Tài liệu đề cương bài giảng điện tử ứng dụng

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MÔN : ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Nội dung; Chương 1: Dụng cụ bán dẫn (12 tiết) Chương 2 : Khuếch đại (10 tiết) Chương 3 : Khuếch đại thuật toán (6 tiết) Chương4 :Các mạch xung À số (8 tiết) Chương 5 : Nguồn cung cấp , chỉnh lưu có điều khiển. (9 tiết) CHƯƠNG 1: DỤNG CỤ BÀN DẪN 1.1 Các loại chất bán dẫn . a . Bán dẫn thuần. Ngêi ta ®· nghiªn cøu vµ ®a ra kÕt luËn: dßng ®iÖn trong c¸c chÊt dÉn ®iÖn lµ do c¸c ®iÖn tö tù do ch¹y theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh mµ sinh ra. Cßn dßng ®iÖn trong chÊt b¸n dÉn kh«ng nh÷ng do sù di chuyÓn cã híng cña c¸c ®iÖn tÝch ©m (®iÖn tö), mµ cßn lµ sù di chuyÓn cã híng cña c¸c ®iÖn tÝch d¬ng (lç trèng). VÝ dô: Mét nguyªn tö gÐcmani cã bèn ®iÖn tö ngoµi cïng. Nã liªn kÕt víi bèn nguyªn tö chung quanh. T¹o thµnh 08 ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng. Mèi liªn kÕt nµy kh¸ bÒn v÷ng. Cho nªn ë nhiÖt ®é rÊt sÏ kh«ng cã thõa ®iÖn tö tù do, do ®ã kh«ng cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn. Gäi lµ tr¹ng th¸i trung hoµ vÒ ®iÖn. Khi nhiÖt ®é t¸c ®éng vµo chÊt b¸n dÉn t¨ng lªn, th× ®iÖn tö líp ngoµi cïng ®îc cung cÊp nhiÒu n¨ng lîng nhÊt. Mét sè ®iÖn tö nµo ®ã cã ®ñ n¨ng lîng th¾ng ®îc sù rµng buéc cña h¹t nh©n th× rêi bá nguyªn tö cña nã, trë thµnh ®iÖn tö tù do, di chuyÓn trong m¹ng tinh thÓ. Chç cña chóng chiÕm tríc ®©y trë thµnh lç trèng vµ trë thµnh ion d¬ng. Ion d¬ng cã nhu cÇu lÊy mét ®iÖn tö bªn c¹nh ®Ó trë vÒ tr¹ng th¸i trung hoµ vÒ ®iÖn. Ngêi ta coi ion d¬ng ®ã cã mét lç trèng, khiÕn cho mét ®iÖn tö bªn c¹nh dÔ nh¶y vµo lÊp ®i. Chç cña ®iÖn tö nµy l¹i bá trèng, nghÜa lµ l¹i t¹o nªn mét lç trèng kh¸c vµ l¹i cã mét ®iÖn tö ë c¹nh ®ã nh¶y vµo lÊp chç trèng. Cø nh vËy, mçi khi cã mét ®iÖn tö tù do tho¸t khái rµng buéc víi h¹t nh©n cña nã, ch¹y lung tung trong m¹ng tinh thÓ, th× còng cã mét lç ch¹y trong ®ã. Thùc chÊt, sù di chuyÓn cña lç trèng lµ do di chuyÓn cña c¸c ®iÖn tö ch¹y tíi lÊp lç trèng. Trong chÊt b¸n dÉn tinh khiÕt bao giê sè ®iÖn tö vµ sè lç trèng di chuyÔn còng b»ng nhau. ë nhiÖt ®é thÊp th× chØ cã Ýt cÆp ®iÖn tö lç trèng di chuyÓn. Nhng nhiÖt ®é cµng cao th× cµng cã nhiÒu cÆp ®iÖn tö, lç trèng di chuyÔn. Sù di chuyÓn nµy kh«ng cã chiÒu nhÊt ®Þnh nªn kh«ng t¹o nªn dßng ®iÖn. NÕu b©y giê ®Êu thanh b¸n dÉn víi hai cùc d¬ng, ©m cña mét pin, th× gi÷a hai ®Çu thanh b¸n dÉn cã mét ®iÖn trêng theo chiÒu tõ A ®Õn B (h×nh 3.12.). C¸c ®iÖn tö sÏ di chuyÓn ngîc chiÒu ®iÖn trêng, c¸c ®iÖn tö tíi lÊp lç trèng còng ch¹y ngîc chiÒu ®iÖn trêng. Dßng ®iÖn tö vµ dßng lç trèng hîp thµnh dßng ®iÖn trong thanh b¸n dÉn. nhiÖt ®é cµng t¨ng th× dßng ®iÖn cµng lín. E 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> d ß n g ® iÖ n tö -------------> + 0 ---> 0 ---> 0 ---> -------------> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> 0 ---> A o ---> 0 ---> d ß n g lç tr è n g B E _ H×nh 3.1: ChiÒu chuyÔn ®éng cña c¸c ®iÖn tö vµ lç trèng B .B¸n dÉn N: B¸n dÉn lo¹i N cßn gäi lµ b¸n dÉn ®iÖn tö hay b¸n dÉn ©m. NÕu cho mét Ýt t¹p chÊt asen (As) vµo tinh thÓ gecmani (Ge) tinh khiÕt