›
›

Bài giảng Vật liệu và linh kiện điện tử - Chương 4: Chất bán dẫn điện Diode bán dẫn

ppt 55 trang ngocly 3420
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật liệu và linh kiện điện tử - Chương 4: Chất bán dẫn điện Diode bán dẫn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_vat_lieu_va_linh_kien_dien_tu_chuong_4_chat_ban_da.ppt

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu và linh kiện điện tử - Chương 4: Chất bán dẫn điện Diode bán dẫn

  1. Chương 4: CHẤT BÁN DẪN ĐIỆN DIODE BÁN DẪN 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 1
  2. I/. CHẤT BÁN DẪN ĐIỆN • Trong ngành vật liệu điện người ta chia ra làm bốn nhĩm vật liệu là: vật dẫn điện, vật cách điện, vật bán dẫn điện và vật dẫn từ. Ở đây chúng ta chỉ khảo sát chất bán dẫn điện. • 1/. Đặc tính của chất bán dẫn • a/. Điện trở suất: • Hai chất bán dẫn thơng dụng là chất silic và chất germanium cĩ điện trở suất là: 14 2 • Si = 10 mm /m 12 2 • Ge = 8,9.10 mm /m 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 2
  3. • Trị số điện trở suất này rất lớn so với chất dẫn điện như đồng ( = 0,017mm2/m) nhưng lại rất nhỏ so với chất cách điện như thủy tinh ( = 1018mm2/m). • b/. Ảnh hưởng của nhiệt độ: • Điện trở của chất bán dẫn thay đổi rất lớn theo nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở chất bán dẫn giảm xuống, ở khoảng nhiệt độ càng cao thì mức điện trở giảm càng lớn. • Từ tính chất này người ta chế các điện trở thay đổi theo nhiệt độ gọi là nhiệt trở (thermistor). 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 3
  4. • c/. Ảnh hưởng của ánh sáng: • Điện trở của chất bán dẫn khi đặt trong vỏ kín khơng cĩ ánh sáng chiếu vào cĩ trị số rất lớn. Khi chiếu ánh sáng vào chất bán dẫn thì điện trở giảm xuống, độ chiếu sáng càng mạnh thì mức điện trở giảm càng lớn. • Nhờ vào tính chất này người ta chế tạo ra các điện trở cĩ trị số thay đổi theo ánh sáng gọi là điện trở quang (photo-resistor). 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 4
  5. • 2/. Cấu tạo nguyên tử của chất bán dẫn • Xét cấu tạo nguyên tử của chất silic và chất germanium. Chất Si cĩ 14 electron bao quanh nhân và các electron này xếp trên ba lớp. Chất Ge cĩ 32 electron bao quanh nhân và các electron này xếp trên bốn lớp. • • • • • • • • • • •• • • • • • • Si • • • • • • • Ge • • • • • • • • •• • • • • • • • • • 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 5
  6. • Hai chất Si và Ge cĩ đặc điểm chung là số electron trên lớp ngồi cùng bằng nhau là bốn electron (hĩa trị 4). • Khi xét sự liên kết giữa các nguyên tử người ta chỉ xét lớp ngồi cùng. Trong khối bán dẫn tinh khiết, các nguyên tử gần nhau sẽ liên kết nhau theo kiểu cộng hĩa trị. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 6
  7. • Bốn electron của mỗi nguyên tử sẽ nối với bốn electron của nguyên tử xung quanh tạo thành bốn mối nối làm cho các electron được liên kết chặt chẽ với nhau. • Sự liên kết này làm cho các electron khĩ tách rời khỏi nguyên tử để trở thành electron tự do. Như vậy, chất bán dẫn tinh khiết cĩ điện trở rất lớn. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 7
  8. Chất bán dẫn tinh khiết . 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 8
