Giới thiệu chung về các linh kiện điện tử bán dẫn

I/ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BÀN DẪN 1/ Khái Niệm 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. 2/ 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. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Hình I.1b : Điện áp tiếp xúc hình thành. 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 dẫn Ge. Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuyếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuyếch tán của các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên nghèo hạt dẫn điện tự do. Nói cách khác điốt chỉ cho phép dòng điện qua nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định. II/ MỘT SỐ LINH KIỆN DIỆN TỬ 1/ Điốt chỉnh lưu a/ Cấu tạo Điốt chỉnh lưu cấu tạo bởi 2 lớp bàn dẫn P-N ghép lại với nhau . Hình 2.1a: Cấu tạo điốt chỉnh lưu b/ Kí hiệu c/ Thông số kỹ thật Hai thông số cần lưu ý khi sử dụng điốt: Dòng thuận tối đa: chịu dược dòng từ vài tăm mA dến loại công suất chịu được vài trăm ampere. Điện thế nghịch tối đa: nếu ta áp dụng một thế diện nghịch lớn điện thế nghịch tối đa thì điốt sẽ dẫn theo chều nghịch tối đa vài chục volt đến vài ngàn volt. d/ Một số hình ảnh d/ Một số mạch ứng dụng Hình 2.1d: Mạch chỉnh lưu Điốt chỉnh lưu ứng dụng trong rất nhiều mạch điện nhưng đặc trưng nhất là mạch chỉnh lưu 2/ Zenner a/ Cấu tạo Điốt Zenner là ghép 2 lớp P-N phân cực nghịch, nhưng được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt và tảo nhiệt tốt , do đó nó có thể chịu được dòng nghịch lớn. Điốt Zenner có thể chế tạo với các mức điện áp thay đổi tứ 1.8 V đến 220V với công suất tiêu tán từ 1/4 W đến 50W. Do nhiệt độ cao và khả năng chịu dòng lớn nân chủ yếu Silic được dùng làm Điốt Zenner. b/ Kí hiệu c/ Thông số kỹ thuật Các thông số chủ yếu của điốt Zenner Điện áp làm việc Vz Dòng điện làm việc Iz Dòng điện tối đa cho phép Iz max Công suất tổn hao Pz = Vz . Iz max b/ Một số hình ảnh d/ Ứng dụng Ứng dụng trong các mạch ổn áp , tạo điện áp chuần. Hình 2.2d: Mạch ổn áp 3/ Led a/ Cấu tạo Điốt phát quang là một điốt phát ra ánh sáng khi nó được phân cực thuận. Nguyên tử khi nhận được năng lượng sẽ phóng thích điện tử, ngược lại sự tái hợp của điện tử và lỗ trống sẽ phát sinh năng lượng. b/ Kí hiệu c/ Sử dụng Khi sử dụng led phải mắc với một diện trở để hạn chế dòng qua led , diện trở này được tính như sau: Ta có: I = IR = ILeb VCC= VR + VLeb =I.R + VLeb d/ Một số hình ảnh d/ Ứng dụng Leb thường dùng trong các mạch hiển thị. 3/ Transistor a/ Cấu tạo và phân loại Transistor gốm hai nối P-N có chung một chất bán dẫnlà Silic hoặc Germanium. Các cực được lấy ra từ ba vùng, có tên là: Cực phát ( Emitter viết tắt là E ) Cực thu ( Collector viết tắt là C ) Cực nền ( Base viết tắt là B) Transistor có 2 loại : PNP có 2 lớp P ghép với 1 lớp N NPN có 1 lớp P ghép với 2 lớp P a) b) Hình 2.3a Cấu tạo Transistor a) Transistor NPN b) Transistor PNP b/ Kí hiệu Transistor NPN Transistor PNP c/ Một số hình ảnh d/ Ứng dụng III KẾT BÀI Một số hình ảnh và thông tin tham khảo từ các website www.google.com.vn www.vi.wikipedia.org và một số web site khác. Sách: Bài giảng LINH KIỆN ĐỆ TỪ( Bùi Thị Kim Chi ) Trong bài làm có gì sai sót xin các bạn và thầy cô góp ý .