ta thÊy hiÖn tîng sau: nguyªn tö asen cã n¨m ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng, nªn chØ cã 4 ®iÖn tö cña asen kÕt hîp víi bèn ®iÖn tö liªn kÕt gi÷a asen vµ bèn nguyªn tö gecmani, cßn ®iÖn tö thø n¨m th× thõa ra. Nã kh«ng bÞ rµng buéc víi mét nguyªn tö gecmani nµo, nªn trë thµnh ®iÖn tö tù do ch¹y lung tung trong tinh thÓ chÊt b¸n dÉn. Do ®ã, kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña lo¹i b¸n dÉn nµy t¨ng lªn rÊt nhiÒu so víi chÊt b¸n dÉn thuÇn. Nång ®é t¹p chÊt asen cµng cao th× sè ®iÖn tö thõa cµng nhiÒu vµ chÊt b¸n dÉn cµng dÉn ®iÖn tèt. HiÖn tîng dÉn ®iÖn nh trªn gäi lµ dÉn ®iÖn b»ng ®iÖn tö. ChÊt b¸n dÉn ®ã gäi lµ chÊt b¸n dÉn N, NÕu cho t¹p chÊt ho¸ trÞ 5 nh phèt pho (P), asen (As), antimoan (Sb) vµo c¸c chÊt ho¸ trÞ 4 nh gecmani (Ge), silic (Si), cacbon (C) ta cã b¸n dÉn N. Trong chÊt b¸n dÉn lo¹i N th× c¸c ®iÖn tö thõa lµ c¸c h¹t ®iÖn tÝch ©m chiÕm ®a sè. Sè lîng ®iÖn tö thõa phô thuéc nång ®é t¹p chÊt. Cßn sè c¸c cÆp ®iÖn tö - lç trèng do ph¸ vì liªn kÕt t¹o thµnh th× phô thuéc vµo nhiÖt ®é. NÕu ®Êu hai cùc cña bé pin vµo hai ®Çu mét thanh b¸n dÉn lo¹i N, th× díi t¸c ®éng cña ®iÖn trêng E, c¸c ®iÖn tö thõa vµ c¸c cÆp ®iÖn tö - lç trèng ®ang di chuyÔn lén xén sÏ ph¶i di chuyÓn theo híng nhÊt ®Þnh: ®iÖn tö ch¹y ngîc chiÒu ®iÖn trêng cßn c¸c lç trèng ch¹y cïng chiÒu ®iÖn trêng. Nhê ®ã trong m¹ch cã dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn do c¸c ®iÖn tö thõa sinh ra lín h¬n nhiÒu so víi dßng ®iÖn do c¸c cÆp ®iªn tö - lç trèng t¹o nªn . V× thÕ c¸c ®iÖn tö thõa nµy gäi lµ ®iÖn tÝch ®a sè. C.B¸n dÉn P: B¸n dÉn lo¹i P cßn gäi lµ b¸n d·n lç trèng hay b¸n dÉn d¬ng. NÕu cho mét Ýt nguyªn tö In®i (In) vµo trong tinh thÓ gecmani tinh khiÕt th× ta thÊy hiÖn tîng sau: nguyªn tö indi cã ba ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng, nªn ba ®iÖn tö ®ã chØ liªn kÕt víi ba ®iÖn tö cña ba nguyªn tö gecmani chung quanh. Cßn liªn kÕt thø t cña in®i víi mét nguyªn tö gecmani n÷a th× l¹i thiÕu mÊt mét ®iÖn tö, chç thiÕu ®ã gäi lµ lç trèng, do cã lç trèng ®ã nªn cã sù di chuyÓn ®iÖn tö cña nguyªn tö gÐcmani bªn c¹nh tíi lÊp lç trèng vµ l¹i t¹o nªn mét lç trèng kh¸c, khiÕn cho mét ®iÖn tö kh¸c l¹i tíi lÊp. Do ®ã chÊt b¸n dÉn lo¹i P cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn. Lç trèng coi nh mét ®iÖn tÝch d¬ng. Nguyªn tö in®i tríc kia trung tÝnh, nay trë thµnh ion ©m, v× cã thªm ®iÖn tö. HiÖn tîng dÉn ®iÖn nh trªn gäi lµ dÉn ®iÖn b»ng lç trèng. ChÊt b¸n dÉn ®ã lµ b¸n dÉn lo¹i P hay cßn gäi lµ b¸n dÉn d¬ng. NÕu cã t¹p chÊt ho¸ trÞ ba nh in®i (In), bo (B), gali (Ga) vµo c¸c chÊt b¸n dÉn ho¸ trÞ bèn nh Ge, Si,C th× cã b¸n dÉn lo¹i P. Trong chÊt b¸n dÉn lo¹i P, lç trèng lµ nh÷ng h¹t mang ®iÖn tÝch chiÕm ®a sè. Sè lîng lç trèng phô thuéc vµo nång ®é t¹p chÊt, cßn sè c¸c cÆp ®iªn tö - lç trèng do ph¸ vì liªn kÕt t¹o thµnh th× phô thuéc vµo nhiÖt ®é. NÕu ®Êu hai cùc cña bé pin vµo hai ®Çu mét thanh b¸n dÉn lo¹i P th× díi t¸c ®éng cña ®iÖn trêng E, c¸c lç trèng (®a sè) vµ c¸c cÆp ®iÖn tö - lç trèng ®ang di chuyÔn lung tung theo mäi híng sÔ ph¶i di chuyÓn theo híng quy ®Þnh. Nhê ®ã trong m¹ch cã dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn