Chương 2 Diode bán dẫn
2.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
E
tx
Diode là một linh kiện bán dẫn 2 cực, cấu tạo cơ bản
dựa trên
chuyển tiếp PN. Điện cực nối với bán dẫn P
gọi là Anode (A), điện cực nối với bán dẫn N gọi là
Cathode (K).
Ký hiệu
Mt sôĭ hình dáng ca các loi diode
Ký hiu ca diode bán dn
+ -
v
D
i
D
→
A
K
2.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Vùng nghèo
Trong đó:
I
0
: dòng điện ngược bão hòa
q: điện tích electron, q=1.6×10
-19
C
k: hằng số Boltzmann, k=1.38×10
-23

eIeIi
η
η
Ở nhiệt độ phòng
(T=300K), V
T
≈
≈≈
≈26mV
2.2 Đặc tuyến Volt-Ampe (V-A) của diode
q
kT
V
T
=
: điện thế nhiệt
V
D
v
e
I
η
0
T
V
D
v
eI
η
0

-Theo chiều ngược:
(Có giá tr rt ln, hàng trăm K
Ω
ΩΩ
Ω
)
th
th
fth
I
V
RR ==
ng
ng
rng
I
V
RR ==
2. Đin tr xoay chiu :
I
V
r
d
∆
∆
=
- Khi diode làm việc trên điểm gián đoạn:
)(Ω+=
B
T

.
- Công suất tiêu hao cực đại cho phép P
max
.
- Tần sô cực đại cho phép của tín hiệu xoay chiều f
max
.
2.4 Các tham sô của diode bán dẫn
2.5 Phân tích mạch DC chứa diode
Trong thực tế, để dễ dàng trong việc phân tích mạch,
đặc tuyến của diode được xem như thẳng đứng.
V
γ
γγ
γ
= 0.6V ÷0.7V
đối với diode Silicon
V
γ
γγ
γ
= 0.2V÷0.3V
đối với diode Germanium
Diode lý tưởng: V
γ
γγ
γ
= 0V
E
V

γ
=0.7V như hình vẽ. Tìm dòng điện I
1
, I
2
và I
D2
ĐS:
I
1
=0.212mA
I
2
=3.32mA
I
D2
=3.108mA
V(V)
I(mA)
0.7
0
2.5 Phân tích mạch DC chứa diode
2.6 Phân tích mạch tín hiệu nhỏ cho diode
tsinAE)t(v
ω
ωω
ω
+
=
Chế độ tín hiệu nhỏ được xem là chế độ mà dòng và áp

d
dDD
sin
.
ω
γ
+
+=+=
- Đối với nguồn DC:
I = (E – 0.7) / R (A)
- Đối với nguồn AC:
)(
026.0
Ω=
D
d
I
r
(Giả sử bỏ qua điện trở r
B
)
Ví dụ: Cho mạch điện dùng diode loại Si có
V
γ
γγ
γ
=0.7 như hình vẽ. Cho v
s
(t)=0.1cosω
ωω

động giống như một công tắc (switch).
Diode có thể được xem như một công tắc được điều khiển bằng
điện áp: đóng khi được phân cực thuận và mở khi phân cực
ngược.
2.9 Phân tích mạch chỉnh lưu dùng diode
- Mạch chỉnh lưu là mạch chỉ cho phép dòng điện chảy
qua nó theo một chiều.
- Biến điện xoay chiều thành điện một chiều.
- Diode sử dụng trong mạch này gọi là diode chỉnh lưu.
2.9 Phân tích mạch chỉnh lưu dùng diode
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ, diode Ge có Vγ
γγ
γ= 0.2V, điện trở r
d
không đáng kê. Tải R
L
= 9Ω
ΩΩ
Ω, nội trở nguồn tín hiệu vào r
i
= 1Ω
ΩΩ
Ω.
1. Biết điện áp vào có dạng xung vuông hoặc hình sin, biên đô 10V.
Hãy vẽ dạng sóng và xác định điện áp trên tải R
L
.
2. Làm lại câu 1 với v
i
(t) là tín hiệu sin có biên đô 1V. Xác định giá

−
=
γ
)(
)(9.0)( tvR
Rr
v
tv
iL
Li
i
L
=⋅
+
=
- Vì Vγ
γγ
γ << v
i
, nên có thê bỏ qua Vγ :
10
V
t
-10
9
vi
v
L
V
t

L
Li
i
L
72.09.
10
)2.0(sin
)( =
−
=⋅
+
−
=
ω
γ
v
i
0.72V
2.9 Phân tích mạch chỉnh lưu dùng diode
-Chê tạo bằng vật liệu chịu nhiệt và tỏa nhiệt tốt.
-Hoạt động ở chê đô phân cực ngược.
- Đoạn làm việc trên phần đặc tuyến song song với trục tung.
2.10 Diode ổn áp (diode Zener)
Dùng trong mạch ổn áp.
a) Nguồn ổn định, tải thay đổi
Để áp ngõ ra ở tải ổn định ở V
Z
thì I
Zmin
≤ I

R
−
= −
=>
Vậy khi tải R
L
thay đổi trong khoảng (R
Lmin
÷ R
Lmax
) thì áp trên
tải vẫn ổn định ở V
Z
I
S
+
V
Z
−
min
max
Z
L
L
V
R
I
=
max
min

mà
min min
Z
S Z
L
V
I I
R
= +
max max
Z
S Z
L
V
I I
R
= +
=>
Vậy khi tải V
DC
thay đổi trong khoảng (V
DCmin
÷ V
DCmax
) thì áp
trên tải vẫn ổn định ỏ V
Z
min min
.
DC S S Z

−
=
Z S L
I I I
= −
với
DC Z
Z L
S
V V
I I
R
−
= −
=>
Điều kiện cực trị:
- I
Zmin
khi V
DCmin
và I
Lmax
- I
Zmax
khi V
DCmax
và I
Lmin
Vậy với Rs trong khoảng (R
s1

I
S
+
V
z
−
2.10 Diode ổn áp (diode Zener)