  9. • 3. Chất bán dẫn loại N (negative: âm) • Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết một lượng rất thấp các chất cĩ cấu tạo nguyên tử với 5 electron ở lớp ngồi cùng (hĩa trị 5) như chất Arsenic hay Phosphor. • Các nguyên tử của chất Phosphor cĩ 5 electron thì bốn electron sẽ liên kết với bốn electron của bốn nguyên tử Si khác nhau, cịn lại một electron thừa ra khơng liên kết với các electron của chất bán dẫn sẽ trở thành electron tự do. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 9
  10. •Như vậy, khi pha thêm một nguyên tử phosphor sẽ cĩ một electron tự do, pha thêm càng nhiều nguyên tử phosphor sẽ cĩ càng nhiều electron tự do. Chất bán dẫn cĩ electron tự do gọi là chất bán dẫn loại N (loại âm). Chất bán dẫn N 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 10
  11. • 4. Chất bán dẫn loại P (positive: dương) • Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết một lượng rất ít các chất cĩ cấu tạo nguyên tử với ba electron ở lớp ngồi cùng (hĩa trị 3) như chất indium hay bore. • Các nguyên tử của chất indium cĩ ba electron nên khi liên kết với bốn electron của bốn nguyên tử Si khác nhau sẽ cĩ một mối nối thiếu một electron, chỗ thiếu electron này gọi là lỗ trống. Lỗ trống của mối nối thiếu electron sẽ dễ dàng nhận một electron tự do. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 11
  12. •Như vậy, khi pha thêm một nguyên tử chất indium sẽ cĩ một lỗ trống, pha thêm càng nhiều nguyên tử chất indium sẽ cĩ càng nhiều lỗ trống. Chất bán dẫn cĩ lỗ trống gọi là chất bán dẫn loại P (loại dương). Chất bán dẫn P 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 12
  13. II. DIOD BÁN DẪN • 1/. Cấu tạo • Khi trong một tinh thể bán dẫn silicium hay germanium được pha để trở thành vùng bán dẫn loại N (pha phosphor) và vùng bán dẫn loại P (pha indium) thì trong tinh thể bán dẫn hình thành mối nối P-N. Ở mối nối P-N cĩ sự nhạy cảm đối với các tác động của điện, quang, nhiệt. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 13
  14. • Trong vùng bán dẫn loại P cĩ nhiều lỗ trống, trong vùng bán dẫn loại N cĩ nhiều electron thừa. Khi hai vùng này tiếp xúc nhau sẽ cĩ một số electron vùng N qua mối nối và tái hợp với lỗ trống của vùng P. • Khi chất bán dẫn đang trung hịa về điện mà vùng bán dẫn N bị mất electron (qua mặt nối sang vùng P) thì vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành cĩ điện tích dương (ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng N sang) thì vùng bán dẫn P gần mối nối trở thành cĩ điện tích âm (ion âm). 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 14
  15. • Hiện tượng này tiếp diễn tới khi điện tích âm của vùng P đủ lớn đẩy electron khơng cho electron từ vùng N sang P nữa. • Sự chênh lệch điện tích ở hai bên mối nối như trên gọi là hàng rào điện áp. mối nối P N - + P N - + P N - + lỗ trống electron hàng rào điện áp 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 15
  16. • 2/. Nguyên lý vận chuyển của diode • a/. Phân cực ngược diode • Dùng một nguồn điện nối cực âm của nguồn vào chân P của diode và cực dương của nguồn vào chân N của diode. • Lúc đĩ, điện tích âm của nguồn sẽ hút lỗ trống của vùng P và điện tích dương của nguồn sẽ hút electron của vùng N làm cho lỗ trống và electron hai bên mối nối càng xa nhau hơn nên hiện tượng tái hợp giữa electron và lỗ trống càng khĩ khăn. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 16
