Slide bài giảng môn Cơ sở kỹ thuật điện nội dung chương 2: Diode và mạch ứng dụng

Slide bài giảng môn Cơ sở kỹ thuật điện nội dung chương 2: Diode và mạch ứng dụng của Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!

28 14 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Cơ sở kỹ thuật điện

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

43 trang 4 tháng trước

Tác giả:

Profile Tiến Dũng
lOMoARcPSD|36086670
BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO
ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật
TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Bộ
Môn Cơ Sở Kỹ Thuật Điện
DIODE VÀ MẠCH
ỨNG DỤNG
2.1 Diode chỉnh lưu
2.1.1 Cấu tạo
Maët gheùp
Vuøng ngheøo
lOMoARcPSD|36086670
Anode (A)
Cathode (K)
Ký
hiệu
:
Thựctế
:
lOMoARcPSD|36086670
2.1 Diode chỉnh lưu
2.1.2 Đặc tuyến Volt Ampere
dẫn
V
AK
V
>
γ
Vùngphân
cựcngược
ánhthủng
(
V
)
V
AK
I
AK
(
)
mA
V
BR
Vùngphân
cựcthuậnnhưngchưadẫn
V
AK
<
V
γ
Anode (A)
Cathode (K)
lOMoARcPSD|36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
a. Điện trở tĩnh (iện trở dc)
lOMoARcPSD|36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
b. Điện trở ộng (iện trở ac)
Nếu
vùnglàm
việccủa
Diode
ược
xemlà
tuyến
tínhthì:
lOMoARcPSD|36086670
Mà:
Suy ra
Do I
D
>> I
S
nên
2.1.3 Các tham số của Diode
c. Mô hình tương ương của Diode
A K
Mô hình Diode lý tưởng Vγ= 0
V
=
0
lOMoARcPSD|36086670
A
V K
V
Mô hình sụt áp là hằng số
R
D
A V K
Mô hình gần úng
chính xác
2.1.3 Các tham số của Diode
d. Điện dung của Diode Gây tác ộng (ngắn
mạch) khi Diode hoạt ộng ở tần số cao. Gồm 2 loại:
Anode (A)
Cathode (K)
A
K
V
lOMoARcPSD|36086670
Điện dung chuyển tiếp (C
T
: transistion)
Vùng tiếp xúc: iện tích trái dấu, cách iện tụ iện có iện dung là C
T
Giá
trị C
T
phụ thuộc vào bề rộng vùng tiếp xúc (bề rộng vùng nghèo) C
T
tác
ộng khi Diode : phân cực ngược (áng kể) phân cực thuận (ko áng kể)
2.1.3 Các tham số của Diode
d.Điện dung của Diode
Điện dung khuếch tán (C
D
: diffusion)
• C
D
phụ thuộc tốc ộ các iện tích ược phun vào các vùng nằm
ngoài vùng nghèo.
lOMoARcPSD|36086670
• C
D
tỉ lệ thuận với iện áp phân cực thuận cho Diode
Q: iện tích miền nền của diode
lOMoARcPSD|36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
d. Điện dung của Diode
Đặc tuyến quan hệ giữa iện dung của Diode và iện áp phân cực cho
Diode
lOMoARcPSD|36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
e.Thời gian khôi phục ngược
t : thời gian trữ t :
thời gian dòng iện
giảm về 0 t : tổng
thời gian khôi phục
ngược
t
s
t
t
t
rr
i
d
I
forward
I
reverse
t
s
t
rr
lOMoARcPSD|36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
f.Ảnh hưởng của nhiệt ộ
Những
ường
ặc
tính
của
Diode khi
nhiệt
ộ
thay
ổi
lOMoARcPSD|36086670
2.1.4.Các thông số giới hạn của Diode
Datasheet của Diode
lOMoARcPSD|36086670
lOMoARcPSD|36086670
Điện tử c bản
1
Datasheet của Diode
lOMoARcPSD|36086670
lOMoARcPSD|36086670
lOMoARcPSD|36086670
2.2 Các loại diode
lOMoARcPSD|36086670
Diode tách sóng : sử dụng tiếp
xúc iểm ể iện dung bé
làm việc ở tần số cao
Diode tunnel : nồng ộ tạp chất
rất cao ứng dụng trong các
mạch siêu cao tần
Diode biến dung: có lớp tiếp xúc ặt biệt ể iện dung khá tuyến tính với iện áp
ngược tạo sóng iều tần ể iều
chỉnh tần số
lOMoARcPSD|36086670
Diode Schottky : tiếp xúc
Schottky (bán dẫn, kim loại)
ứng dụng cho những mạch cần
tốc ộ chuyển mạch cao.
Diode Zener : thường bằng vật
liệu Si chịu nhiệt, tỏa nhiệt tốt
hoạt ộng chủ yếu vùng zener
(1,8 200)V
Diode phát quang: thường dùng bán dẫn
hợp chất có mức Wg thay ổi , iều chỉnh
