Bài giảng môn Dụng cụ bán dẫn - Chương 4: Chuyển tiếp PN (PN Junction) - Phần 4 - Hồ Trung Mỹ

Nội dung text: Bài giảng môn Dụng cụ bán dẫn - Chương 4: Chuyển tiếp PN (PN Junction) - Phần 4 - Hồ Trung Mỹ

1. ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT BMĐT GVPT: Hồ Trung Mỹ Môn học: Dụng cụ bán dẫn Chương 4 Chuyển tiếp PN (PN Junction) 1
2. Các ứng dụng của diode bán dẫn 3
3. Sơ đồ khối của một bộ nguồn cấp điện DC Chú thích: • Ac line = đường dây [điện] xoay chiều • Power transformer = biến thế (hay biến áp) công suất • Diode rectifier = Mạch chỉnh lưu dùng diode • Filter = mạch lọc • Voltage regulator = mạch ổn áp 5 • Load = Tải
4. Một số hình dạng của Máy biến thế 7
5. Các công thức trong mạch chỉnh lưu bán kỳ vs V m sin vs R vi V D0 L i sin với vs > VD0 i rDL R với vs < VD0 i 0 i vv fout f in s π 2π 0 1 2 I I Isin d m DC m 2 0 i i I VR m DC L 0.0 Vp(out) = Vp(in) – 0.7V (diode Si) Vp(out) = ImRL và Vp(in) = Vs VDC = Vp(out)/ = 0.318 Vp(out) 9
6. Full –wave rectification 11
7. Các công thức trong mạch chỉnh lưu toàn sóng • Giá trị DC hay trung bình Vdc: Vdc = 2Vp/  0.636 Vp • Tần số ra: fout = 2fin • Xấp xỉ bậc 2: Vp(out) = Vp(in) – 0.7V (diode Si) • Chú ý: Vp(in) = 0.5 V2 (V2 là điện áp ở thứ cấp vì ngõ ra có chấu giữa (center tap)) 13
8. Bridge Full –wave rectification 15
9. Chỉnh lưu cầu • Chỉnh lưu cầu • So với các mạch chỉnh lưu trước thì mạch này có ưu điểm: – Không cần biến thế có chấu giữa – PIV chỉ bằng phân nửa loại thứ 2 – Số vòng dây ở cuộn thứ cấp cũng giảm phân nửa so với loại thứ 2 17
10. So sánh các mạch chỉnh lưu Mạch PIV Điện áp ra Điện áp ra Hiệu Tỉ số chỉnh lưu suất vòng dây đỉnh V0 DC VDC Bán kỳ 2VS VS – VD0 V0/ ~40% N1:N2 Toàn V – V V – V ~90% N :2N sóng S D0 S D0 2V0/ 1 2 Cầu VS – VD0 VS – 2VD0 2V0/ ~80% N1:N2 Chú thích: • Điện áp tại thứ cấp vs V S sin t • VS=điện áp đỉnh của điện áp tại thứ cấp • V0=điện áp đỉnh ở ngõ ra của mạch chỉnh lưu • VD0=VON=V=điện áp dẫn của diode 19 • N1:N2=tỉ số vòng dây của biến thế
11. Lọc ngõ ra của mạch chỉnh lưu 21
12. Mạch tách sóng đỉnh (Peak Detector) • Mạch tách sóng đỉnh: • Mạch tách sóng đỉnh thực tế: Định nghĩa các tham số • Vr = điện áp gợn đỉnh-đỉnh • IL = dòng điện DC qua tải • T = chu kỳ gợn • C = điện dung của tụ lọc 23
13. Mạch tách sóng đỉnh (3) • Với mạch tách sóng đỉnh toàn sóng: (tần số gợn tăng gấp đôi thành 2f) V C p 2 fVr R • Mạch chỉnh lưu bán kỳ chính xác – Siêu diode Mạch Đặc tuyến truyền đạt 25
14. Ripple Factor 27
15. Mạch ổn áp dùng diode Zener Nguồn Điện trở giới hạn Mạch không ổn dòng nối tiếp ổn áp Tải định Mạch tương đương 29
16. Hiệu ứng của điện trở Zener khác zero Mạch tương đương DC Mạch tương đương AC NX: Điện áp gợn trên tải sẽ nhỏ vì điện trở Zener thường rất nhỏ 31
17. Voltage Regulator Using the Zener Diode V V (20 5)V I S Z 3 mA S R 5k V 5V I Z 1 mA | I I I 2 mA L R 5k Z S L L For proper regulation, Zener current must be positive. If the Zener current 0.  1  Z V   Z  Microelectronic Circuit Design 33 McGraw-Hill
18. Line and Load Regulation Line regulation characterizes how sensitive the output voltage is to input voltage changes. dV Line Regulation L mV/V dV S R For a fixed load current, Line Regulation = Z R+R Z Load regulation characterizes how sensitive the output voltage is to changes in load current withdrawn from regulator. dV Load Regulation L  dI L   For changes in load current, Load Regulation R R   Z  Load regulation is the Thévenin equivalent resistance looking back into the regulator from the load terminals. Microelectronic Circuit Design 35 McGraw-Hill
19.  Các Mạch xén và hạn biên Đặc tuyến truyền đạt (Clippers and Limiters) - Small Signal Diode ① The positive clipper or * 1N914 : IF = 10mA for 1V 1 0.7V ∴ R = = 30 Ohm Ω B 10mA * Stiff Clipper : 100 RB < RS < 0.01 RL 41
20. ④ Biased Clippers 43
21. Clipper Circuits using Zener Diodes Zener diode provides a reference voltage of VZ 45
22. Clipper applications (2) AM detector 47
23.  Clampers ① Positive clamper ② - + off + - ① ∴ Vout = VP + VP ② Negative clamper 49
24. Mạch nhân điện áp • Thí dụ một số mạch nhân áp: – Nhân đôi điện áp (voltage doubler) – Nhân 3 điện áp (voltage tripler) – Nhân 4 điện áp (voltage quadrupler) – Nhân đôi điện áp toàn sóng (full-wave voltage doubler) 51
25. Voltage multipliers (2) D2 VS(pk) Off C1 V D1 V C R S(pk) On C2 2 L IS IL D2 VS(pk) On C1 V D1 V C R S(pk) Off C2 2 L IS VC2=2VS(pk) Operation of half-wave voltage doublers. 53
26. Cockcroft-Walton Circuit 55
27. Một số ứng dụng cơ bản của diode 57
28. Miscellaneous Diode Applications • There are many practical applications for diodes beyond power supplies. • Some of these applications include: – Clipper circuits that serve to protect circuits from damage as a result of over-voltage conditions. – Clippers are common in computer circuits. 69
29. Miscellaneous Diode Applications • Diodes can be used to create an RC circuit that has different time constants for charge and discharge. • This principle is called asymmetrical time constants. 71