoangquang@hust.edu.vn
Hà Nội, 2020
Trang 21
MỤC LỤC
I ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT CHỈNH LƯU 2
1 Cơ sở lý thuyết 2
2 Mạch đo đặc tuyến V-A 4
3 Đo và báo cáo kết quả 5
II ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT Zener 7
1 Cơ sở lý thuyết 7
2 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt Zener 8
3 Đo và báo cáo kết quả 9
III Nội dung báo cáo 10
1 Báo cáo (word) bao gồm các phần 10
2 Cách nộp báo cáo 10
IV Phần mềm NI Multisim 12
1 Cài đặt 12
2 Hướng dẫn sử dụng 12
3 Các mạch mô phỏng mẫu (tham khảo thêm) 12
3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A 12
3.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode 13
3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener 14
TÀI LIỆU THAM KHẢO 16
Trang 32
BÀI 1 ĐO ĐẶC TUYẾN VÔN – AMPE (V-A) CỦA ĐIỐT BÁN DẪN
I ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT CHỈNH LƯU
1 Cơ sở lý thuyết
Điốt (diode) chỉnh lưu có cấu tạo gồm 2 miền bán dẫn p, n được ghép lại với nhau theo quy trình chế tạo Nó gồm có hai cực: Cực Anot (A) được nối với miền bán dẫn p, cực Catot (K) được nối với miền bán dẫn n
- Ký hiệu và hình ảnh của Điốt chỉnh lưu loại 1N4001-1N4007:
Hình 1-2 Kích thước của Điốt chỉnh lưu (Si) theo inch và milimet
A(+)
K(-)
A (+)
A(+)
K (-)
K(-)
Vạch sơn màu trắng
Hình 1-1: Ký hiệu và cách đánh dấu cực Điốt chỉnh lưu
Trang 43
a Đặc tuyến lý thuyết V–A của Điốt chỉnh lưu
b Đặc tuyến V-A của điốt theo datasheet
Hình trên là đặc tuyến V-A của điốt 1N4001-1N4007 lấy từ datasheet Ta thấy có các điểm cần chú ý trên đặc tuyến
I D (mA)
U D (V)
5
10
15
20
0,5 0,7 0,3
0,1A 0,2A
0 -10
-20 -30 -40
U D0
I S
Hình 1-3 Đặc tuyến lý thuyết V-A của Điot chỉnh lưu
Hình 1-4 Đặc tuyến V-A của Điot chỉnh lưu (datasheet)
Trang 54
2 Mạch đo đặc tuyến V-A
Hình 1-5 Mạch đo đặc tuyến V-A
Mạch gồm
- nguồn E có giá trị thay đổi [-E1÷ + E2]
- điốt 1N4001
- điện trở Rt
Ta sẽ lần lượt thay đổi giá trị của nguồn E để xác định các trị UD và ID tương ứng
Ví dụ
Cho E =10V, dùng đồng hồ đo ta sẽ có hình 1-6
Kết quả đo U D = 0,651V; I D = 19mA
Hình 1-6 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt 1N4001 với đồng hồ đo
D1 1N4001
Rt 1000Ω
E 10V
E 10V
ID
DC 1e-009Ohm
0.019 A
-URt
DC 10MOhm
9.269 V +
-Rt 1000Ω
D 1N4001
UD
DC 10MOhm
0.731 V
Trang 6-5
Hình 1-7 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt ảo với đồng hồ đo
Kết quả đo U D = 0,731V; I D = 19mA
Ta thấy UD có sự thay đổi do đổi sang điốt ảo, giá trị gần bằng giá trị UDo =0,7V theo
lý thuyết Tuy nhiên khi đo, UD sẽ thay đổi tùy theo giá trị của E
Nếu trong mạch hình 1-6 ta bỏ đi điện trở Rt thì sẽ xảy ra lỗi vì khi đó chương trình
mô phỏng sẽ tính dòng ID bằng ∞
Hình 1-7 Lỗi trong quá trình mô phỏng
3 Đo và báo cáo kết quả
