Bài giảng môn Công nghệ 12 - Bài 4: Linh kiện bán dẫn và IC

Phần 
KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ 
Một 
Chủ đề: 
LINH KIỆN BÁN DẪN VÀ IC 
Mục tiêu: 
 Biết cấu tạo, kí hiệu, phân loại, công dụng của một số linh kiện bán dẫn và IC 
 Biết nguyên lý làm việc của điôt, tranzito, tirixto và triac 
 Đo được điện trở thuận và ngược của các linh kiện để kiểm tra được chất lượng và các cực linh kiện 
I - CHẤT BÁN DẪN 
Bán dẫn loại N (Negative) 
Các hạt tải điện chủ yếu là Electron ở vùng dẫn 
Phần tử tải điện thứ yếu là lỗ trống ở vùng hóa trị 
I - CHẤT BÁN DẪN LOẠI N 
Bán dẫn loại P (Positive) 
Các hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống ở vùng hóa trị 
Phần tử tải điện thứ yếu là Electron ở vùng dẫn 
I - CHẤT BÁN DẪN LOẠI P 
Khi chưa có điện trường ngoài 
Phân cực thuận 
Phân cực ngược 
I - LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 
Khi chưa có điện trường ngoài 
Chuyển động của phần tử tải điện chủ yếu 
Electron (N) và lỗ trống (P) khuếch tán qua lớp chuyển tiếp P-N, 
 Dòng khuếch tán: I diff hướng từ P sang N 
Electron và lỗ trống kết hợp tạo ra vùng trung hòa d 0 nghèo hạt dẫn đa số và có điện trở lớn, 
Điện trường tiếp xúc: E tx hướng từ N sang P 
Chuyển động của phần tử tải điện thứ yếu 
I - LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 
Khi chưa có điện trường ngoài 
Chuyển động của phần tử tải điện thứ yếu 
Lỗ trống (N) và electron (P) được điện trường E tx làm cho nó trôi qua lớp chuyển tiếp P-N, 
 Dòng trôi: I driff hướng từ N sang P 
Electron và lỗ trống kết hợp tạo ra vùng nghèo 
Trạng thái cân bằng chuyển tiếp P-N 
Có một điện trường tiếp xúc E tx 
I diff = I driff 
I - LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 
I - LỚP CHUYỂN TIẾP P-N 
Phân cực thuận 
Phân cực ngược 
Phân cực thuận 
E ng ngược chiều với E tx , E Ʃ tiếp xúc giảm 
Dòng khuếch tán tăng, dòng thuận I F lớn 
 Vùng nghèo thu hẹp lại 
Phân cực ngược 
E ng cùng chiều với E tx , E Ʃ tiếp xúc tăng 
Vùng nghèo mở rộng hơn 
Điện trở suất lớn 
Dòng ngược I B nhỏ 
1. Công dụng: 
Biến dòng điện xoay chiều thành một chiều 
Ổn định điện áp một chiều 
2. Cấu tạo: 
Là linh kiện bán dẫn có một tiếp giáp P - N 
Vỏ bằng nhựa, thủy tinh hoặc kim loại 
Có hai dân dẫn ra là hai điện cực: anôt (A) và catôt (K) 
I - DIODE BÁN DẪN 
I - DIODE BÁN DẪN 
3. Phân loại: 
Điôt tiếp điểm: 
Chỗ tiếp giáp P-N là một điểm rất nhỏ 
Cho dòng điện nhỏ đi qua 
Dùng để tách sóng hoặc trộn tần 
I - DIODE BÁN DẪN 
Diode 1N4148 
3. Phân loại: 
Điôt tiếp mặt: 
Chỗ tiếp giáp P-N có diện tích lớn 
Cho dòng điện lớn đi qua 
Dùng để chỉnh lưu 
I - DIODE BÁN DẪN 
Diode 1N5408 
3. Phân loại: 
Điôt ổn áp (diode Zener): 
Được chế tạo để làm việc ở vùng đánh thủng của đặc tuyến Volt-Ampere mà không hỏng. 