theo nồng ộ tạp chất, sử dụng yếu tố ánh
sáng bước sóng nhìn thấy ược khi phân
cực thuận có sự tái hợp e
-
và lỗ trống
lOMoARcPSD|36086670
2.3. Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.1. Diode mắc nối tiếp và song song
Khi V
A
= E < V
K
, khi ó diode phân cực nghịch
I
D
= I
R
= 0mA ; V
R
= R.I
R
= 0V ; V
D
= E - V
R
= E
lOMoARcPSD|36086670
2.3. Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.1. Diode mắc nối tiếp và song song
Khi V
A
= E > V
K
, diode phân cực thuận, mạch ược xem mạch
kín thay Diode bằng mô hình lý tưởng
I
D
= I
R
= E/R (mA) ; V
R
= E ; V
D
= 0
lOMoARcPSD|36086670
2.3 Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
Giá trị trung bình
Một cách tổng quát, tổng ại số diện tích trong một chu kỳ T của
một sóng tuần hoàn v(t) ược tính bằng công thức:
T
S v t dt( ).
0
Do ó giá trị trung bình ược tính bằng công thức:
lOMoARcPSD|36086670
1 T
V
DC
v t dt( ).
T
0
2.3 Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
VDC 0
V
V
rms
Max
2VMax
VDC
0,637VMax
VÍ DỤ
2
2
lOMoARcPSD|36086670
V
V
rms
Max
V
VDC Max 0,318V
Max
V
Vrms
lOMoARcPSD|36086670
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
a. Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier)
Vi Ni
Điện áp trung bình trên tải
lOMoARcPSD|36086670
T V t dtL 1 VLm sin
t d DC 1
t V Lm V im V
V
T
0
2
0
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
a. Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier)
N : N a
D
V
0
R
L
AC 220V
AÙp u
2
+
-
V
L
b
V
p
V
i
p
i
lOMoARcPSD|36086670
Dòng trung bình trên tải I
DC
DC
R
L
Dòng trung bình qua Diode IDC IDC
DIODE
Điện áp ngược cực ại trên Diode
(PIV – Peak Inverse Voltage)
PIV V
im
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
b. Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full
Wave Rectifier )
lOMoARcPSD|36086670
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
b. Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full
Wave Rectifier )
lOMoARcPSD|36086670
T
V V
VDC 1
V t dt
L 1 2 VLm sin
t d t 2VLm
2 i
T 0 2
0
IDC VDC IDCDIODE IDC
R
L 2
V
im
T/2
T
Time
0
V
V
Lm
lOMoARcPSD|36086670
PIV 2V
im
V
lOMoARcPSD|36086670
Downloaded by Dung Tran (tiendungtr12802@gmail.com)
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
c. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode
lOMoARcPSD|36086670
28
c. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode
Time
VDC 2V Lm 2V im 2V
IDCDIODE I
2
DC
-10
V
10
V
5
V
0
V
-5
V
V
Lm
V
im
lOMoARcPSD|36086670
V
I
DC DC PIV V
im
V
RL
2.3.3. Mạch xén
Vi
V
In
(t) VOut(t)
+ V
Max
+VMax
Mạch
xén
nốitiếp
Vo
0
t
V
In
(
t
)
+
V
Max
V
-
Max
Vi
Vo
0
t
-
V
Max
0
t
-
V
Max
lOMoARcPSD|36086670
2.3.3. Mạch xén
Mạch xén song song
Vi
Vo
0
t
+
V
Max
-
V
Max
V
Out
(
)
t
0
t
V
In
(
t
)
V
+
Max
-
V
Max
0
t
V
Out
)
t
(
+
V
Max
V
-
Max
Vi
Vo
0
t
V
In
(
t
)
+
V
Max
-
V
Max
lOMoARcPSD|36086670
lOMoARcPSD|36086670
2.3.4. Mạch kẹp – Mạch
dời mức DC (Clampers)
Mạch kẹp
Bán kì âm
lOMoARcPSD|36086670
Bán kì dương
lOMoARcPSD|36086670
Mạch nhân áp
Mạch nhân áp bán kì
33
-
Vo= 2V
p
+
+
V
p
-
lOMoARcPSD|36086670
34
Diode zener
K
A
Hoạtộnggiống
diode
thường
(
V
γ
)
=
0.7V, Si
Phân
cựcthuận
:
v
0
.7
.6
Vz
V
AK
Ñaëctuyeán
giôùihaïn
coângsuaát
Izmax
Vuøng
Zener
Izmin
I
AK
V
Z
:
Điện áp ghim của
zener
Thườngcấutạobằng
Si
lOMoARcPSD|36086670
V
KA
< V
Z
: zener không dẫn, I
Z
= 0
Ứng dụng phân cực ngược làm mạch ổn áp
Thực tế 1.8V V
Z
200V, công suất 0.25W : 50W
lOMoARcPSD|36086670
35
lOMoARcPSD|36086670
Downloaded by Dung Tran (tiendungtr12802@gmail.com)
| 1/43
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