a Sử dụng mạch đo trong hình 1-5 Thay đổi E trong phạm vi [-E1÷ + E2], ghi rõ giá trị điện áp UD và ID tương ứng theo dạng bảng với các tham số
-E1 = -50V; +E2 =10V; Rt theo đổi theo mã sv
E 10V
ID
DC 1e-009Ohm
0.019 A
-URt
DC 10MOhm
9.269 V +
-Rt 1000Ω D
UD
DC 10MOhm
0.731 V
Trang 7-6
Ví dụ Mã sv là 201x xx10 thì Rt sẽ là 1.0kΩ Trong trường hợp Rt không xác định sẽ
lấy bằng 1kΩ
b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo được
- đặc tuyến gồm vùng 1 và vùng 2
- đặt tuyến chỉ gồm vùng 1
- đặt tuyến chỉ gồm vùng 2
Trang 87
c Nhận xét về đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng ID và RD của Điốt khi phân cực thuận
và ngược (so sánh với lý thuyết)
II ĐO ĐẶC TUYẾN V-A CỦA ĐIỐT Zener
1 Cơ sở lý thuyết
Điốt Zener là một loại Điốt bán dẫn, cũng có cấu tạo gồm 2 cực : Cực Anot (+) và Katot (-) Khi được phân cực thuận thì làm việc giống như Điốt chỉnh lưu, khi phân cực ngược với giá trị điện áp cho phép thì nó có chức năng ổn định điện áp (ổn áp) -đây là vùng làm việc chính của Điốt Zener Điện áp ổn định (UZ) của Điốt Zener có giá trị từ khoảng 1,8 VDC ÷ hàng trăm VDC
- Ký hiệu và hình ảnh của Điốt Zener
a Đặc tuyến V-A của Điốt Zener
b Data sheet của điốt Zener 1N4733
I Zmin
I Z 0
I Zmax Vùng Zener
Vùng đánh thủng do nhiệt
I D
U D
Hình 2-2: Đặc tuyến lý thuyết với dòng của Điot Zener
Hình 2-1 Ký hiệu và cách đánh dấu cực Điot Zener
Phân cực cho Điot Zener
A
K
+
-
(ID
)
-
+ (IZ)
Vạch sơn màu đen
Dz
Trang 98
Hình 2-3 Giá trị Uz theo datasheet
2 Mạch đo đặc tuyến V-A điốt Zener
Hình 2-4 Mạch đo đặc tuyến Mạch gồm
- nguồn E có giá trị thay đổi [-E1÷ + E2]
- điốt Zener 1N4733A
- điện trở R, Rt
Ta sẽ lần lượt thay đổi giá trị của nguồn E để xác định các trị UD và ID tương ứng
Ví dụ
Cho E =10V, dùng đồng hồ đo ta sẽ có hình 2-5
Kết quả đo U z =U Rt = 5,097V; I Rt = 5.097mA→ I z = I R – I Rt = 49-5,097=43,903mA
Hình 2-5 Mạch đo đặc tuyến với đồng hồ đo
E 5V
R 100Ω
Rt 1kΩ
Dz 1N4733A
E
10V
R 100Ω
IR
0.049 A
-URt
DC 10MOhm
5.097 V +
-Rt
1kΩ
Dz 1N4733A
IRt
5.097m A +
Trang 10
-9
3 Đo và báo cáo kết quả
a Sử dụng mạch đo trong hình 2-4 Thay đổi E trong phạm vi [-E1÷ + E2], ghi rõ giá trị điện áp Uz , IRt và Iz tương ứng theo dạng bảng với các tham số
E thay đổi từ -10 ÷ 50 V; Rt theo đổi theo mã sv
Ví dụ Mã sv là 201x xx10 thì Rt sẽ là 1.0kΩ Trong trường hợp Rt không xác định sẽ
lấy bằng 1kΩ
b Vẽ đặc tuyến V-A vừa đo được
- đặc tuyến gồm vùng 1 và vùng 2,3
- đặt tuyến chỉ gồm vùng 1
- đặt tuyến chỉ gồm vùng 2 và 3
- Vùng 3 : vẽ thêm các điểm ID, UD để có thể so sánh Ur khi E thay đổi ở vùng Zener
Trang 1110
c Nhận xét về đặc tuyến V-A, điện áp UD, dòng ID và RD của Điốt khi phân cực thuận
và ngược (so sánh với lý thuyết)
d Muốn điện áp ra trên Rt xấp xỉ Uz theo datasheet phải lựa chọn E bằng bao nhiêu ?