Công tác ở chế độ phân cực ngược 
Dùng trong mạch ổn áp 
I - DIODE BÁN DẪN 
Diode 1N4742A 
3. Phân loại: 
Điôt chỉnh lưu: 
Biến đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều 
Công tác ở chế độ phân cực thuận 
Dùng trong mạch chỉnh lưu 
I - DIODE BÁN DẪN 
Diode 1N5408 
4. Ký hiệu: 
I - DIODE BÁN DẪN 
Mô hình tương đương của diode bán dẫn 
5. Số liệu kĩ thuật: 
I định mức của diode 
U ng lớn nhất cho phép đặt lên 2 điện cực 
I - DIODE BÁN DẪN 
I - DIODE BÁN DẪN 
Đặc tuyến Votl-Ampere 
I - DIODE BÁN DẪN 
 Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ số 
Đồng hồ kim 
I - DIODE BÁN DẪN 
II – TRANSISTORS 
II – TRANSISTORS 
1. Công dụng: 
Dùng để khuếch đại tín hiệu 
Để tạo sóng, tạo xung 
2. Cấu tạo: 
Là linh kiện bán dẫn có hai tiếp giáp P - N 
Vỏ bằng nhựa hoặc kim loại 
Có ba dây dẫn ra là ba điện cực: Emittor (E), Base (B), Collector (C) 
II – TRANSISTORS 
2. Cấu tạo: 
II – TRANSISTORS 
2. Cấu tạo: 
Miền Emittor (E) 
Có nồng độ tạp chất lớn nhất 
Cực nối với miền này gọi là cực emittor (cực phát) 
Miền Base (B) 
Có nồng độ tạp chất nhỏ nhất, độ dày cỡ µm 
Cực nối với miền này gọi là cực base (cực gốc) 
Miền Collector (C) 
Có nồng độ tạp chất trung bình 
Cực nối với miền này gọi là cực Collector (cực góp) 
II – TRANSISTORS 
3. Kí hiệu: 
II – TRANSISTORS 
4. Nguyên lý làm việc: 
II – TRANSISTORS 
II – TRANSISTORS 
4. Nguyên lý làm việc: 
II – TRANSISTORS 
4. Nguyên lý làm việc: 
Lớp tiếp giáp emittor J E phân cực thuận: 
Hạt đa số (lỗ trống) phun qua J E 
Tạo nên dòng emittor (I E ) tràn qua vùng base hướng tới JC. 
Tại miền base : 
Một số ít lỗ trống (+) kết hợp với electron (-). 
Tạo nên dòng điện cực base (I B ) 
Cấu tạo mỏng nên gần như các hạt đa số xuất phát từ miền E khuếch tán tới được bờ của J C. 
II – TRANSISTORS 
4. Nguyên lý làm việc: 
Tại miền collector : 
Hạt đa số được điện trường gia tốc (do J C phân cực ngược), kéo qua miền collector đến cực C. 
Tạo nên dòng điện I C 
II – TRANSISTORS 
4. Nguyên lý làm việc: 
Mối quan hệ giữa các dòng điện trong transistor 
Hệ số truyền đạt: để đánh giá mức hao hụt dòng khuếch tán qua miền base 
I E = I B + I C 
II – TRANSISTORS 
4. Nguyên lý làm việc: 
Hệ số khuếch đại: để đánh giá tác dụng điều khiển của dòng I B đối với I C 
Hệ số từ vài chục đến vài trăm, càng lớn, khả năng khuếch đại của transistor càng lớn. 
I E = I B (1+ 
II – TRANSISTORS 
5. Số liệu kỹ thuật : 
II – TRANSISTORS 
5. Số liệu kỹ thuật: 
Dòng điện định mức của transistor: I B , I C 
Điện áp định mức U CE 
Single Stage Common Emitter Amplifier Circuit 
II – TRANSISTORS 
6. Cách mắc transistor : 
II – TRANSISTORS 
6. cách mắc transistor : 
Mắc emitor chung: khuếch đại tín hiệu 
Hệ số khuếch đại U, I, P đều lớn 
Điện áp ra ngược pha 180 0 với điện áp vào 
Mắc base chung: khuếch đại cao tần 
Hệ số khuếch đại U, I, P nhỏ 
Điện áp ra cùng pha với điện áp vào 
II – TRANSISTORS 
6. cách mắc transistor : 
Mắc collector chung: ghép tầng 
Hệ số khuếch đại U nhỏ, I và P lớn 
Điện áp ra cùng pha với điện áp vào 
Trở kháng vào cao, trở kháng ra nhỏ 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
Bước 3: Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ kim 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
Bước 3: Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ số 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
III- TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ KQTH 
III – THYRISTOR 
1. Công dụng: 
Dùng trong mạch chỉnh lưu có điều khển pha bằng cách thay đổi thời gian cho xung kích vào cực cửa G 
2. Cấu tạo: 
Là linh kiện bán dẫn có ba tiếp giáp P - N 
Vỏ bằng nhựa hoặc kim loại 
Có ba dây dẫn ra là ba điện cực: anôt (A), catôt (K) và điều khiển (G) 
III – THYRISTOR 
2. Cấu tạo: 
III– THYRISTOR 
2. Cấu tạo: 
III – THYRISTOR 
3. Nguyên lý làm việc: 
Sơ đồ tương đương của thyristor 
III – THYRISTOR 
III – THYRISTOR 
3. Nguyên lý làm việc: 
Khi phân cực ngược thyristor U AK <0: 
Coi như 2 diode phân cực ngược mắc nối tiếp J 1 ,J 3 
Dòng qua thyristor là dòng dò ngược của diode. 