  17. • Tuy nhiên trường hợp này vẫn cĩ một dịng điện rất nhỏ đi qua diode từ vùng N sang vùng P gọi là dịng điện rỉ trị số khoảng nA. • Hiện tượng này được giải thích là do trong chất P cũng cĩ một số ít electron và trong chất N cũng cĩ một số ít lỗ trống gọi là hạt tải thiểu số, những hạt tải thiểu số này sẽ sinh ra hiện tượng tái hợp và tạo thành dịng điện rỉ. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 17
  18. • Dịng điện rỉ cịn gọi là dịng điện bão hịa nghịch ISAT (saturate: bão hịa). Do dịng điện rỉ cĩ trị số rất nhỏ nên trong nhiều trường hợp người ta coi như diode khơng dẫn điện khi được phân cực ngược. P N IS(rất nhỏ) - + - + P N - + - + - + VDC VDC 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 18
  19. • b/. Phân cực thuận diode: • Dùng một nguồn điện DC nối cực dương của nguồn vào chân P và cực âm của nguồn vào chân N của diode. • Lúc đĩ, điện tích dương của nguồn sẽ đẩy lỗ trống trong vùng P và điện tích âm của nguồn sẽ đẩy electron trong vùng N làm cho electron và lỗ trống lại gần mối nối hơn và khi lực đẩy tĩnh điện đủ lớn thì electron từ N sẽ sang mối nối qua P và tái hợp với lỗ trống. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 19
  20. P N ID - + - + P N - + + - + - VDC VDC 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 20
  21. • Khi vùng N mất electron trở thành mang điện tích dương thì vùng N sẽ kéo điện tích âm cực từ cực âm của nguồn lên thế chỗ, khi vùng P nhận electron trở thành mang điện tích âm thì cực dương của nguồn sẽ kéo điện tích âm từ vùng P về. • Như vậy, đã cĩ một dịng electron chạy liên tục từ cực âm của nguồn qua diode từ N sang P về cực dương của nguồn, nĩi cách khác, cĩ dịng điện đi qua diode theo chiều từ P sang N. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 21
  22. • 3/. Đặc tính kỹ thuật • Trên mạch thí nghiệm như hình vẽ, người ta đo dịng điện ID qua diode và điện áp VD trên hai chân P và N của diode. • Đầu tiên phân cực thuận diode rồi tăng điện áp VDC từ 0V lên và khi trên diode đạt trị số điện áp là VD = V thì mới bắt đầu cĩ dịng điện qua diode. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 22
  23. • Điện áp V gọi là điện áp thềm hay điện áp ngưỡng và cĩ trị số tùy thuộc chất bán dẫn. • Thực nghiệm cho biết: • V = 0,5V  0,6V; VDmax= 0,8V  0,9V(chất Si) • V =0,15V  0,2V;VDmax= 0,4V  0,5V(chất Ge) VD VD + ID - IS RL R RL R - L + L 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 23
  24. • Một số tài liệu kỹ thuật ghi là: V = 0,6V (Si) và V = 0,2 (Ge) nhưng thực tế thì khi VD nhỏ hơn 0,5V (Si) hay 0,15V (Ge) là đã cĩ dịng điện qua diod. ID VRmax VD IS VDmax (-) (+) V 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 24
  25. • Sau khi vượt qua điện áp thềm V thì dịng điện qua diod sẽ tăng lên theo hàm số mũ và được tính theo cơng thức: -19 q .V D q = 1,6.10 coulomb(C) K . T I D = I S (e − 1) VD : điện áp trên diod (V) K: hằng số Bơnzman và • Thay số vào ta cĩ: K = 1,38.10-23J/k T: nhiệt độ tuyệt đối (K) q 1,6 .10−19 =  39 IS: dịng bão hịa nghịch (A) K . T 1,38 .10− 23 . 298 250C = 298K (= 25 + 273) 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 25
  26. K . T 1 = = 25,7mV  26mV • hay: q 39 • Cơng thức trên ta cĩ thể viết dưới dạng đơn giản: V D 26 mV I D = I S (e − 1) • Khi phân cực thuận, VD > V thì >> 1 nên VD e 26 mV V D • Khi phân cực ngược, V26DmV< 0V thì << 1 nên I D = I S . e ID  IS (IS : dịng điện bão hịa nghịch)VD e 26 mV 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 26
  27. • Khi phân cực ngược diod rồi tăng điện áp VDC từ 0V lên theo trị số âm chỉ cĩ dịng điện rỉ (hay dịng điện bão hịa nghịch) IS cĩ trị số rất nhỏ đi qua diod. • Nếu tăng cao mức điện áp nghịch, đến một trị số khá cao, dịng điện qua diod tăng lên rất lớn sẽ làm hư diod. • Lúc đĩ, nhiều electron ở vùng chung quanh mối nối bị bứt ra, đập vào các electron lân cận tạo hiện tượng thác đổ làm tăng mạnh dịng điện qua diod. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 27
  28. • Điện áp ngược đủ để tạo dịng điện ngược lớn qua diode phải lớn hơn trị số VRmax (reverse: ngược). • Lúc đĩ, diode sẽ bị đánh thủng nên VRmax cịn gọi là điện áp đánh thủng của diode. Khi sử dụng diode phải đặc biệt chú ý đến trị số này. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 28
  29. • Ngồi ra diode cịn một thơng số kỹ thuật quan trọng khác đĩ là IFmax (forward: thuận) là dịng điện thuận cực đại. • Khi dẫn điện, diode bị đốt nĩng bởi cơng thức P = ID.VD. Nếu dịng ID lớn hơn trị số IFmax thì diode sẽ bị hư do quá nhiệt. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 29
  30. • Như vậy, một diode cĩ các thơng số kỹ thuật cần biết khi sử dụng là: • - Chất bán dẫn chế tạo để cĩ V và VDmax • - Dịng điện thuận cực đại IFmax • - Dịng điện bão hịa nghịch IS • - Điện áp nghịch cực đại VRmax 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 30
  31. Bảng tra các diod nắn điện thơng dụng. Mã số Chất IFmax IS VRmax 1N4004 Si 1A 5A 500V 1N4007 Si 1A 5A 1000V 1N5408 Si 3A 5A 1000V 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 31
  32. • 4. Điện trở của diode • Trong các sách tra cứu đặc tính kỹ thuật của diode người ta khơng cho trị số điện trở của diode vì trị số này thay đổi theo điện áp phân cực. • Người ta phân biệt hai loại điện trở của diode là điện trở một chiều và điện trở động (điện trở đối với dịng điện xoay chiều). 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 32
  33. • a) Điện trở một chiều: • Điện trở một chiều ở một điểm phân cực của VD V diod là tỉ số của . Ta cĩ: R = D I D D ID • Theo đặc tuyến volt-ampere của diod thì ở trạng thái thuận, những điểm phân cực càng cao thì điện trở càng nhỏ vì điện áp VD thay đổi rất ít nhưng dịng điện thay đổi rất lớn. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 33
  34. • b) Điện trở động: • Khi cĩ sự biến thiên, điện áp và dịng điện chung quanh điểm phân cực thì ta cĩ thể tính điện trở động theo cơng thức: VD rd = ID • Trong thực tế điện trở động được tính theo cơng thức: 26mV rd  I D (mA) 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 34
  35. • 5. Hình dáng – Cách thử diode • a.Hình dáng P P N N P SD1 N + P vòng trắng diod đôi thân đen SD-2 P N P N + P N P diod đôi 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 35
  36. • b. Cách thử diode • Cĩ thể dùng ohm kế để xác định diode cịn tốt hay đã hư. Đặt máy đo vào diode như hình vẽ. • Do trong ohm kế cĩ nguồn DC là pin 1,5V hay 3V nên nguồn DC sẽ phân cực thuận hay phân cực ngược diode. • Lưu ý: cực dương và âm của pin nối ra ngồi ngược với đầu dây đo của máy đo (như hình vẽ). + - - + - + + - ohm kế ohm kế 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 36
