Nội dung

Kỹ thuật ñiện tử Nội dung             Chương 1: Diode Chương 2: BJT Chương 3: FET Chương 4: Mạch khuyếch đại dùng Transistor Chương 5: Opamp và ứng dụng Chương 6: Hệ thống số và mã Chương 7: Đại số Boole và các cổng logic Chương 8: Tối thiểu hóa hàm Boole Chương 9: Hệ tổ hợp Chương 10: Hệ tuần tự đồng bộ Chương 11: Bộ nhớ, PLD và FPGA Chương 12: Các họ IC số và giao tiếp giữa chúng Linh kiện ñiện tử thông dụng ðiện trở Linh kiện có khả năng cản trở dòng ñiện
Ký hiệu:
Linh kiện thụ ñộng Trở thường
ðơn vị: Ohm (Ω).  1kΩ = 103 Ω.  1MΩ= 106 Ω. Biến trở ðiện trở Tụ ñiện
Linh kiện có khả năng tích tụ ñiện năng. Ký hiệu:
ðơn vị Fara (F)
 1µF= 10-6 F.  1nF= 10-9 F.  1pF= 10-12 F. Tụ ñiện Cuộn cảm Linh kiện có khả năng tích lũy năng lượng từ trường.
Ký hiệu:

ðơn vị: Henry (H)  1mH=10-3H. Biến áp Biến áp Linh kiện thay ñổi ñiện áp
Biến áp cách ly
Biến áp tự ngẫu
Diode
Linh kiện tích cực Linh kiện ñược cấu thành từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc công nghệ  Diod chỉnh lưu  Diode tách sóng  Diode ổn áp (diode Zener)  Diode biến dung (diode varicap hoặc varactor)  Diode hầm (diode Tunnel) Transistor lưỡng cực BJT


BJT (Bipolar Junction Transistor) Linh kiện ñược cấu thành từ 3 lớp bán dẫn tiếp xúc liên tiếp nhau. Hai loại: Linh kiện quang ñiện tử  NPN  PNP Linh kiện thu quang Linh kiện phát quang Quang trở:
Quang diode
Quang transistor


Diode phát quang (Led : Light Emitting Diode) LED 7 ñọan Chương 1: Chất bán dẫn và Diode Chất bán dẫn Chất bán dẫn Khái niệm
Vật chất ñược chia thành 3 loại dựa trên ñiện trở suất ρ:
 Chất dẫn ñiện  Chất bán dẫn  Chất cách ñiện

Tính dẫn ñiện của vật chất có thể thay ñổi theo một số thông số của môi trường như nhiệt ñộ, ñộ ẩm, áp suất …
10-6÷10-4Ωcm Chất bán dẫn Chất cách ñiện 10-4÷104Ωcm 105÷1022Ωcm ρ↓ ρ↓ ρ↑ Dòng ñiện là dòng dịch chuyển của các hạt mang ñiện Vật chất ñược cấu thành bởi các hạt mang ñiện:  Hạt nhân (ñiện tích dương) tử (ñiện tích âm)  ðiện Chất bán dẫn Gồm các lớp:  K: ðiện trở suất ρ T0 ↑ Chất bán dẫn
Chất dẫn ñiện
Giãn ñồ năng lượng của vật chất  2; L:8; M: 8, 18; N: 8, 18, 32…   18 8 2 Vùng hóa trị: Liên kết hóa trị giữa ñiện tử và hạt nhân. Vùng tự do: ðiện tử liên kết yếu với hạt nhân, có thể di chuyển. Vùng cấm: Là vùng trung gian, hàng rào năng lượng ñể chuyển ñiện tử từ vùng hóa trị sang vùng tự do Chất bán dẫn thuần
Chất bán dẫn thuần Hai chất bán dẫn ñiển hình  Ge: Germanium  Si: Silicium



Là các chất thuộc nhóm IV trong bảng tuần hoàn Mendeleev. Có 4 ñiện tử ở lớp ngoài cùng Các nguyên tử liên kết với nhau thành mạng tinh thể bằng các ñiện tử lớp ngoài cùng. Số ñiện tử lớp ngoài cùng là 8 electron dùng chung Chất bán dẫn tạp
  Si Si Si Si Si Si Si Si Gọi n: mật ñộ ñiện tử, p: mật ñộ lỗ trống Chất bán dẫn thuần: n=p. Cấu trúc tinh thể của Si Chất bán dẫn tạp Chất bán dẫn tạp loại N:  Si
Pha thêm chất thuộc nhóm V trong bảng tuần hoàn Mendeleev vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Phospho vào Si. Nguyên tử tạp chất thừa 1 e lớp ngoài cùng liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng lượng yếu n>p Chất bán dẫn tạp loại P:    Pha thêm chất thuộc nhóm III trong bảng tuần hoàn Mendeleev vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Bo vào Si. Nguyên tử tạp chất thiếu 1 e lớp ngoài cùng nên xuất hiện một lỗ trống liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng lượng yếu p>n Si Si Si Si Si Si Si P Si Si Bo Si Si Si Si Si Si Si Cấu tạo
Diode Cho hai lớp bán dẫn loại P và N tiếp xúc công nghệ với nhau, ta ñược một diode. P N D1 ANODE CATHODE DIODE Chưa phân cực cho diode Phân cực ngược cho diode E