do lç trèng sinh ra lín h¬n nhiÒu so víi dßng ®iÖn do cÆp ®iÖn tö - lç trèng. V× thÕ trong b¸n dÉn lo¹i P c¸c lç trèng lµ ®iÖn tÝch ®a sè. 1.2 . Tiếp xúc P _N A . PNguyªn lÝ ho¹t ®éng: + Ph©n cùc thuËn ®îc tr×nh bµy trªn H×nh 3.3 H×nh 3.3: Ph©n cùc thuËn cho mèi nèi PN Do t¸c dông cña ®iÖn trêng E, c¸c ®iÖn tö thõa trong N ch¹y ngîc chiÒu ®iÖn trêng vît qua tiÕp gi¸p sang P, ®Ó t¸i hîp víi c¸c lç trèng trong P ch¹y vÒ phÝa tiÕp gi¸p. §iÖn tö tù do tõ ©m nguån sÏ ch¹y vÒ b¸n dÉn N ®Ó thay thÕ, t¹o nªn dßng thuËn cã chiÒu ngîc l¹i. Dßng thuËn t¨ng theo ®iÖn ¸p ph©n cùc. Ngoµi ra, ph¶i kÓ ®Õn sù tham gia vµo dßng thuËn cña c¸c ®iÖn tö trong cÆp ®iÖn tö - lç trèng. Khi nhiÖt ®é t¨ng lªn th× thµnh phÇn nµy t¨ng, lµm cho dßng thuËn t¨ng lªn. hân cực thuận b. Phân cực ngược + Ph©n cùc thuËn ®îc tr×nh bµy trªn H×nh 3.3 H×nh 3.3: Ph©n cùc thuËn cho mèi nèi PN Do t¸c dông cña ®iÖn trêng E, c¸c ®iÖn tö thõa trong N ch¹y ngîc chiÒu ®iÖn trêng vît qua tiÕp gi¸p sang P, ®Ó t¸i hîp víi c¸c lç trèng trong P ch¹y vÒ phÝa tiÕp gi¸p. §iÖn tö tù do tõ ©m nguån sÏ ch¹y vÒ b¸n dÉn N ®Ó thay thÕ, t¹o nªn dßng thuËn cã chiÒu ngîc l¹i. Dßng thuËn t¨ng theo ®iÖn ¸p ph©n cùc. Ngoµi ra, ph¶i kÓ ®Õn sù tham gia vµo dßng thuËn cña c¸c ®iÖn tö trong cÆp ®iÖn tö - lç trèng. Khi nhiÖt ®é t¨ng lªn th× thµnh phÇn nµy t¨ng, lµm cho dßng thuËn t¨ng lªn. 1-3. Các loại diode. a. Diode chỉnh lưu- Mạch ứng dụng. .1. §ièt n¾n ®iÖn: Do ®Æc tÝnh lµm viÖc ë dßng lín, ¸p cao nªn ®i«t n¾n ®iÖn ®îc dïng lµ ®ièt tiÕp mÆt nh ®· tr×nh bµy ë phÇn trªn. C¸c m¹ch n¾n diÖn c¬ b¶n: - M¹ch n¾n ®iÖn b¸n kú: (H×nh 3.7) T D + DIODE Vac In C Vdc Out H×nh 3.7: M¹ch n¾n ®iÖn mét b¸n kú NhiÖm vô c¸c linh kiÖn trong m¹ch nh sau: T: BiÕn ¸p dïng ®Ó t¨ng hoÆc gi¶m ¸p (Th«ng thêng lµ gi¶m ¸p) D: §ièt n¾n ®iÖn. C: Tô läc xoay chiÒu. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña m¹ch nh sau: §iÖn ¸p xoay chiÒu ngâ vµo Vac in qua biÕn ¸p ®îc t¨ng hoÆc gi¶m ¸p. §îc ®a ®Õn §i«t n¾n ®iÖn. ë b¸n k× d¬ng ®i«t dÉn ®iÖn n¹p ®iÖn cho tô C. ë b¸n k× ©m §ièt bÞ ph©n cùc ngù¬c nªn kh«ng dÉn ®iÖn. Nªn ë ngâ ra cña m¹ch n¾n Vdc out ta ®îc ®iÖn ¸p mét chiÒu. - M¹ch n¾n ®iÖn toµn kú dïng hai ®ièt: (H×nh 3.8) D1 T DIODE C Vdc Out + Vac In DIODE D2 H×nh 3.8: M¹ch n¾n ®iÖn toµn k× dïng hai ®ièt NhiÖm vô c¸c linh kiÖn nh sau: T: BiÕn ¸p dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu ngâ vµo D1; D2: N¾n dßng ®iÖn xoay chiÒu AC thµnh dßng mét chiÒu DC C: Tô läc xoay chiÒu sau n¾n. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng nh sau: §iÖn ¸p xoay chiÒu ngâ vµo qua biÕn ¸p biÕn ®æi thÝch øng víi m¹ch ®iÖn. Khi ®Çu trªn cña biÕn ¸p ë b¸n k× d¬ng ®ièt D1 dÉn ®iÖn th× ë ®Çu díi cña biÕn ¸p ë b¸n k× ©m nªn ®ièt D 2 kh«ng dÉn ®iÖn. Dßng ®iÖn n¾n qua D1 n¹p ®iÖn cho tô läc C. Khi ®Çu trªn cña biÕn ¸p lµ b¸n k× ©m ®ièt D1 kh«ng dÉn ®iÖn th× ®Çu díi cña biÕn ¸p lµ b¸n k× d¬ng nªn ®i«t D2 dÉn ®iÖn n¹p ®iÖn cho tô C. Nh vËy dßng ®iÖn ngâ ra cã liÖn tôc ë c¶ hai b¸n k× cña dßng ®iÖn xoay chiÒu nªn ®îc gäi lµ m¹ch n¾n ®iÖn hai b¸n k×. §Æc ®iÓm cña m¹ch lµ ph¶i dïng biÕn ¸p mµ cuén s¬ cÊp cã ®iÓm gi÷a nªn kh«ng thuËn tiÖn cho m¹ch nÕu kh«ng dïng biÕn ¸p, hoÆc biÕn ¸p kh«ng cã ®iÓm gi÷a. §Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm nµy, th«ng thêng trong thùc tÕ ngêi ta dïng m¹ch n¾n ®iÖn toµn k× dïng s¬ ®å cÇu. - M¹ch n¾n ®iÖn toµn k× dïng s¬ ®å cÇu: (H×nh 3.9) T D1 DIODE DIODE D2 Vdc Out + Vac In C D4 DIODE D3 DIODE H×nh 3.9: M¹ch n¾n ®iÖn toµn k× dïng s¬ ®å cÇu NhiÖm vô c¸c linh kiÖn trong m¹ch: T: BiÕn ¸p ®æi ®iÖn. D1;D2;D3;D4: §i«t n¾n ®iÖn. C: Tô läc xoay chiÒu sau n¾n. