Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện - Chương 2: Diode và mạch ứng dụng
- Diode tách sóng : sử dụng tiếp xúc điểm để điện dung bé -> làm việc ở tần số cao
- Diode tunnel : nồng độ tạp chất rất cao -> ứng dụng trong các mạch siêu cao tần
- Diode biến dung: có lớp tiếp xúc đặt biệt để điện dung khá tuyến tính với điện áp ngược -> tạo sóng điều tần để điều
chỉnh tần số
- Diode Schottky : tiếp xúc Schottky (bán dẫn, kim loại) -> ứng dụng cho những mạch cần tốc độ chuyển mạch cao.
- Diode Zener : thường bằng vật liệu Si chịu nhiệt, tỏa nhiệt tốt hoạt động chủ yếu vùng zener
- Diode phát quang: thường dùng bán dẫn hợp chất có mức Wg thay đổi , điều chỉnh theo nồng độ tạp chất, sử dụng yếu tố ánh sáng bước sóng -> nhìn thấy được khi phân cực thuận có sự tái hợp e⁻ và lỗ trống
36 trang |
Chia sẻ: Tiểu Khải Minh | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 113 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện - Chương 2: Diode và mạch ứng dụng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương : DIODE VÀ MẠCH
ỨNG DỤNG
BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO
ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Bộ Môn Cơ Sở Kỹ Thuật Điện
2.1 Diode chỉnh lưu
2
P N
Anode Cathode
Vuøng ngheøo
Maët gheùp
Ñi
eän
tr
öô
øng
ti
eáp
x
uùc
co
ù h
öô
ùng
tö
ø N
P
2.1.1 Cấu tạo
Anode (A) Cathode (K)Ký hiệu:
Thực tế:
2.1.2 Đặc tuyến Volt Ampere
3
Vùng dẫn VAK > Vγ
Vùng phân cực ngược
Vùng đánh thủng
(V)
VAK
IAK (mA)
VBR
Vùng phân cực thuận nhưng chưa dẫn VAK < Vγ
Anode (A) Cathode (K)
2.1 Diode chỉnh lưu
2.1.3 Các tham số của Diode
4
a. Điện trở tĩnh (điện trở dc)
5b. Điện trở động (điện trở ac)
Nếu vùng làm việc của Diode được
xem là tuyến tính thì:
Mà:
Suy ra
Do ID >> IS nên
2.1.3 Các tham số của Diode
6c. Mô hình tương đương của Diode
Mô hình gần đúng chính xác
Anode (A) Cathode (K)
A K
Mô hình Diode lý tưởng Vγ= 0
A KV
V
A KVV
RD
A KV = 0
Mô hình sụt áp là hằng số
2.1.3 Các tham số của Diode
7d. Điện dung của Diode
Gây tác động (ngắn mạch) khi Diode hoạt động ở tần
số cao. Gồm 2 loại:
Điện dung chuyển tiếp (CT: transistion)
Vùng tiếp xúc: điện tích trái dấu, cách điện tụ điện có điện dung là CT
Giá trị CT phụ thuộc vào bề rộng vùng tiếp xúc (bề rộng vùng nghèo)
CT tác động khi Diode : phân cực ngược (đáng kể)
phân cực thuận (ko đáng kể)
2.1.3 Các tham số của Diode
8Điện dung khuếch tán (CD: diffusion)
• CD phụ thuộc tốc độ các điện tích được phun vào các vùng
nằm ngoài vùng nghèo.
• CD tỉ lệ thuận với điện áp phân cực thuận cho Diode
Q: điện tích miền nền của diode
d.Điện dung của Diode
2.1.3 Các tham số của Diode
9Đặc tuyến quan hệ giữa điện dung của Diode và điện áp phân cực cho
Diode
d. Điện dung của Diode
2.1.3 Các tham số của Diode
10
e.Thời gian khôi phục ngược
ts tt
trr
id
Iforward
Ireverse
t
ts: thời gian trữ
tt: thời gian dòng điện
giảm về 0
trr: tổng thời gian khôi
phục ngược
2.1.3 Các tham số của Diode
11
Những đường đặc tính của Diode khi
nhiệt độ thay đổi
f.Ảnh hưởng của nhiệt độ
2.1.3 Các tham số của Diode
12
2.1.4.Các thông số giới hạn của Diode
13
Datasheet của Diode
14Điện tử cơ bản 1
Datasheet của Diode
15
16
17
2.2 Các loại diode
18
Diode tách sóng : sử dụng tiếp
xúc điểm để điện dung bé
làm việc ở tần số cao
Diode tunnel : nồng độ tạp
chất rất cao ứng dụng
trong các mạch siêu cao tần
Diode biến dung: có lớp tiếp xúc
đặt biệt để điện dung khá
tuyến tính với điện áp ngược
tạo sóng điều tần để điều
chỉnh tần số
19
Diode Schottky : tiếp xúc
Schottky (bán dẫn, kim loại)
ứng dụng cho những mạch
cần tốc độ chuyển mạch cao.
