Bài 24. Linh kiện bán dẫn

ĐIÔT (DIODE)
1. Điôt:
Điốt là linh kiện bán dẫn hai cực, trong đó có một lớp chuyển tiếp p - n.





Kí hiệu:
P
n
Tác dụng: Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều.
Khi một hiệu điện thế xoay chiều được đặt vào mạch, thì dòng điện chỉ chạy qua mạch ở nửa chu kì mà lớp chuyển tiếp p-n được mắc theo chiều thuận (điện thế phía bán dẫn p cao hơn điện thế phía bán dẫn n).




Ở nửa chu kì sau, điôt được mắc theo chiều ngược. Dòng điện chạy trong mạch là rất nhỏ và có thể bỏ qua.
=> Dòng điện qua điện trở tải thực tế chỉ chạy theo một chiều
a) Điôt chỉnh lưu:
b) Phôtô điôt:
Ánh sáng thích hợp chiếu vào lớp chuyển tiếp p-n tạo thêm các cặp electron - lỗ trống.
Do đó, nếu điôt mắc vào hiệu điện thế ngược, thì dòng điện ngược qua lớp chuyển tiếp p-n tăng lên rõ rật khi có ánh sáng.
Người ta ứng dụng điều này để chế tạo ra phôtô điôt dùng làm cảm biến ánh sáng



Phôtô điôt biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện.
R
c) Pin mặt trời:
- Khi ánh sáng mặt trời làm phát sinh các cặp electron-lỗ trống ở lớp chuyển tiếp p-n, thì điện trường trong E1 có tác dụng đẩy các lỗ trống sang phía bán dẫn p và các electron sang phía bán dẫn n giữa hai đầu của điôt có một hiệu điện thế.
- Điôt được chiếu sáng trở thành một nguồn điện, với phía p là cực dương, phía n là cực âm. Đó là pin quang điện
Các tấm pin quang điện dùng để chuyển năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện gọi là pin mặt trời.
d) Điôt phát quang:
Nếu điôt được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp, thì khi dòng điện thuận chạy qua điôt, ở lớp chuyển tiếp p-n có ánh sáng phát ra. Đó là điôt phát quang (LED – Light Emiting Diode).






Laze bán dẫn cũng hoạt động trên cơ
sở sự phát quang ở lớp chuyển tiếp p-n.
e) Pin nhiệt điện bán dẫn:
Cặp nhiệt điện làm từ hai thanh bán dẫn khác loại (n va 2p) có thể có hệ số nhiệt điện động αT lớn hơn hàng trăm so với cặp nhiệt điện kim loại (bài 18).
Pin nhiệt điện dùng trong thực thế đều được làm bằng bán dẫn.
2. Tranzito:
a) Cấu tạo:
Là một dụng cụ bán dẫn có 2 lớp chuyển tiếp p – n, gồm 3 khu vực bán dẫn p-n-p, n-p-n. Khu vực ở giữa có chiều dày rất nhỏ (vài µm) và có mật độ hạt tải điện thấp.
Ba cực của tranzito được gọi là cực phát E (hay Êmitơ), cực gốc B (hay bazơ) và cực góp C (hay colectơ).
Kí hiệu :

C
B
E
C
B
E
MỘT SỐ LOẠI TRANZITO
b) Hoạt động:
Để Tranzito làm việc được người ta mắc nó như hình vẽ


Nguồn điện E1 làm cho lớp chuyển tiếp E-B được phân cực thuận
Nguồn điện E2 lớn hơn E1 từ 5 đến 10 lần, làm cho lớp chuyển tiếp B-C được phân cực ngược.
Tỉ số β = gọi là hệ số khuếch đại dòng điện
β thường có giá trị từ vài chục đến vài trăm
Nếu hiệu điện thế giữa cực E và B biến thiên một lượng ΔUEB thì hiệu điện thế giữa hai đầu R biến thiên một lượng
Δ Uc= Δ IC.R = β. Δ IB.R
lớn hơn Δ UEB nhiều lần



I C (mA)
UCE (V)
2
I B = 80 µA
I B = 60 µA
I B = 40 µA
I B = 20 µA
I B = 0 µA
0
3
4
5
6
-1
-2
-3
-4
-5
Họ đặc tuyến ra của Tranzito p-n-p
Biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng IC vào hiệu điện thế UCE với các giá trị khác nhau của IB
Khi dòng IB=0: Tranzito ở trạng thái ngắt.
Khi dòng IB có giá trị lớn và IC đạt giá trị cực đại: Tranzito ở trạng thái bão hoà.