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng nh sau: Dßng xoay chiÒu ngâ vµo qua biÕn ¸p T, ngâ ra trªn cuén s¬ cÊp ®îc ®a ®Õn bé n¾n cÇu. Khi ®Çu trªn cña biÕn ¸p lµ b¸n k× d¬ng th× ë ®Çu díi cña biÕn ¸p lµ b¸n k× ©m. Lóc nµy D 1; D3 dÉn ®iÖn n¹p ®iÖn cho tô C. Khi ®Çu trªn cña biÕn ¸p lµ b¸n k× ©m th× ®Çu díi cña biÕn ¸p lµ b¸n k× d¬ng. Lóc nµy D2; D4 dÉn ®iÖn dÉn ®iÖn n¹p cho tô C cïng chiÒu n¹p ban ®Çu h×nh thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu ë ngâ ra. M¹ch n¾n ®iÖn t¨ng ®«i: (H×nh 3.10) M¹ch nµy dïng ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p mét chiÒu cã gi¸ trÞ cao gÊp hai lÇn ®iÖn ¸p xoay chiÒu ngâ vµo. M¹ch n¾n ®iÖn t¨ng ®«i mét b¸n k×: (H×nh 3.10 a) + C1 D2 C2 + Vi AC Vo AC D1 H×nh 3.10 a: M¹ch n¾n ®iÖn t¨ng ®«i mét b¸n k×. Trong ®ã nhiÖm vô c¸c linh kiÖn nh sau: D1; D2: N¾n ®iÖn båi ¸p C1; C2: Tô båi ¸p. Ho¹t ®éng cña m¹ch nh sau: ë b¸n kú d¬ng tô C1 dÉn ®iÖn qua ®i«t D2 n¹p ®iÖn cho tô C2. ë b¸n k× ©m D1 dÉn ®iÖn n¹p ®iÖn cho tô C1. §Õn b¸n k× kÕ tiÕp Pha d¬ng cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu n¹p chång lªn tô C1 ®îc dÉn qua ®i«t D2 n¹p ®iÖn cho tô C2 Lóc nµy ®iÖn ¸p DC ngâ ra lµ hai lÇn ®iÖn ¸p ®×nh cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu. M¹ch ®iÖn nµy cã nhîc ®iÓm lµ dßng ®iÖn nhá, hiÖu suÊt kh«ng cao, nªn Ýt ®îc sö dông trong thùc tÕ. M¹ch n¾n ®iÖn t¨ng ®«i hai b¸n k×: (H×nh 3.10 b) DIODE D1 + Vac in C1 Vdc out + C2 DIODE D2 H×nh 3.10 b: M¹ch n¾n ®iÖn t¨ng ®«i hai b¸n k×. Trong ®ã nhiÖm vô c¸c linh kiÖn trong m¹ch nh sau: D1; D2: N¾n ®iÖn båi ¸p C1; C2: Tô båi ¸p. Ho¹t ®éng cña m¹ch nh sau: ë ®Çu trªn cña ngâ vµo lµ b¸n k× d¬ng ®i«t D1 dÉn ®iÖn n¹p cho tô C 1 vÒ nguån. Khi ®Çu trªn ®æi chiÒu lµ b¸n k× ©m ®ièt D2 dÉn ®iÖn n¹p ®iÖn cho tô C2 vÒ nguån. Do hai tô C1; C2 m¾c nèi tiÕp nªn ®iÖn ¸p DC ngâ ra lµ tæng ®iÖn ¸p n¹p trªn hai tô C1; C2 nªn ®iÖn ¸p ®îc t¨ng ®«i. b. Diode ổn áp – mạch ứng dụng. - CÊu t¹o: §i«t zªne cã cÊu t¹o gièng nh c¸c lo¹i ®i«t kh¸c nhng c¸c chÊt b¸n dÉn ®îc pha tØ lÖ t¹p chÊt cao h¬n ®Ó cã dßng ®iÖn rØ lín. Th«ng thêng hiÖn nay trong kÜ thuËt ngêi ta x¶n suÊt chñ yÕu lµ ®i«t Silic. - KÝ hiÖu: Dz H×nh 3.13: Ký hiÖu cña ®i«t zªne - TÝnh chÊt:: Tr¹ng th¸i ph©n cùc thuËn ®i«t zªne cã ®Æc tÝnh gièng nh ®i«t n¾n ®iÖn th«ng thêng. Tr¹ng th¸i ph©n cùc ngîc do pha t¹p chÊt v¬i tØ lÖ cao nªn dßng rØ lín vµ ®iÖn ¸p ngîc thÊp, ®iÖn ¸p ®ã gäi lµ ®iÖn ¸p zªne Vz. Khi ph©n cùc ngîc ®Õn trÞ sè Vz th× dßng qua ®i«t t¨ng mµ ®iÖn ¸p kh«ng t¨ng. - øng dông: Lîi dông tÝnh chÊt cña §i«t zªne mµ ngêi ta cã thÓ gi÷ ®iÖn ¸p t¹i mét ®iÓm nµo ®ã kh«ng ®æi gäi lµ ghim ¸p hoÆc æn ¸p (H×nh 3.12). R Vi D Vo Vd H×nh 3.14: M¹ch ®iÖn sö dông ®i«t zªne Vi: Lµ ®iÖn ¸p ngâ vµo Vo Lµ ®iÖn ¸p ngâ ra. . NÕu ®iÖn ¸p ngâ vµo lµ tÝn hiÖu cã biÖn ®é cao h¬n ®iÖn ¸p V z th× ngâ ra tÝn hiÖu bÞ xÐn mÊt phÇn ®Ønh chØ cßn l¹i kho¶ng biªn ®é b»ng Vz . NÕu ®iÖn ¸p ngâ vµo lµ ®iÖn ¸p DC cao h¬n V z th× ngâ ra ®iÖn ¸p DC chØ b»ng Vz. . NÕu ®iÖn ¸p ngâ vµo cao h¬n rÊt nhiÒu V z. Dßng qua ®i«t zªne t¨ng cao ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã vît qua gi¸ trÞ cho phÐp th× ®i«t bÞ ®¸nh thñng. Lµm cho ®iÖn ¸p ngâ ra bÞ triÖt tiªu. TÝnh chÊt nµy ®îc dïng trong c¸c bé nguån ®Ó b¶o vÖ chèng qu¸ ¸p ë nguån ®¶m b¶o an toµn cho m¹ch ®iÖn khi nguån t¨ng cao. R trong m¹ch gi÷ vai trß lµ ®iÖn trë h¹n dßng hay gi¶m ¸p c. các loại diode khác diot t¸ch sãng: Cßn ®îc gäi lµ ®i«t tiÕp ®iÓm. - CÊu t¹o: h×nh 3.11 Anèt K lo ¹ i N K a tè t H×nh 3.11: CÊu t¹o cña ®i«t t¸ch sãng Gåm mòi nhän kim lo¹i lµ cùc d¬ng, t× lªn mÆt mét miÕng b¸n dÉn lo¹i N lµ cùc ©m. - KÝ hiÖu: gièng nh ®i«t tiÕp mÆt DIODE H×nh 3.12: Ký hiÖu cña ®i«t t¸ch sãng -TÝnh chÊt:: T¬ng tù nh ®i«t tiÕp mÆt nhng §ièt tiÕp ®iÓm cã thÓ tÝch nhá, c«ng suÊt nhá, ®iÖn dung gi÷a hai cùc nhá, nªn dïng ë tÇn sè cao. Vïng tiÕp xóc cña ®i«t tiÕp ®iÓm nhá, nªn dßng ®iÖn cho phÐp qua ®i«t th¬ng kh«ng qu¸ 10  15mA vµ ®iÖn ¸p ngîc kh«ng qu¸ vµi chôc volt -øng dông: Thêng dïng ®Ó t¸ch sãng tÝn hiÖu trong c¸c thiÕt bÞ thu v« tuyÕn, thiÕt bÞ cã chøc n¨ng biÕn ®æi th«ng tin .... §i«t quang (Photodiode): - CÊu t¹o: §i«t quang cã cÊu t¹o gÇn gièng nh ®i«t t¸ch sãng nhng vá bäc c¸ch ®iÖn thêng ®îc lµm b»ng líp nhùa hay thuû tinh trong suèt ®Ó dÔ dµng nhËn ¸nh s¸ng tõ bªn ngoµi chiÕu vµo mèi nèi PN. -KÝ hiÖu: H×nh 3.15: Ký hiÖu cña ®i«t quang - TÝnh chÊt: Khi bÞ che tèi: ®iÖn trë nghÞch v« cïng lín, ®iÖn trë thuËn lín. Khi bÞ chiÕu s¸ng: §iÖn trë nghÞch gi¶m thÊp kho¶ng vµi chôc K. §iÖn trë thuËn rÊt nhá kho¶ng vµi tr¨m Ohm. - øng dông: §i«t quang ®îc øng dông réng r·i trong lÜnh vùc ®iÒu khiÓn tù ®éng ë mäi nghµnh cã øng dông kÜ thuËt ®iÖn tö. Nh m¸y ®Õm tiÒn, m¸y ®Õm s¶n phÈm, Cöa më tù ®éng, Tù ®éng b¸o ch¸y ....v.v. §ièt ph¸t quang: LED (Light Emitting Diode) - CÊu t¹o: Lîi dông tÝnh chÊt bøc x¹ quang cña mét sè chÊt b¸n dÉn khi cã dßng ®iÖn ®i qua cã mµu s¾c kh¸c nhau. Lîi dông tÝnh chÊt nµy mµ ngêi ta chÕ t¹o c¸c Led cã mµu s¾c kh¸c nhau. - KÝ hiÖu: H×nh 3.16: Ký hiÖu cña LED - TÝnh chÊt:: Led cã ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn cao h¬n ®i«t n¾n ®iÖn nhng ®iÖn ¸p ph©n cùc ngîc cùc ®¹i thêng kh«ng cao kho¶ng 1,4 - 2,8V. Dßng ®iÖn kho¶ng 5mA - 20mA. - øng dông: Thêng ®îc dïng trong c¸c m¹ch b¸o hiÖu, chØ thÞ tr¹ng th¸i cña m¹ch. Nh b¸o nguån, chØ b¸o ©m lîng... . §i«t biÕn dung (Varicap): - CÊu t¹o: §ièt biÕn dung lµ lo¹i ®i«t cã ®iÖn dung thay ®æi theo ®iÖn ¸p ph©n cùc. ë tr¹ng th¸i kh«ng dÉn ®iÖn, vïng tiÕp gi¸p cña ®ièt trë thµnh ®iÖn m«i c¸ch ®iÖn. §iÖn dung Cd cña ®i«t phô thuéc chñ yÕu vµo h»ng sè ®iÖn m«i, diÖn tÝch tiÕp xóc, chiÒu dµy cña ®iÖn m«i. Theo c«ng thøc: S Cd =  d Cd: §iÖn dung cña ®ièt : H»ng sè ®iÖn m«i S: DiÖn tÝch mèi nèi. d: §é dÇy chÊt ®iÖn m«i. --KÝ hiÖu: H×nh 3.17: Ký hiÖu cña ®i«t biÕn dung -TÝnh chÊt: Khi ®îc ph©n cùc thuËn th× lç trèng vµ electron ë hai líp b¸n dÉn bÞ ®Èy l¹i gÇn nhau lµm thu hÑp bÒ dµy c¸ch ®iÖn d nªn ®iÖn dung Cd t¨ng lªn. Khi ®ièt ®îc ph©n cùc ngîc th× lç trèng vµ electron bÞ kÐo xa ra lµm t¨ng bÒ dµy c¸ch ®iÖn nªn ®iÖn dung Cd bÞ gi¶m xuèng. - øng dông: §i«t biÕn dung ®îc sö dông nh nh mét tô ®iÖn biÕn ®æi b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p ph©n cùc ®Ó thay ®æi tÇn sè céng hëng cña m¹ch dao ®éng, céng hëng nªn ®îc dïng trong c¸c m¹ch dao ®éng, céng hëng cã tÇn sè biÕn ®æi theo yªu cÇu nh bé rµ ®µi trong Radio, m¸y thu h×nh, m¸y liªn l¹c v« tuyÕn, ®iÖn tho¹i di ®éng .... 1-4. Transistor BJT a. Cấu tạo. Tranzito lìng cùc lµ linh kiÖn cã 3 ch©n, tranzito ®îc sö dông ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch hoÆc ®iÒu khiÓn khuÕch ®¹i. C¸c tranzito cã lo¹i cã cÊu tróc pnp, cã lo¹i cã cÊu tróc npn (xem B¶ng tæng quan). Tranzito lìng cùc lo¹i npn dïng mét dßng nhá ®i vµo cùc bad¬ B (cÊp dßng) vµ mét ®iÖn ¸p d¬ng (cã quan hÖ víi cùc emit¬ E) ®Ó ®iÒu khiÓn dßng lín h¬n ch¶y tõ cùc colect¬ C ®Õn cùc emit¬ E. Ngîc l¹i, tranzito lo¹i pnp dïng mét dßng nhá ®i ra khái cùc bad¬ B (rót dßng) vµ mét ®iÖn ¸p ©m (cã quan hÖ víi cùc emit¬ E) ®Ó ®iÒu khiÓn dßng lín h¬n ch¶y tõ cùc emit¬ ®Õn cùc colect¬. Tranzito lìng cùc lµ linh kiÖn rÊt tiÖn dông. Kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn cña tranzito lìng cùc b»ng c¸ch ®Æt tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®· lµm cho lo¹i tranzito nµy trë thµnh linh kiÖn ®îc phæ dông trong c¸c m¹ch chuyÓn m¹ch ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn, m¹ch ®iÒu chØnh dßng, m¹ch khuÕch ®¹i, m¹ch dao ®éng vµ c¸c m¹ch nhí. Díi ®©y lµ h×nh ¶nh ®¬n gi¶n vÒ c¸ch lµm viÖc cña tranzito lìng cùc lo¹i npn (®èi víi lo¹i tranzito lìng cùc pnp, mäi thµnh tè, c¸c ph©n cùc vµ dßng ®Òu ®¶o ngîc l¹i). Mét tranzito lìng cùc npn ®îc chÕ t¹o b»ng c¸ch ghÐp miÕng rÊt máng chÊt b¸n dÉn lo¹i p gi÷a hai miÕng b¸n dÉn lo¹i n. Khi kh«ng cã dßng ®Æt vµo cùc bad¬ B cña tranzito, c¸c electron bÞ ng¨n kh«ng ch¶y ®Õn cùc colect¬ v× tiÕp gi¸p p. (Nhí l¹i lµ ®èi víi c¸c electron, ®Ó ch¶y qua tiÕp gi¸p pn cÇn mét ®Þnh thiªn ®Ó cÊp cho c¸c electron mét n¨ng lîng ®ñ lín ®Ó c¸c electron "tho¸t" ra khái lùc hÊp dÉn cña nguyªn tö vµ ch¶y ®Õn phÝa b¸n dÉn n). Chó ý r»ng nÕu ®iÖn ¸p ©m ®îc ®Æt vµo cùc bad¬ B, lóc ®ã tiÕp gi¸p pn gi÷a cùc bad¬ vµ cùc emit¬ cã thiªn ¸p ngîc. Do ®ã vïng nghÌo ®îc t¹o nªn vµ ng¨n c¶n dßng ch¶y qua). NÕu mét ®iÖn ¸p d¬ng (Ýt nhÊt b»ng 0,6V) ®îc ®Æt vµo cùc bad¬ B cña tranzito npn, phÇn tiÕp gi¸p pn gi÷a cùc bad¬ B vµ cùc emit¬ E cã ®Þnh thiªn thuËn. Khi ®îc ®Þnh thiªn thuËn c¸c electron tho¸t ra khái lùc hÊp dÉn cña nguyªn tö vµ ®îc thu hót vÒ cùc d¬ng bad¬. Mét sè electron qua cùc bad¬ tho¸t ra ngoµi, nhng ®iÒu nµy kh«ng mong muèn. b. Nguyên lý hoạt động Thêng tranzito kh«ng dÉn nhng víi mét dßng nhá ®i c vµo vµ ®iÖn ¸p d¬ng nhá t¹i cùc B lµm cho cùc E dÉn b NPN (cho phÐp mét lîng dßng lín ch¶y tõ cùc C ®Õn cùc e E). Tranzito ho¹t ®éng víi ®iÒu kiÖn V C > VE. Sö dông trong c¸c øng dông chuyÓn m¹ch vµ khuÕch ®¹i. c b e PNP Thêng tranzito kh«ng dÉn, nhng víi mét dßng nhá ®i ra vµ ®iÖn ¸p ©m nhá t¹i cùc B lµm cho cùc E dÉn (cho phÐp mét lîng dßng