lOMoARcPSD| 36086670
BỘ GIÁO DỤC VÀO ĐÀO TẠO
ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Bộ
Môn Cơ Sở Kỹ Thuật Điện DIODE VÀ MẠCH ỨNG DỤNG 2.1 Diode chỉnh lưu 2.1.1 Cấu tạo Maët gheùp Vuøng ngheøo lOMoARcPSD| 36086670 Anode (A) Cathode (K) Ký hiệu : Thựctế : lOMoARcPSD| 36086670 2.1 Diode chỉnh lưu
2.1.2 Đặc tuyến Volt Ampere I AK ( ) mA Anode (A) Cathode (K) Vùng ánhthủng Vùng dẫn γ V
AK > V V BR
Vùngphân cựcngược V AK ( V )
Vùngphân cựcthuậnnhưngchưadẫn γ V
AK < V lOMoARcPSD| 36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
a. Điện trở tĩnh (iện trở dc) lOMoARcPSD| 36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
Nếu vùnglàm việccủa ược Diode xemlà tuyến tínhthì:
b. Điện trở ộng (iện trở ac) lOMoARcPSD| 36086670 Mà: Suy ra Do ID >> IS nên
2.1.3 Các tham số của Diode c. Mô hình tương ương của Diode
V = 0 A K
Mô hình Diode lý tưởng Vγ= 0 lOMoARcPSD| 36086670 A K Anode (A) Cathode (K) A V K V
Mô hình sụt áp là hằng số RD A V K V Mô hình gần úng chính xác
2.1.3 Các tham số của Diode
d. Điện dung của Diode Gây tác ộng (ngắn
mạch) khi Diode hoạt ộng ở tần số cao. Gồm 2 loại: lOMoARcPSD| 36086670
Điện dung chuyển tiếp (CT: transistion)
Vùng tiếp xúc: iện tích trái dấu, cách iện
tụ iện có iện dung là CT Giá
trị CT phụ thuộc vào bề rộng vùng tiếp xúc (bề rộng vùng nghèo) CT tác ộng khi Diode :
phân cực ngược (áng kể) phân cực thuận (ko áng kể)
2.1.3 Các tham số của Diode
d.Điện dung của Diode
Điện dung khuếch tán (CD: diffusion) •
CD phụ thuộc tốc ộ các iện tích ược phun vào các vùng nằm ngoài vùng nghèo. lOMoARcPSD| 36086670 •
CD tỉ lệ thuận với iện áp phân cực thuận cho Diode
Q: iện tích miền nền của diode lOMoARcPSD| 36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
d. Điện dung của Diode
Đặc tuyến quan hệ giữa iện dung của Diode và iện áp phân cực cho Diode lOMoARcPSD| 36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
e.Thời gian khôi phục ngược i d
t : thời gian trữ t : s I forward
thời gian dòng iện t
giảm về 0 t : tổng t
thời gian khôi phục I reverse rr ngược t t s t t rr lOMoARcPSD| 36086670
2.1.3 Các tham số của Diode
f.Ảnh hưởng của nhiệt ộ
Những ường ặc tính của Diode khi
nhiệt ộ thay ổi lOMoARcPSD| 36086670
2.1.4.Các thông số giới hạn của Diode Datasheet của Diode lOMoARcPSD| 36086670 lOMoARcPSD| 36086670 Datasheet của Diode
Điện tử c bản 1 lOMoARcPSD| 36086670 lOMoARcPSD| 36086670 lOMoARcPSD| 36086670 2.2 Các loại diode lOMoARcPSD| 36086670
Diode tách sóng : sử dụng tiếp
xúc iểm ể iện dung bé
làm việc ở tần số cao
Diode tunnel : nồng ộ tạp chất
rất cao ứng dụng trong các mạch siêu cao tần
Diode biến dung: có lớp tiếp xúc ặt biệt ể iện dung khá tuyến tính với iện áp
ngược tạo sóng iều tần ể iều chỉnh tần số lOMoARcPSD| 36086670 Diode Schottky : tiếp xúc
Schottky (bán dẫn, kim loại)
ứng dụng cho những mạch cần
tốc ộ chuyển mạch cao.
Diode Zener : thường bằng vật
liệu Si chịu nhiệt, tỏa nhiệt tốt
hoạt ộng chủ yếu vùng zener (1,8 200)V
Diode phát quang: thường dùng bán dẫn
hợp chất có mức Wg thay ổi , iều chỉnh
theo nồng ộ tạp chất, sử dụng yếu tố ánh
sáng bước sóng nhìn thấy ược khi phân
cực thuận có sự tái hợp e- và lỗ trống lOMoARcPSD| 36086670
2.3. Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.1. Diode mắc nối tiếp và song song