  37. Chất Điện trở thuận Điện trở nghịch Si Vài k Vơ cực  Ge Vài trăm  Vài trăm k 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 37
  38. • Kết quả thử diode theo bảng trên nếu dùng ohm kế thang đo R 100. • Một diode cĩ điện trở thuận và điện trở nghịch càng cách xa nhau càng tốt. • Một diode khi đo cĩ điện trở thuận và điện trở nghịch đều bằng 0 là diode bị nối tắt, ngược lại nếu hai trị số đều bằng vơ cực ohm là diode bị đứt. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 38
  39. • Kết quả thử diod theo bảng trên nếu dùng ohm kế thang đo R 100. • Một diod cĩ điện trở thuận và điện trở nghịch càng cách xa nhau càng tốt. • Một diode khi đo cĩ điện trở thuận và điện trở nghịch đều bằng 0 là diode bị nối tắt, ngược lại nếu hai trị số đều bằng vơ cực ohm là diode bị đứt. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 39
  40. IV. ỨNG DỤNG CỦA DIODE + + - D + + • VL 220V V1 V2 RL IL • V2 + + t - - Hình vẽ là sơ đồ mạch IL và đường biểu diễn + + điện áp V và dịng tải t 2 I và điện áp tải V VL L L theo thời gian. + + t 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 40
  41. • 1. Mạch nắn điện bán kỳ • Tạo mạch điện như sơ đồ hình vẽ. Biến thế T là bộ giảm áp đổi nguồn xoay chiều 220V xuống trị số thích hợp. • Khi cuộn thứ cấp cho ra bán kỳ dương thì diode D được phân cực thuận nên dẫn điện, dịng điện IL qua điện trở tải RL cũng cĩ trị số biến thiên theo bán kỳ dương của nguồn V2 và cho ra điện áp trên tải VL dạng bán kỳ dương gần bằng V2. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 41
  42. • Khi cuộn thứ cấp cho ra bán kỳ âm thì diode D được phân cực ngược nên khơng dẫn điện. Lúc đĩ, khơng cĩ dịng điện chạy qua diode nên IL = 0 và VL = 0. • Như vậy: dịng điện qua tải IL và điện áp ra trên tải VL chỉ cịn lại cĩ bán kỳ dương. Do đĩ, mạch điện được gọi là mạch nắn điện một bán kỳ. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 42
  43. • 2. Mạch nắn điện chu kỳ hay tồn kỳ • Trong mạch điện như sơ đồ hình vẽ, biến áp cĩ cuộn thứ cấp ba điểm, điểm giữa chia cuộn thứ cấp ra hai phần đều nhau. Khi điểm giữa nối xuống điểm chung 0V (mass) thì điện áp của hai điểm A và B là hai điện áp đảo pha nhau. • Khi A cĩ bán kỳ dương, diode DA được phân cực thuận nên dẫn điện và cho ra trên tải dịng điện IL tăng theo bán kỳ dương. Lúc đĩ, B cĩ bán kỳ âm, diode DB được phân cực ngược nên ngưng dẫn. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 43
  44. VA + + + t - - - + V - B D A A T • + + + + V L t - - - IL • + RL IL B DB DA DB DA DB DA DB + + + + + + + - t VL + + + + + + t 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 44
  45. • Khi A cĩ bán kỳ âm, diode DA được phân cực ngược nên ngưng dẫn. Lúc đĩ, B cĩ bán kỳ dương diode DB được phân cực thuận nên dẫn điện và cho ra trên tải dịng điện IL tăng theo bán kỳ dương. • Như vậy, hai điện áp tại A và B là hai điện áp đảo pha nhau nên hai diod DA và DB sẽ luân phiên dẫn điện và cho ra trên tải nhưng bán kỳ dương liên tục. Hình vẽ trên là sơ đồ mạch, đường biểu diễn điện áp VA – VB, dịng điện tải IL và điện áp trên tải VL theo thời gian. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 45
