chapter1 diode

Điốt và ứng dụng

• Điốt – Cấu tạo, hoạt động, mô hình tương đương …

• Mạch chỉnh lưu• Mạch cắt • Mạch ghim• Mạch nhân áp• Điốt Zener và ứng dụng

Điốt bán dẫn – Cấu tạo

Mô hình điốt lý tưởng

• Linh kiện 2 cực: dẫn điện theo một chiều, ngăn dòng chiều ngược lại

Mô hình điốt lý tưởng

Vùng dẫn

• điện áp qua điốt bằng 0V, • dòng điện bằng ∞,• điện trở thuận RF = VF/IF, • điốt coi như bị ngắn mạch

Vùng không dẫn • toàn bộ điện áp đặt vào điốt, • dòng điện bằng 0A,• điện trở ngược RR = VR/IR, • điốt coi như hở mạch

Điốt bán dẫn – Thực tế

Điốt bán dẫn – Thực tế

Điốt bán dẫn – Thực tế

Khoảng nhiệt độ hoạt động hẹp (nhỏ hơn 1000C)

Khoảng nhiệt độ hoạt động rộng (đến 2000C)

Chịu được dòng kém hơnChịu được dòng lớn hơn

PIV ( 400V) nhỏ hơn*PIV ( 1000V) lớn hơn

Điện áp phân cực thuận nhỏ hơn (0.3V)

Điện áp phân cực thuận lớn hơn (0.7V)

GermaniumSilicon

* PIV - giá trị đỉnh của điện áp ngược

Điốt bán dẫn – Thực tế

0.3(Ge) 0.7(Si)

(Ge)(Si)

VD(V)

ID(mA)

Is(Si)=10nA

Is=reverse saturation currentIs(Ge)

Điốt bán dẫn – Thực tế

Điốt bán dẫn – Đo thử

Điốt bán dẫn – Đo thử

Mạch tín hiệu lớn

Mạch tín hiệu nhỏ

Ứng dụng

• Mạch chỉnh lưu– Nửa chu kỳ– Cả chu kỳ– Mạch cầu– Kết hợp với tụ

• Mạch cắt • Mạch ghim• Mạch nhân áp• Điốt Zener và ứng dụng

Chỉnh lưu

Chỉnh lưu nửa chu kỳ

PIV – Peak Inversed Voltage

Yêu cầu: Điên áp phân cực ngược qua điốt nhỏ hơn giá trị tới hạn cho phép, phụ thuộc vào điện áp vào, trở kháng trong mạch …

Chỉnh lưu nửa chu kỳ với biến áp

Chỉnh lưu cả chu kỳ

Chú ý: dòng qua tải chạy theo một chiều trong cả hai nửa chu kỳ, điện áp qua tải không đảo cực

PIV = VP(sec) + 0.7V

Mạch chỉnh lưu cầu

PIV = VP(OUT) + 0.7V

Tác dụng lọc của tụ

.

Điện áp vào dạng sin, tần số 60Hz

Độ gợn sóng trên tín hiệu ra trong mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ và mạch chỉnh lưu cả chu kỳ, với cùng tụ lọc, tải và điện áp vào

Mạch nguồn +5V

Mạch nguồn một chiều, điện áp trong khoảng 1.25V đến 6.5V

Mạch cắt

Mạch cắt kết hợp với bộ phân áp

Mạch ghim

Dịch mức thành phần một chiều (DC) Thành phần:

Tụ điện Điốt Điện trởTrở kháng Nguồn một chiều (có thể)

Diện trở và tụ được chọn để hằng số thời gian

= RC đủ lớn, đảm bảo điện áp trên tụ không bị phóng nhiều khi điốt không dẫn

Vi

t0 T/2 T

V

-V

• Fig 2.45(a) will clamp the i/p signal to the zero level (ideal diode)• The resistor R can be the load resistor or a parallel combination of the load resistor and a resistor designed to provide the desired level of R

Fig. 2.45(a): Clamper

+R Vo

-

+

-

Vi

Nửa chu kỳ (+)

Hoạt động

+

R Vo

-

+

-

Vi

C

• 0 T/2: Điốt ON (td, ngắn mạch)• Nếu RDC đủ nhỏ, tủ nạp rất nhanh đến mức Vi • Vo= 0 V

Nửa chu kỳ âm (-) • T/2 T: Điốt OFF (td, hở mạch), điện áp trên tụ và điện áp vào phân cực ngược điốt• Định luật Kirchoff:

- V- V- Vo = 0 and Vo = -2V

+

R Vo

-

+

-

V

C

Vo

-

+V

Mạch ghim dương

Mạch ghim âm

Mạch bội áp

Mạch nhân đôi cả chu kỳ

Mạch nhân ba

Mạch nhân bốn

“Trouble Shooting”

Sơ đồ khối mạch nguồn

Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cơ bản

Kiểm tra tín hiệu tại các khối, từ đầu vào đến đầu ra

Kiểm tra tín hiệu tại các khối, từ đầu ra ngược về đến đầu vào

Kiểm tra tín hiệu các khối, một phần

Điốt hở mạch trong khối chỉnh lưu, điện áp ra bằng 0V

Điôt hở mạch trong khối chỉnh lưu dùng biến áp, dẫn đến chỉnh lưu nửa chu kỳ, làm tăng độ nhấp nháy trên điện áp ra

Điôt hở mạch trong khối chỉnh lưu cầu, dẫn đến chỉnh lưu nửa chu kỳ, làm tăng độ nhấp nháy trên điện áp ra

Điốt ngắn mạch trong chỉnh lưu cầu

Hỏng tụ lọc

FIGURE 2-66

Điốt Zener

Điốt Zener

Phân cực thuận: giống điốt thông thường Phân cực ngược:

Làm việc trong vùng đánh thủng, tại PIV hay VZ

VZ = const

Ứng dụng: luôn làm việc ở chế độ phân cực ngược để tạo điện áp tham chiếu

VZ = 1,8V ÷ 200V

Vùng đặc tuyến ngược của điốt Zener – Giá trị VZ xác định tương ứng giá trị IZT, gọi là VZT.

Sơ đồ tương đương

FIGURE 3-10

FIGURE 3-11 Equivalent of circuit in Figure 3-10.

FIGURE 3-12 Zener regulation with a variable load.

FIGURE 3-13

FIGURE 3-14

FIGURE 3-15

FIGURE 3-16 Basic zener limiting action with a sinusoidal input voltage.

FIGURE 3-17

FIGURE 3-18

Bài tập

• Chương 2: 1, 5, 6, 10, 11, 15, 21, 23, 24, 27, 30, 34, 37, 42, 47, 49, 52