lín ch¶y tõ cùc E ®Õn cùc C). Tranzito ho¹t ®éng víi VE > VC. Sö dông lµm chuyÓn m¹ch vµ khuÕch ®¹i. c.Mét tranzito lìng cùc npn ®îc chÕ t¹o b»ng c¸ch ghÐp miÕng rÊt máng chÊt b¸n dÉn lo¹i p gi÷a hai miÕng b¸n dÉn lo¹i n. Khi kh«ng cã dßng ®Æt vµo cùc bad¬ B cña tranzito, c¸c electron bÞ ng¨n kh«ng ch¶y ®Õn cùc colect¬ v× tiÕp gi¸p p. (Nhí l¹i lµ ®èi víi c¸c electron, ®Ó ch¶y qua tiÕp gi¸p pn cÇn mét ®Þnh thiªn ®Ó cÊp cho c¸c electron mét n¨ng lîng ®ñ lín ®Ó c¸c electron "tho¸t" ra khái lùc hÊp dÉn cña nguyªn tö vµ ch¶y ®Õn phÝa b¸n dÉn n). Chó ý r»ng nÕu ®iÖn ¸p ©m ®îc ®Æt vµo cùc bad¬ B, lóc ®ã tiÕp gi¸p pn gi÷a cùc bad¬ vµ cùc emit¬ cã thiªn ¸p ngîc. Do ®ã vïng nghÌo ®îc t¹o nªn vµ ng¨n c¶n dßng ch¶y qua). NÕu mét ®iÖn ¸p d¬ng (Ýt nhÊt b»ng 0,6V) ®îc ®Æt vµo cùc bad¬ B cña tranzito npn, phÇn tiÕp gi¸p pn gi÷a cùc bad¬ B vµ cùc emit¬ E cã ®Þnh thiªn thuËn. Khi ®îc ®Þnh thiªn thuËn c¸c electron tho¸t ra khái lùc hÊp dÉn cña nguyªn tö vµ ®îc thu hót vÒ cùc d¬ng bad¬. Mét sè electron qua cùc bad¬ tho¸t ra ngoµi, nhng ®iÒu nµy kh«ng mong muèn. V× bad¬ lo¹i p rÊt máng, nªn c¸c electron µo ¹t rêi khái emit¬ vµ ch¶y ®Õn colect¬. Khi t¨ng ®iÖn ¸p ®Æt vµo bad¬ lµm t¨ng hiÖu øng c¸c electron rêi khái emit¬ vµ do ®ã lµm t¨ng luång electron ch¶y tõ emit¬ ®Õn colect¬. CÇn nhí r»ng dßng theo qui íc di chuyÓn ngîc víi luång electron. Nh vËy, víi thuËt ng÷ dßng qui íc mét ®iÖn ¸p d¬ng vµ dßng ®i vµo ®îc ®Æt vµo cùc bad¬ g©y ra dßng "d¬ng" ch¶y tõ colect¬ ®Õn emit¬. Tranzito ngng dÉn V+ Vïng nghÌo H×nh 3.18: M« t¶ tr¹ng th¸i ngng dÉn cña tranzito Tranzito dÉn Dßng ch¶y V+ qui íc Vïng nghÌo IB qui íc H×nh 3.19: M« t¶ tr¹ng th¸i dÉn cña tranzito H×nh díi ®©y lµ ®êng cong ®Æc tuyÕn cña tranzito lìng cùc. §êng ®Æc tuyÕn nµy m« t¶ mèi t¬ng quan cña dßng cùc bad¬ IB vµ ®iÖn ¸p emit¬-colect¬ VEC cã dßng dÉn IE vµ IC. + H×nh 3.20: §Æc tuyÕn v«n - ampe cña tranzito lìng cùc c. Các mạch phân cực 1-5 . Transistor trường. a. Phân loại. Có hai loại :JFET và MOSFET b. Transistor loại JFET: Tranzito hiÖu øng trêng (JFET) lµ linh kiÖn cã 3 cùc, ®îc dïng lµm c¸c chuyÓn m¹ch ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn, ®iÒu khiÓn khuÕch ®¹i vµ ®iÖn trë ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p. Kh«ng gièng nh c¸c tranzito lìng cùc, JFET ®Æc biÖt ®îc ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p, chóng kh«ng ®ßi hái cã dßng ®Þnh thiªn. Mét ®Æc ®iÓm kh¸c cña JFET lµ b×nh thêng JFET dÉn khi kh«ng cã chªnh lÖch ®iÖn ¸p gi÷a cùc cæng G vµ cùc nguån S. Tuy vËy, nÕu cã sù chªnh lÖch ®iÖn ¸p gi÷a c¸c cùc nµy, JFET sÏ c¶n trë m¹nh dßng ch¶y (dßng nhá ch¶y qua c¸c cùc m¸ng cùc nguån). Víi lý do nµy, c¸c JFET thêng ®îc gäi lµ linh kiÖn nghÌo, kh«ng gièng nh c¸c tranzito lìng cùc lµ c¸c linh kiÖn giµu (tranzito lìng cùc trë thµnh ®iÖn trë nhá khi dßng / ¸p ®Æt vµo c¸c cùc bad¬). JFET cã cÊu d¹ng kªnh n hoÆc kªnh p. Víi mét tranzito JFET kªnh n, mét ®iÖn ¸p ©m ®Æt vµo cùc cæng G (liªn quan víi cùc nguån S) lµm gi¶m dßng ch¶y tõ cùc m¸ng D ®Õn cùc nguån S (tranzito nµy ho¹t ®éng víi ®iÒu kiÖn VC > VS). Víi mét tranzito kªnh p, mét ®iÖn ¸p d¬ng ®Æt vµo cùc cæng G lµm gi¶m dßng ch¶y tõ cùc nguån S ®Õn