Khi VA= E < VK, khi ó diode phân cực nghịch
ID = IR = 0mA ; VR = R.IR = 0V ; VD = E - VR = E lOMoARcPSD| 36086670
2.3. Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.1. Diode mắc nối tiếp và song song
Khi VA= E > VK, diode phân cực thuận, mạch ược xem mạch
kín thay Diode bằng mô hình lý tưởng
ID = IR = E/R (mA) ; VR = E ; VD = 0 lOMoARcPSD| 36086670
2.3 Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier) Giá trị trung bình
Một cách tổng quát, tổng ại số diện tích trong một chu kỳ T của
một sóng tuần hoàn v(t) ược tính bằng công thức: T S v t dt( ). 0
Do ó giá trị trung bình ược tính bằng công thức: lOMoARcPSD| 36086670 1 T VDC v t dt( ). T 0
2.3 Các mạchứngdụngcủa diode
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier) VÍ DỤ VDC 0 V V 2 rms Max 2VMax V DC 0,637VMax 2 lOMoARcPSD| 36086670 V V rms Max V V DC Max 0,318V Max V Vrms lOMoARcPSD| 36086670
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
a. Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier) Vi Ni
Điện áp trung bình trên tải lOMoARcPSD| 36086670 DC 1 T V t dtL 1 VLm sin t d t V Lm V im V V T 0 2 0
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
a. Chỉnh lưu bán kỳ (Half Wave Rectifier) p i + V R V V L L p i AÙp u 2 AC 220V - b 0 N : N a V D lOMoARcPSD| 36086670 Dòng trung bình trên tải DC IDC RL Dòng trung bình qua Diode IDC IDC DIODE
Điện áp ngược cực ại trên Diode PIV Vim
(PIV – Peak Inverse Voltage)
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
b. Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full Wave Rectifier ) lOMoARcPSD| 36086670
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
b. Chỉnh lưu toàn kì dùng biến áp có dây trung tính (Full Wave Rectifier ) lOMoARcPSD| 36086670 V im V Lm 0 V T T/2 Time T V V VDC 1 V t dtL 1 2 VLm sin t d t 2VLm 2 i T 0 2 0 IDC VDC IDCDIODE IDC R L 2 lOMoARcPSD| 36086670 PIV 2Vim V lOMoARcPSD| 36086670
2.3.2. Mạch chỉnh lưu (Rectifier)
c. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode
Downloaded by Dung Tran (tiendungtr12802@gmail.com) lOMoARcPSD| 36086670 28
c. Chỉnh lưu toàn kỳ dùng cầu Diode 10 V V im V Lm 5 V 0 V -5 V -10 V Time VDC 2V Lm 2V im 2V IDCDIODE I2DC lOMoARcPSD| 36086670 V I DC DC PIV Vim V RL 2.3.3. Mạch xén
Mạch xén nốitiếp Vo V In ( t ) + V Max 0 t -V Max Vi Vo Vi VIn(t) VOut(t) 0 t 0 t - V Max - V + Max VMax +VMax lOMoARcPSD| 36086670 V Out ( ) t + V Max 0 t - V Max 2.3.3. Mạch xén Mạch xén song song Vi Vo V In ( t ) Vi + V Max Vo 0 t - V Max V (t V Out ) In ( t ) + V V + Max Max 0 t 0 t V - - Max V Max lOMoARcPSD| 36086670 lOMoARcPSD| 36086670
2.3.4. Mạch kẹp – Mạch dời mức DC (Clampers) Mạch kẹp Bán kì âm lOMoARcPSD| 36086670 Bán kì dương lOMoARcPSD| 36086670 Mạch nhân áp Mạch nhân áp bán kì
+ V p - - Vo= 2V p + 33 lOMoARcPSD| 36086670 Diode zener A I AK K Vz Thườngcấutạobằng 0v Si .6 .7 V AK Izmin Vuøng Zener Phân cựcthuận : Izmax Hoạtộnggiống Ñaëctuyeán diode thường γ giôùihaïn ( V = 0.7 ) V, Si coângsuaát
V : Điện áp ghim của Z zener 34 lOMoARcPSD| 36086670
VKA < VZ: zener không dẫn, IZ= 0
Ứng dụng phân cực ngược làm mạch ổn áp Thực tế 1.8V V Z
200V, công suất 0.25W : 50W lOMoARcPSD| 36086670 35 lOMoARcPSD| 36086670
Downloaded by Dung Tran (tiendungtr12802@gmail.com)