CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN BÁN DẪN DIODE. Ciôm bai lớp bán dân loại P và N mối tiếp xúc nhau. Môi trường N có tạp chất cho điện Hứ, môi trường P có tấp chất nhận điền tử, Đóng, Vai trò quan trọng trong hoạt động của điodc ]à lớp tiếp giấp giữa hai miền P,M tá gơi là mật tiếp giáp P - N.
Ký hiệm -——+1—* Ì wom] KJ | a \N | m z“^Í (a) (b) (c) Hinh I -1. Cấu tạo Diode. a) Cấu tạo P-N b) Diodc tiếp mặt e) Diode tiếp điểm. * Về cấu tạo có hai loại: - Diode tiếp mặt, dùng được ở công suất lớn.
- Diode tiếp điểm, dùng được ở tần số cao. * Về công dụng: ® Diode chia làm nhiều loại, trong đó có một số loại thông dụng như: chỉnh lưu Ge va Si, diode 6n 4p, tuner. TIẾP GIÁP P-N VÀ TÍNH CHẤT CHỈNH LƯU: a. Khi chưa phân cực điode: ( Hình I - 2a, b).
Khi hai khối P, N được ghép với nhau. mật độ mật tải ở các môi trường có khác nhau. Trong đố: Pp : Mật độ lỗ trống trong P Np : Mật độ điện tử trong P Pn : Mật độ lỗ trống trong N Nn : Mật độ điện tứ trong N Do Nn rất lớn so với Np, những điện tử có đủ năng lượng sẽ từ N sang P, và do Pp rất lớn so với Pn lỗ sẽ từ P sang N ( biện tương khuyếch tán hạt tải ), tao ra dong khuyếch tán: dn lkt t= -e.D— i Trong đó: e: Trị số tuyệt đối của điện tích điện tử. D: Hệ số khuyếch tán n: Mật độ hạt tải đa số.
-i- ° -- Ở môi trường N, nguyên tử tạp chất có điện tử rời sang P biến thành ion dương (+). -- Ở môi trường P, lỗ trống nhận điện tử, bến thành ion âm (-), tạo vùng mang điện tích âm. Do sự địch chuyển đó, tại mặt tiếp giáp hình thành khối điện tích khác đấu, có “hiệu thế Uy, và điện trường E hướng từ N sang P. Điện trường E ngăn cản sự khuyếch tán của bạt tải đa số và đạt ổn định khi đủ sức làm sự khuyếch tán này không xây ra được nữa.
U tiếp xúc giúp các hạt tải thiển số vượt qua được mặt tiếp giáp tạo nên các đồng điện trượt lụn và Tạp. Vì không có điện trường ngoài nên dòng điện tổng bằng 0: Lle lEm + Iktp Tin + lu = 0. Khi có điện áp phân cực nghịch. < tế xé P “tn = ot Up Hinh I - 4.
= Fe Đặt nguồn đương của Up với lớp N, cực âm nguồn với lớp P. Điện trường của ' nguồn U cùng chiều với Ep,. Làm tăng tác dụng của Eạy, đẩy lùi sự đi chuyển của hạt tải đa số tạo điều kiện cho hạt tải thiểu số vượt qua dé dang. Do mật độ hạt tải thiểu số ở hai môi trường thấp nên đồng điện nghịch rất nhỏ oồn gọi là leo, không phụ thuộc vào Ủy mà phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
Ico tăng hai lần khi nhiệt độ tăng 10° C (Ge) và 5 + 6° C(Sj). Ap Hình I -5, c, KHI có điện áp phân cực thuận ( Xem hình ]-6 ): Up - Uy, T <_ | P | IN | l t+ < Us Hình Ï - 6. Điện trường phân cực thuận ngược chiều với điện trường Ej, ta xét hai trường hợp: * Utx > Up Up nhỏ hat tai đa số vẫn chưa vượt qua mặt tiếp giáp để tạo dong điện thuận, nhưng Up cũng có tác đụng thu nhỏ bề đày vùng tiếp giáp ( vùng trống ). * Nếu Úp > Ủụy Điện trường vùng tiếp xúc không còn nữa, hạt tải đa số chuyển địch đưới tác dụng Up sẽ sinh ra đồng phân cực thuận đi từ P đến N tăng tỷ lệ với điện ấp phân cực thuận.