Hiện tượng khuếch tán các e- từ N vào các lỗ trống trong P  vùng rỗng khoảng 100µm. ðiện trường ngược từ N sang P tạo ra một hàng rào ñiện thế là Utx.  Ge: Utx=Vγ~0.3V  Si: Utx=Vγ~0.6V



E

Âm nguồn thu hút hạt mang ñiện tích dương (lỗ trống) Dương nguồn thu hút các hạt mang ñiện tích âm (ñiện tử) Vùng trống càng lớn hơn. Gần ñúng: Không có dòng ñiện qua diode khi phân cực ngược. Nguồn 1 chiều tạo ñiện trường E như hình vẽ. ðiện trường này hút các ñiện tử từ âm nguồn qua P, qua N về dương nguồn sinh dòng ñiện theo hướng ngược lại Ing -e

Dòng ñiện này là dòng ñiện của các hạt thiểu số gọi là dòng trôi. Giá trị dòng ñiện rất bé. Phân cực thuận cho diode


Dòng ñiện qua diode E Âm nguồn thu hút hạt mang ñiện tích dương (lỗ trống) Dương nguồn thu hút các hạt mang ñiện tích âm (ñiện tử) Vùng trống biến mất.
Dòng của các hạt mang ñiện ña số là dòng khuếch tán Id, có giá trị lớn.  Id=IseqU/kT.  Với -e Ith




Nguồn 1 chiều tạo ñiện trường E như hình vẽ. ðiện trường này hút các ñiện tử từ âm nguồn qua P, qua N về dương nguồn sinh dòng ñiện theo hướng ngược lại

Dòng ñiện qua diode

Dòng của các hạt mang ñiện thiểu số là dòng trôi, dòng rò Ig, có giá trị bé. Vậy:  Gọi ñiện áp trên 2 cực của diode là U.  Dòng ñiện tổng cộng qua diode là:

I=Id+Ig. Khi chưa phân cực cho diode (I=0, U=0):  ISeq0/kT+Ig=0.  => Ig=-IS.
Dòng ñiện này là dòng ñiện của các hạt ña số gọi là dòng khuếch tán. Giá trị dòng ñiện lớn.
ðiện tích: q=1,6.10-19C. Hằng số Bolzmal: k=1,38.10-23J/K. Nhiệt ñộ tuyệt ñối: T (0K). ðiện áp trên diode: U. Dòng ñiện ngược bão hòa: IS chỉ phụ thuộc nồng ñộ tạp chất, cấu tạo các lớp bán dẫn mà không phụ thuộc U (xem như hằng số). Dòng ñiện qua diode
Khi phân cực cho diode (I,U≠0):  I=Is(eqU/kT-1).
(*) Gọi UT=kT/q là thế nhiệt thì ở 3000K, ta có UT~25.5mV.  I=Is(eU/UT-1). (**)  (*) hay (**) gọi là phương trình ñặc tuyến của diode. ðặc tuyến tĩnh của diode ðặc tuyến tĩnh và các tham số của diode
Phương trình ñặc tuyến Volt-Ampe của diode:  I=Is(eqU/kT-1) ðoạn AB (A’B’): phân cực thuận, U gần như không ñổi khi I thay ñổi. Ge: U~0.3V Si: U~0.6V. ðoạn làm việc của diode chỉnh lưu ðoạn CD (C’D’): phân cực ngược, U gần như không ñổi khi I thay ñổi. ðoạn làm việc của diode zener Các tham số của diode
ðiện trở một chiều: Ro=U/I.  Rth~100-500Ω.  Rng~10kΩ-3MΩ.
ðiện trở xoay chiều: rd=δU/δI.
Tần số giới hạn: fmax.  rdng>>rdth  Diode tần số cao, diode tần số thấp.
Dòng ñiện tối ña: IAcf
Hệ số chỉnh lưu: Kcl=Ith/Ing=Rng/Rth.  Diode công suất cao, trung bình, thấp.  Kcl càng lớn thì diode chỉnh lưu càng tốt. Một số ứng dụng của Diode