Diode Zener : thường bằng
vật liệu Si chịu nhiệt, tỏa
nhiệt tốt hoạt động chủ yếu
vùng zener (1,8 200)V
Diode phát quang: thường dùng bán
dẫn hợp chất có mức Wg thay đổi ,
điều chỉnh theo nồng độ tạp chất, sử
dụng yếu tố ánh sáng bước sóng
nhìn thấy được khi phân cực thuận có
sự tái hợp e- và lỗ trống
2.3.1. Diode mắc nối tiếp và song song
20
Khi VA= E < VK, khi đó diode phân cực nghịch
ID = IR = 0mA ; VR = R.IR = 0V ; VD = E - VR = E
2.3. Các mạch ứng dụng của diode
21
Khi VA= E > VK, diode phân cực thuận, mạch được xem
mạch kín thay Diode bằng mô hình lý tưởng
ID = IR = E/R (mA) ; VR = E ; VD = 0
2.3.1. Diode mắc nối tiếp và song song
2.3. Các mạch ứng dụng của diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
22
Giá trị trung bình
Một cách tổng quát, tổng đại số diện tích trong một chu kỳ T
của một sóng tuần hoàn v(t) được tính bằng công thức:
0
( ).
T
S v t dt
Do đó giá trị trung bình được tính bằng công thức:
0
1 ( ).
T
DCV v t dtT
2.3 Các mạch ứng dụng của diode
23
0
2
DC
Max
rms
V
VV
ax
2 0,637
2
Max
DC M
Max
rms
VV V
VV
ax0,318
2
Max
DC M
Max
rms
VV V
VV
2.3 Các mạch ứng dụng của diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
VÍ DỤ
24
a. Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier)
Vi
Time
0V
Vim
T/2
T
VLm
VL
D
0
RL
AC 220V
AÙp u2
+
-
VL
a
b
Vp Vi
Np : Ni
i
P
i
P
N
N
V
V
Điện áp trung bình trên tải
VVVtdtVdttV
T
V imLmLm
T
LDC
00
sin
2
11
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
25
Dòng trung bình trên tải
L
DC
DC R
VI
D
0
RL
AC 220V
AÙp u 2
+
-
VL
a
b
Vp Vi
Np : Ni
Dòng trung bình qua Diode
DCDC II DIODE
Điện áp ngược cực đại trên Diode
(PIV – Peak Inverse Voltage) imVPIV
a. Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier)
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
26
b. Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full
Wave Rectifier )
D1
D2
0
Vi
Va
AC 220V
Vb
Vi
VL
+
-
RL
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
27
Vim
T/2
T
Time
0V
VLm
VVVtdtVdttV
T
V iLmLm
T
LDC
22sin2
11 2
00
2
DC
DC
II
DIODE
L
DC
DC R
VI
VVPIV im 2
b. Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full
Wave Rectifier )
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
D3
D2D1
0
RL
D4
AC 220v
a
b
+
-
VLVi
28
c. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
29
-10V
10V
Time
5V
0V
-5V
VLmVim
VVVV imLmDC
2
22
L
DC
DC R
VI VVPIV im
2
DC
DC
II
DIODE
c. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode
2.3.3. Mạch xén
30
Mạch xén nối tiếp
Vi Vo
0 t
VIn(t)
+VMax
-VMax
0 t
VIn(t)
+VMax
-VMax
0 t
VOut(t)
+VMax
-VMax
0 t
+VMax
-VMax
VOut(t)
Vi Vo
31
Vi Vo
Vi Vo
0 t
VIn(t)
+VMax
-VMax
0 t
VIn(t)
+VMax
-VMax
0 t
VOut(t)
+VMax
-VMax
2.3.3. Mạch xén
Mạch xén song song
2.3.4. Mạch kẹp – Mạch dời mức DC (Clampers)
32
Mạch kẹp
Bán kì âm
Bán kì dương
Mạch nhân áp
33
Mạch nhân áp bán kì
-
Vo= 2Vp
+
+ Vp -
Diode zener
34
K
A
Hoạt động giống diode
thường (Vγ= 0.7V, Si)
Phân cực thuận:
0v .7.6
Vz
VAK
Ñaëc tuyeán
giôùi haïn
coâng suaát
Izmax
Vuøng
Zener
Izmin
IAK
VZ: Điện áp ghim của
zener
Cấu tạo
Thường cấu tạo bằng Si
Diode zener
35
K
A
Phân cực ngược:
0v .7.6
Vz
VAK
Ñaëc tuyeán
giôùi haïn
coâng suaát
Izmax
Vuøng
Zener
Izmin
IAK
VZ: Điện áp ghim của
zenerVKA VZ và IZmin IZ IZmax: zener
dẫn ngược VKA= VZ, IZ 0
VKA < VZ: zener không dẫn, IZ= 0
Ứng dụng phân cực ngược làm mạch ổn áp
Thực tế 1.8V VZ 200V, công suất 0.25W : 50W
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_co_so_ky_thuat_dien_chuong_2_diode_va_mach_ung_dun.pdf