III Nội dung báo cáo
1 Báo cáo (word) bao gồm các phần
1 Bìa
2 Mục lục (có số trang)
3 Yêu cầu đo và báo cáo I.3 và II.3
4 Kết quả đo và báo cáo của sinh viên
5 TLTK : có link đến các datasheet (đánh số)
2 Cách nộp báo cáo
Báo cáo gồm bản mềm và bản cứng Bản cứng nộp vào buổi học sau 1 tuần khi giao bài tập
3 Ví dụ
Báo cáo của một sinh viên gồm 4 file : tên file phải đặt theo mẫu
117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Bai 1.docx
117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode chinh luu.ms14
117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode Zener.ms14
117xxx-Nxy-Le Van Tuan-2016xxxx-Diode Chỉnh lưu-Zener.xlxs
Trong file exel chứa 2 sheet, với tên mỗi sheet ứng với mã của Diode được sử dụng
Báo cáo của mỗi sinh viên, up trực tiếp lên thư mục Onedrive của lớp, không nén (link sẽ có trong mail thông báo)
Sinh viên không làm theo đúng yêu cầu, COI NHƯ không nộp bài
Trang 1211
Hình 3.1 Các file báo cáo của sinh viên
Trang 1312
IV Phần mềm NI Multisim
1 Cài đặt
Tải phần mềm NI Multisim 14 trở lên và cài đặt
https://bit.ly/ibmelab_ed_multisim
Xem thêm trong file Hướng dẫn sử dụng Multisim
2 Hướng dẫn sử dụng
Xem thêm trong file Hướng dẫn sử dụng Multisim
3 Các mạch mô phỏng mẫu (tham khảo thêm)
Các mạch này nhằm giúp sinh viên hiểu rõ và có thể mô phỏng trên phần mềm về đặc tuyến V-A, một số ứng dụng cơ bản của điốt
3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A
Hình 3.3.1 Mạch đo đặc tuyến V-A
V1 220Vrms 50Hz 0°
R1 1kΩ
D1 1N4007
XIV1
Trang 1413
Hình 3.3.2 Đặc tuyến V-A
Ở đặc tuyến V-A, nguồn thay đổi từ -50 ÷ 50V
3.2 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode
Hình 3.3.3 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ sử dụng diode
MBA
5
Rt
1kΩ
XSC1
Ext Trig +
+
_ _ + _
D
Uv
110Vpk
50Hz
0°
C1
20µF
Trang 1514
Hình 3.3.4 Đặc tuyến Uv và Ur
3.3 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener
Hình 3.3.5 Mạch ổn áp sử dụng điốt Zener
MBA
1kΩ
XSC1
A B
Ext Trig +
+
_ _ + _
D4
D3
D2
D1 Uv
220Vpk
50Hz
0°
C1
100µF
R1
1kΩ
DZ
1N961B
Trang 1615
Hình 3.3.6 Đặc tuyến Uv và Ur
Trang 1716
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Giáo trình Cấu kiện điện tử, Nguyễn Đức Thuận (chủ biên)
2 Robert L Boylestad - Louis Nashelsky - Electronic Devices and Circuit Theory -
11th
3 1N4001-1N4007 diode-datasheeet, https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/427705/MCC/1N4007.html
4 1N4733 datasheet,
https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/59636/EIC/1N4733.html
5 Multisim Component Reference Guide - National Instruments
6 Hướng dẫn sử dụng Multisim, Đào Quang Huân, Hoàng Quang Huy