  46. III. CÁC LOẠI DIODE KHÁC • Loại diode thơng dụng nhất là diode nắn điện (hay cịn gọi là diode chỉnh lưu) được dùng trong hai mạch ứng dụng trong mục. Ngồi ra cịn cĩ các loại khác cũng rất phổ biến. • 1. Diode Zener • a. Cấu tạo • Diode Zener cĩ cấu tạo giống như diode thường nhưng các chất bán dẫn được pha tạp chất với tỉ lệ cao hơn diode thường. Diode Zener thường là loại silicium. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 46
  47. • 1. Diode Zener • b. Đặc tính ID P N Z.15 N P N SD 4.7 VZ VD P V P N  DZ 6.8 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 47
  48. • 1. Diode Zener • - Trạng thái phân cực thuận: Diode Zener cĩ đặc tính giống như diode nắn điện thơng thường. • - Trạng thái phân cực ngược do pha tạp chất với tỉ lệ cao nên điện áp nghịch VRmax cĩ trị số thấp hơn diode nắn điện gọi là điện áp Zener VZ. Thí dụ: 5V-6V-8V-9V-12V-15V khi phân cực ngược đến trị số VZ thì dịng điện tăng mà điện áp khơng tăng. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 48
  49. • 1. Diode Zener • c. Ứng dụng • + Mạch ổn áp • Diode Zener được dùng làm linh kiện ổn định điện áp trong các mạch cĩ điện áp nguồn thay đổi. • Trong mạch ổn áp đơn giản hình vẽ thì điện áp ra trên tải VL = VZ là một trị số khơng đổi trong khi điện áp nguồn cung cấp VDC thay đổi. • Điều kiện: VDC = (1,5  2) V0 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 49
  50. I R VZ = VL IZ IL + R VDC - Z L 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 50
  51. • 2. Diode quang (photo diode) • a. Cấu tạo • Diode quang cĩ cấu tạo giống như diode thường nhưng vỏ bọc cách điện cĩ một phần là kính hay thủy tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngồi chiếu vào mối nối P-N. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 51
  52. • b. Đặc tính R I + D V mặt nhận DC - ánh sáng N lux 0 P lỗ nhận ánh sáng Ký hiệu, hình dáng và đặc tính của điốt quang 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 52
  53. • Mối nối P-N phân cực nghịch khi được chiếu sáng vào mạch tiếp giáp sẽ phát sinh hạt tải thiểu số qua mối nối và dịng điện biến đổi một cách tuyến tính với cường độ ánh sáng (lux) chiếu vào nĩ. • Trị số điện trở của photo diod trong trường hợp được chiếu sáng và bị che tối. • - Khi bị che tối: Rnghịch = vơ cực ohm; Rthuận : rất lớn • - Khi chiếu sáng: Rnghịch = 10k  100k; Rthuận = vài trăm ohm 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 53
  54. • 3. Diode phát quang Led (Light Emittting Diode) • Thơng thường dịng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt. Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như (GaAs) khi cĩ dịng điện đi qua thì cĩ hiện tượng bức xạ quang (phát ra ánh sáng). • Tùy theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát ra cĩ màu khác nhau. Dựa vào tính chất này người ta chế tạo ra các loại Led cĩ màu khác nhau. 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 54
  55. • - Phân cực thuận: VD = 1,4V  1,8V (Led đỏ) • VD = 2V  2,5V (Led vàng) • VD = 2V  2,8V (Led xanh lá) • ID = 5mA  20mA (thường chọn 10mA) 10mA 1k P N + 12V - N VD  2V P Ký hiệu, hình dáng và ứng dụng của Led 21/05/2021 402057 – Vật liệu và Linh Kiện Điện Tử 55