Vái: Í,„: Dòng ngược bão hòa Vụ bien ap diate g - 16 10:19) C) T*R - Nhiệt độ tuyệt đối K- Hàng số Bolzman :1,38.5 + 1) phụ thuộc nhiệt độ. À ở27°C hay 300°K mì: TT = 26mV q Vụy giảm 2 mV khi nhiệt độ tang 10°C. pe Ge S? ÒÖÈÖÐỄŸöỄ€ŠBÈ€BÁBMÁBÁ/ TT > er ` Vụ \y Hình I-7 = + ~ Tóm lại: Diode chi din điện theo một chiều thuận từ P sang N mà không dẫn theo chiều ngượo lại ( đồng ngược không đáng kể ). Áp dụng tính chất này của bán dẫn P - N, người ta dùng điode để chinh lưu, tách sóng, Ổn 4p.
CAC LOAI DIODE: Như đã trình bày ở phần trên, điode cơ bản là một mối nối P-N nhưng điều không ngờ là tuỳ theo mật độ chất tạp pha vào chất bán dẫn, tuỳ theo điode được phân cực thuận hoặc nghịch và tuỳ một số yến,tố khác mà có khá nhiều loại điode với công dụng rãi đặt biệt, sau đây là một số loại điode thônng thường. a, Diode chinh hr: Diode chinh lim để đối dién xoay chitu, mia thutmgla én SOHZ/60Hz sang điện moat chia, Day 1A load diade 64 phd bién, chiu dutoc dong tir vai trarn MA dé loai céng endl cae chin dire vai tain Anper. Diod chỉnh lưu chủ yếu là 14t Silicium. Hai đặt tính kỹ thhẬt cơ hán của dụ: chính lưu là đồng thuận tối đe và 4 iế ngược tối đa.
Nếu trị ấp chứng miệt điện thế nghịch trên điện thế ngược tối đa điœác sẽ sẽ dẫn điện theo chiêu nphíh ¿ hiện tượng huỷ thác ). Diode được chế tạo có điện Gaế gcgược tối chúc Valte đến vai ngân Volts, Vệ lu như điođe 1N4001C1 đồng thuận tối đa là 1A và đ XOV Hoào diode IN4007 chiu dong thuận tối đa 1A và điện ft TORO. Diode tách sóng : Cũng làm nhiệm vụ như điode chỉnh lưu nhưng chủ yếu là với tín hiệu biên độ nhỏ và ở tần số cao hơn ( vài ngàn Hz đến vài trăm MHz hay hơn ). Diodc tách sóng có thể là loại S¡ hoặc Gẹ.
Loại Ge được đùng nhiều vì điện thế ngưỡng Urecủa nó nhỏ hơn ` điod Si. Diode Zener: Các Diode Si va Ge déu cé6 hién tuong huy th4c, bay cdn goi 1a hiéu tmg Zener. Các điode thường ( chỉnh lưu, tác sóng ) có điện thế Zener khoảng vài chục Volt trở lên. Bằng cách thay đổi mật độ pha chất tạp vào chất bán đẫn N và P, người ta có thể khống chế điện thé Zener ở trị số mong muốn: 3V, 4V, 5,1V, 6,8V, 8,2V .Diode Zener có ký hiệu chung như hình I-8a.
Đặc tính Volt-Ampe của điođe zener khi phân cực thuận giống như điodc thường. Đặc tính được đùng của điode zener là khi phân cực nghịch điện thể Uz ngang qua điode gần như không tbay đổi khí đồng Iz qua diode bién thiên trong một quãng rộng. Hình I-§c cho biết đặc tính này của diode zener 1N754 c6 Uz danh định 6,8&V. đ+49v 4 in Hd “Z Bì b) c) Hình I-8 xe z£uei được đùng để cùng cấp điện thế chuẩn mã các: sấp xếp là như hình 1 8b Động điển E từ nguồn thay đổi Ủi phân thành dong L, qua dicde » (Ái Khí thấy đối, ví dụ từ 9V đến 12V thì nếu chọn lựa điện tr thi itn the gener U, mà chính là điện thế cung cấp cho tải thay đối vị đanh định 6,SV của điod zener 1N754.
