Bài 17. Dòng điện trong chất bán dẫn

Bài 11
Dòng điện trong chất bán dẫn
nội dung tìm hiểu
Điôt bán dẫn




Mạch chỉnh lưu dùng điôt bán dẫn
mục lục
phần thứ nhất





Điôt là gì ?
Điốt thực chất là một tiếp giáp P-N.Điện cực nối với khối Pđược gọi là Anốt (ký hiệu là A), điện cực nối với khối N gọi là Katốt (ký hiệu là K), toàn bộ cấu trúc trên được bọc trong một lớp vỏ bằng kim loại hay bằng nhưa
Vậy còn điôt bán dẫn là gì ?
Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn.
Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED. Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.
phần thứ hai
tính chất
Điôt chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt sang ca-tốt. Theo nguyên lý dòng điện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, muốn có dòng điện qua điốt theo chiều từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, cần phải đặt ở a-nốt một điện thế cao hơn ở ca-tốt.
Mọi điôt chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựng của Diode) thì điốt bị đánh thủng, dòng điện qua điốt tăng nhanh và đốt cháy điốt. Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây:

1.Dòng điện thuận qua điốt không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép (do nhà sản xuất cung cấp, có thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xác định).




2.Điện áp phân cực ngược (tức UKA) không được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng của điốt, cũng do nhà sản xuất cung cấp).
hoạt động
Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối N.
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với nhau
thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng. Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫnGe
ứng dụng
Vì điốt có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực thuận nên điốt được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Ngoài ra điốt có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên điốt được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp. Điốt chỉnh lưu dòng điện, giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, điều đó có ý nghĩa rất lớn trong kĩ thuật điện tử. Vì vậy điốt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.
phần thứ ba
Thế nào là “MẠCH CHỈNH LƯU” ?
Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến.
Mạch chỉnh lưu gồm :
phần thứ tư
phân loại
Gồm 2 loại chính:


CHỈNH LƯU NỬA CHU KÌ



.CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU KÌ
Nhược điểm:
Hiệu suất sử dụng biến áp nguồn thấp.
Dạng sóng ra có độ gợn lớn.
Việc lọc để san bằng độ gợn khó.
Hiệu quả kém.


1. CHỈNH LƯU NỬA CHU KÌ
 2  3 4 5 6 7 8

Ưu điểm:
Mạch điện rất đơn giản, chỉ dùng một Diode
ÍT DÙNG TRONG THỰC TẾ


2. CHỈNH LƯU HAI NỬA CHU KÌ
Chu kỳ dương: (đầu dây phía trên dương, phía dưới âm) dòng điện đi qua Diode D1 → qua Rtải → qua Diode D4 về đầu dây âm.
Chu kỳ âm: điện áp trên cuộn thứ cấp đảo chiều (đầu dây ở trên âm, ở dưới dương) dòng điện đi qua D2 → qua Rtải → qua D3 về đầu dây âm.
Như vậy cả hai chu kỳ đều có dòng điện chạy qua tải.
i
i
R
M
N
P
Q
D1
D2
D4
D3
Nửa chu kì ĐẦU
i
i
R
M
N
P
Q
D1
D2
D4
D3
Nửa chu kì SAU


Ưu điểm:
Hiệu suất cao
Dạng sóng ra có độ gợn sóng nhỏ
Nhược điểm:
Biến áp nguồn có cấu tạo phức tạp
Phải dùng 4 Diode
THƯỜNG ĐƯỢC DÙNG TRONG THỰC TẾ