Tăng điện áp ngược tới 1 giá trị nhất định 2 chuyển tiếp J 1 ,J 3 sẽ bị đánh thủng, sẽ làm hỏng thyristor 
III – THYRISTOR 
3. Nguyên lý làm việc: 
Khi phân cực thuận thyristor U AK >0 : 
	 Trường hợp cực G để hở (I G =0) 
Chuyển tiếp J 1 ,J 3 phân cực thuận, J 2 phân cực ngược 
Khi +U AK còn nhỏ, dòng qua thyristor là dòng dò ngược của J 2 
Khi +U AK tăng dần tới điện áp đánh thủng của J 2, Thyristor chuyển sang trạng thái mở 
III – THYRISTOR 
3. Nguyên lý làm việc: 
Khi phân cực thuận thyristor U AK >0 : 
	 Trường hợp cực G có U GK >0 
Dòng I G = I B1 vào cực base của transitor T 1 
Dòng I B1 làm transitor T 1 dẫn tạo ra dòng I C1 
Dòng I C1 = I B2 làm transitor T 2 dẫn tạo ra dòng I C2 
Dòng điện chạy từ A sang K 
Dòng I C2 = I B1 lại cung cấp cho transitor T 1 , do đó thyristor tự duy trì trạng thái mà không cần dòng I G 
3. Nguyên lý làm việc: 
III – THYRISTOR 
Thyristor Phase Control 
Đặc tuyến Votl-Ampere 
III – THYRISTOR 
III – THYRISTOR 
4. Số liệu kỹ thuật: 
I AK định mức,	U AK định mức 
U GK định mức,	 	 I GK định mức 
III – THYRISTOR 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
Bước 3: Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ kim 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
Bước 3: Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ số 
III- TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ KQTH 
1. Công dụng: 
Dùng trong mạch điều khển các thiết bị điện trong các mạch xoay chiều 
2. Cấu tạo: 
Là linh kiện bán dẫn 
Vỏ bằng nhựa hoặc kim loại 
Triac có là 3 điện cực: A 1, A 2, G 
Diac cấu tạo giống triac nhưng không có cực G 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
2. Cấu tạo, kí hiệu: 
3. Nguyên lý làm việc: 
Sơ đồ tương đương của triac 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
3. Nguyên lý làm việc: 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
3. Nguyên lý làm việc: 
Khi cực G và A 1 có điện thế (+) so với A 2 : 
Thyristor tương đương Q 1 và Q 2 mở 
Khi đó A 1 là atôt và A 2 là canôt 
Dòng điện chạy từ A 1 sang A 2 
Khi cực G và A 2 có điện thế (+) so với A 1 : 
Thyristor tương đương Q 3 và Q 4 mở 
Khi đó A 2 là atôt và A 1 là canôt 
Dòng điện chạy từ A 2 sang A 1 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
Triac Switching Circuit 
Đặc tuyến Votl-Ampere của Triac 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
4. Kí hiệu: 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
5. DIAC: 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
5. DIAC: 
Nguyên lý làm việc: 
Diac không có cực điều khiển nên được kích mở bằng cách nâng cao điện áp đặt vào 2 cực 
IV – TRIAC VÀ DIAC 
Diac AC Phase Control 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
Bước 3: Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ kim 
II - NỘI DUNG VÀ QUY TRÌNH TH 
Bước 3: Đo điện trở thuận, điện trở ngược của linh kiện 
Đồng hồ số 
III- TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ KQTH 
V- QUANG ĐIỆN TỬ 
V- QUANG ĐIỆN TỬ 
Photodiode 
V- QUANG ĐIỆN TỬ 
Phototransistor 
V- QUANG ĐIỆN TỬ 
Dùng trong mạch ACDET trên Bo Điều Hòa Mono 
VI- VI MẠCH TỔ HỢP (IC) 
IC là vi mạch điện tử tích hợp các loại linh kiện như điện trở, tụ điện, diode, transistor.... trên nền chất bán dẫn Si. 
IC chia làm hai nhóm 
IC tương tự dùng để khuếch đại, tạo dao động... 
IC số dùng trong thiết bị tự động, xung số... 
Tra sổ tay để lắp mạch cho đúng 
Đếm chân IC theo quy ước hình 4-9 
VI- VI MẠCH TỔ HỢP (IC) 
VI- VI MẠCH TỔ HỢP (IC) 
AUDIO IC - LA4138 
VI- VI MẠCH TỔ HỢP (IC)