CHUONG 2 GIỚI THIỆU VÀ KHẢO SÁT LINH KIEN BAN DAN TRANSISTOR. KWAI NIEM: ‘Transistor 1A tinh kiên bản dẫu khác phục được những nhược điển của đèn điện tử ( đồn, đễ vũ, tuổi thọ kẽm .) nhờ *# — Ki°h thước rất nhỏ so với đền, $— Công suÃi tiêu thụ fừ vài phần trăm đến vài phầu saa den điện điện từ » Tuổi thọ : 7 vạn giờ so với đèn 5000 giờ. * ‘Tri cde máy chuyên ding, khi thay thế kh6ng aha shai ding ding loại cũ. Cau tao: Transistor gồm 3 lớp bán dẫn loại P và N nối tiếp mặt nhau.
Tức là transistor c6 hai lớp tiếp giáp P-N, ta có thể coi như hai điode đấu ngược chiều nhau. Có hai loại: P- NP,NDP-N. Hình II-1 Cấu tạo. pea ay Vee oe ge + V Vee Hình H-2, K ý hiệu (Ji ước: thiểu mũi tên là chiều động điện qui ước (P sang Nj E Cứ phát zautedl: Nơi phái hạt tải đa số PNY td tedug N-P.
Ï\ Cực khiểu, gốc (Base): cực khống chế lưu lượng hạt tai từ cz¿ phát sang cực thú. khi khống chế nó liếp thu khoảng 1% bạt tải da số. (2: Cực thu, gốp ( collector ): nơi thu hạt tải đa số từ cực phat sang. II, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC: a.
Phan cực thuận tiếp giáp phát (ER) Xét Iraneistor PNP. z1 Nhg L1 te | Hình II-3 ~ 4/4 - Vì cực B rất mỏng so với E ( mat độ hạt phải thấp ) nên với Ip = Ig, cực E sẽ quá rất thấp ( tải, làm hỏng Transistor. Do đó phải hạn chế Ip bằng điện ấp Vpg thuận với hạt tải ở Vnpg lớn bơn Vụ; một chút ), vừa đủ cho 100% hạt tải từ cực E sang kết hết cực khiển B, và dong Ip= Ig khong làm bỏng cực B. Phân cực nghịch tiếp thu, để hở tiếp giáp phát.
Tương tự như một điode phản cực nghịch, chỉ có hạt tải thiểu số qua mặt tiếp giáp, nên ddng I, rất nhỏ gọi là lco ( đồng giáp ban đầu ) tý lệ với nhiệt độ. Phân cực thuận tiếp giáp BE và phân cực nghịch CB. _ Hinh H-4 * Dạt vào tiếp giáp BC nguồn VCB nghịch, có lco trong mach, * Phan cực thuận tiếp giáp EB bang Vpp, dong Ip( do hạt tải 4a số: lỗ hồng ) có trị số lớn qua tiếp giáp EB, kết hợp với điện tử ( bại đa số ) ở B; tạo nên đòng Ip. Vì cực B mỏng, nên hạt đa số ( lỗ trống ) tir E sang chi kết hợp để tạo ly một lượng rất nhỏ, số còn lại sẽ qua tiếp giáp BC.
Tại đây, do điện trường của Vep hút mạnh, đẩy các lồ trống này qua được tiếp giáp BC tạo đồng cực góp lc. Theo định luật mút mạch ta cố: l; =Íg +le Ma I, rat nhỏ ; nên : I, =I, Nếu gọi œ là xác suất hại tải đa số từ E sang C thì: I¿=e«.ly +l„ hay I, =(1-M)I, (Igo rt nhd) Ake _ Thudng thi [= 0,99Ip va Ip = 0,01 Ig Dong Ig rdt nho nhumg c6 kha nang khéng ché I, ma ta da xét đến. ĐẶC TUYẾN TĨNH CỦA TRANSISTOR. Đặc tuyến là đường biểu diễn quan hệ giữa đại lượng vào và đại lượng ra ( và ngược lại ), giữa các đại lượng vào, các đại lượng ra.
Trên thực tế, có hai sơ đồ EC và BC được sử dụng rộng rãi với họ đặc tuyến vào, ra ở trạng thái tinh. Sơ đồ B chung: * Dac tyen rar Te = FC Upp); bp rain xố ( quan he truyền nghịch } Hình II - 5. Đặc tuyến ra B chung.