cùc m¸ng D (tranzito ho¹t ®éng víi ®iÒu kiÖn VS > VC). (xem ký hiÖu trong b¶ng tæng quan vÒ tranzito). lín JFET dÉn C¶n trë Dßng qui íc Vïng nghÌo H×nh 3.21: C¸c tr¹ng th¸i JFET dÉn vµ JFET ngng dÉn Mét ®Æc ®iÓm quan träng cña JFET lµ sö dông trë kh¸ng ®Æc biÖt lín ë ngâ vµo (vµo kho¶ng 1010 Ω). Trë kh¸ng ngâ vµo lín cã nghÜa lµ JFET cho mét dßng nhá (nhá h¬n pico Ampe) hoÆc kh«ng cho dßng qua vµ do ®ã Ýt ¶nh hëng hoÆc kh«ng ¶nh hëng ®Õn c¸c linh kiÖn bªn ngoµi hoÆc kh«ng ¶nh hëng ®Õn c¸c m¹ch kÕt nèi víi cæng cña tranzito, kh«ng lÊy dßng tõ m¹ch ®iÒu khiÓn vµ kh«ng cã dßng kh«ng mong muèn ®i vµo m¹ch ®iÒu khiÓn. Kh¶ n¨ng cña m¹ch JFET ®iÒu khiÓn dßng ch¶y trong khi duy tr× mét trë kh¸ng ngâ vµo ®Æc biÖt lín lµm cho linh kiÖn rÊt tiÖn lîi trong viÖc sö dông lµm c¸c m¹ch chuyÓn m¹ch analog hai híng, c¸c tÇng vµo cña c¸c m¹ch khuÕch ®¹i, nguån dßng hai cùc ®¬n gi¶n, c¸c m¹ch khuÕch ®¹i, m¹ch dao ®éng, chuyÓn m¹ch logic ®iÖn tö ®iÒu khiÓn ®é lîi, m¹ch trén ©m... Mét JFET kªnh n ®îc lµm b»ng chÊt b¸n dÉn silicon lo¹i n cã chøa hai bíu silicon lo¹i p ®Æt ë hai bªn. Cùc cæng G ®îc kÕt nèi víi c¸c bíu lo¹i p, trong khi cùc m¸ng vµ cùc nguån ®îc kÕt nèi víi hai cùc cña kªnh lo¹i n (xem h×nh vÏ). Khi kh«ng cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc cæng G cña JFET kªnh n, dßng ch¶y tù do qua trung t©m kªnh n, c¸c ®iÖn tö kh«ng gÆp khã kh¨n khi ch¶y qua kªnh n, ®· cã mét Ýt h¹t mang ®iÖn tÝch ©m t¹i vÞ trÝ nµy ®Ó gióp cho viÖc dÉn ®iÖn. Tuy nhiªn, nÕu cæng ®îc x¸c lËp ®Õn ®iÖn ¸p ©m (liªn quan ®Õn cùc nguån), vïng ë gi÷a c¸c bíu b¸n dÉn lo¹i p vµ trung t©m kªnh n sÏ t¹o nªn hai tiÕp gi¸p thiªn ¸p ngîc (mét tiÕp gi¸p liªn quan ®Õn bíu trªn vµ mét tiÕp gi¸p liªn quan ®Õn bíu díi). §iÒu kiÖn thiªn ¸p ngîc t¹o nªn vïng nghÌo ®îc më réng. §iÖn ¸p cæng cµng ©m th× vïng nghÌo cµng réng vµ khi ®ã c¸c electron khã cã thÓ ®i qua kªnh. §èi víi JFET kªnh p, ta ®¶o ngîc c¸c t×nh huèng trªn, cã nghÜa lµ thay thÕ ®iÖn ¸p ©m ë cæng b»ng mét ®iÖn ¸p d¬ng, thay thÕ kªnh n b»ng b¸n dÉn kªnh p, thay thÕ c¸c bíu b¸n dÉn lo¹i p b»ng c¸c bíu b¸n dÉn lo¹i n vµ thay thÕ c¸c h¹t mang ®iÖn ©m b»ng c¸c h¹t (lç) mang ®iÖn d¬ng. vïng §¸nh hoµ xuyªn ®iÖn trë Vïng b·o H×nh 4.38: §Æc tuyÕn v«n - ampe cña JFET kªnh n JFET kªnh p §å thÞ ID - VDS cña JFET kªnh p H×nh 3.22: §Æc tuyÕn v«n - ampe cña JFET kªnh p §å thÞ JFET kªnh n ë H×nh 4.38 trªn ®©y m« t¶ c¸ch lµm viÖc cña JFET kªnh n. §Æc biÖt, ®å thÞ m« t¶ ®iÖn ¸p cæng - nguån VGS vµ ®iÖn ¸p m¸ng - nguån VDS ¶nh hëng ®Õn dßng m¸ng ID nh thÕ nµo. §å thÞ ®èi víi JFET kªnh p ë H×nh 4.39 t¬ng tù víi ®å thÞ kªnh n, víi c¸c trÞ sè ngîc l¹i, VGS lµ ®iÖn ¸p d¬ng vµ VDS lµ ®iÖn ¸p ©m. . C¸c d¹ng bao gãi cña JFET JFET ®îc ph©n lo¹i nh sau: lo¹i tÝn hiÖu nhá vµ chuyÓn m¹ch, lo¹i tÇn sè cao vµ lo¹i JFET kÐp. C¸c JFET tÝn hiÖu nhá vµ chuyÓn m¹ch thêng ®îc sö dông ®Ó ghÐp nguån trë kh¸ng cao víi m¹ch khuÕch ®¹i hoÆc thiÕt bÞ kh¸c nh m¸y hiÖn sãng. C¸c linh kiÖn nµy còng ®îc sö dông nh lµ chuyÓn m¹ch ®îc ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p. C¸c JFET tÇn sè cao chñ yÕu ®îc sö dông ®Ó khuÕch ®¹i c¸c tÝn hiÖu tÇn sè cao (tÇn sè v« tuyÕn) hoÆc ®îc sö dông lµm chuyÓn