Bài giảng Mạch điện I - Chương 5: Các diode chuyên dụng

Chương 5Các diode chuyên dụng1Từ Vựng (1)Back diode = diode ngượcCommon-anode display= Hiển thị anode chung (CA)Common-cathode display= Hiển thị cathode chung (CC)Current regulator diode = diode ổn [định] dòng [điện]Derating factor = thừa số giảm định mứcLaser diodeLeakage region = miền rò (rỉ)Light-emitting diode (LED) = diode phát quang2Từ Vựng (2)Negative resistance = điện trở âmOptocoupler = bộ ghép quangOptoelectronics = quang điện tửPhotodiode = diode quangPreregulator = tiền ổn địnhSchottky diodeSeven-segment display = hiển thị 7 đoạnStep-recovery diode = diode khôi phục bước3Từ Vựng (3)Temperature coefficient = hệ số nhiệtTunnel diode = diode đường hầmVaractor = varicap = diode biến dungVaristorZener diode = diode ổn ápZener effect = hiệu ứng ZenerZener regulator = mạch ổn định zenerZener resistance = điện trở zener4Nội dung chương 5Diode ổn áp (Zener)Mạch ổn áp Zener có tảiXấp xỉ bậc 2 của diode ZenerĐiễm rời khỏi miền ổn (định điện) ápĐọc bảng dữ liệuTroubleshootingĐường tảiDụng cụ quang điện tửDiode SchottkyDiode biến dungCác diode khác55-1 Diode ổn áp (Zener)Diode ổn áp được chế tạo dựa theo cơ chế đánh thủng (ở miền phân cực ngược) thác lũ và/hoặc đường hầm (hay Zener).(VZ = 2  1000V)Hình 5-1 Diode Zener (a) Ký hiệu sơ đồ mạch; (b) Ký hiệu khác; (c) đặc tuyến Volt-Ampere (I-V). 6Microelectronic Circuit DesignMcGraw-HillReverse BreakdownIncreased reverse bias eventually results in the diode entering the breakdown region, resulting in a sharp increase in the diode current. The voltage at which this occurs is the breakdown voltage, VZ. 2 V 5V), operate in the zener breakdown range. Those designed to operate 0 khi Zener có VZ > 6V (đánh thủng thác lủ) 0, hoặc = 0 khi Zener có 4V VZ13Microelectronic Circuit DesignMcGraw-HillBreakdown Region Diode ModelIn breakdown, the diode is modeled with a voltage source, VZ, and a series resistance, RZ. RZ models the slope of the i-v characteristic. Diodes designed to operate in reverse breakdown are called Zener diodes and use the indicated symbol.145-2 Mạch ổn áp Zener có tải Hoạt động đánh thủng với điện áp Thévenin đặt ở Zener là: 	VTH = VSRL/(RS+RL) Dòng điện nối tiếp IS Dòng tải IL = VL/RL=VZ/RL Dòng Zener IZ = IS – IL ( chú ý điều kiện để Zener vẫn còn ổn áp!)Hình 5-5 Mạch ổn áp có tải (a) Mạch cơ bản; (b) Mạch thực tế15Một số ứng dụng của diode ZenerMạch tiền ổn áp (zener 20V trong hình 5-7 trang 152)Mạch tạo dạng sóng (H.5-8, trang 152)Mạch tạo điện áp ra không chuẩn (H.5-9a, trang 153)Gánh bớt sụt áp cho rờ-le (H.5-9b)Gánh bớt sụt áp cho tụ hóa (H.5-9c)16Mạch xén dùng Zener17Xấp xỉ bậc 2 của diode ZenerHình 5-10 (a) Mạch tương đương18Xấp xỉ bậc 2 của diode ZenerHình 5-1019Xấp xỉ bậc 2 của diode ZenerHiệu ứng trên điện áp tải: (H.5-10c)VL = VZ+IZRZ  VL = IZRZVì RZ thường nhỏ  ∆VL nhỏ!. Hiệu ứng trên điện áp gợn (H.5-11, trang 156) (thường thì RZ 0.7V (tiêu biểu 2V), điện áp đánh thủng nhỏ (VBR ~ 3  5V)Ánh sáng phát ra tỉ lệ thuận với dòng qua LED (nếu dòng qua LED chưa đến bão hòa)27LED – Spectral CurvesNote the wavelengths of the various colors and infrared.Note lead designations to the right.28An Optoelectronic DevicePolarity ImportantBrighter as Current IncreasesJunction Voltage ~ 1.78 V (Red LED)Long – Anode (+)Short – Cathode (-)LED+-29Mạch lái LED đơn giảnH.5-17 Mạch chỉ thị dùng LED: (a) Mạch cơ bản; (b) mạch thực tếĐiện trở hạn dòng RS được tính như sau: RS = (VS - VD) / IS Với các giá trị tiêu biểu của LED là: VD=2V, ID=10mA30Hiển thị LED 7 đoạnEX: loại CA3132Photodiode (diode quang)Cấu tạo: tiếp xúc PN Nguyên tắc hoạt động: dựa trên sinh cặp điện tử-lỗ làm thay đổi sự dẫn điệnĐặc tuyến I-V: góc phần tư III ứng dụng thu quang, góc phần tư IV làm pin mặt trời (solar cell)-+33Photodiode (tt)34353637Optocoupler385-9 Diode (rào thế) SchottkyOne semiconductor region of the pn junction diode is replaced by a non-ohmic rectifying metal contact.A Schottky contact is easily added to n-type silicon,metal region becomes anode. n+ region is added to ensure that cathode contact is ohmic.Schottky diode turns on at lower voltage than pn junction diode, has significantly reduced internal charge storage under forward bias.Đặc điểm: tiếp xúc M-S (kim loại-bán dẫn), VON thấp, chuyển mạch nhanh395-10 Diode biến dung (varactor=varicap)Đặc điểm:Dựa trên sự thay đổi điện dung của miền nghèo khi được phân cực ngược40Phân cực ngược ít (điện dung nhiều)Ký hiệu của VaractorPhân cực ngược nhiều(điện dung ít)41Varactor Diodes42Varactor DiodesThe varactor diode can be useful in filter circuits as the adjustable component for resonance frequency selection.VaractorBias adjust43Varactor DiodesCapacitance Tolerance Range- This is the equivalent of the value tolerance range of a resistor.ie: 1N5148 	– Nominal value = 47pFd	- Tolerance range is 42.3pFd to 51.7pFdTuning Ratio (TR) or (Capacitance Ratio) Refers to Rangeability (value @ Bias Vmax vs Bias Vmin) Vmin is 4V bias (C4) (for the 1N5139, C4 = 6.8pFd) Vmax is 60V bias (C60) (for the 1n5139, C60 = 2.3pFd)For the 1N5139, TR = 2.9Quality Factor (Q) describes energy loss in the device. High Q desireable)Temperature Coefficient - ∆Capacitance vs ∆Temp445-11 Các diode khácVaristor (bộ triệt quá độ): hạn biên bảo vệ tải.Diode ổn dòng (Current-regulator diode)Diode hồi phục bước: có dòng ở phân cực ngược và thay đổi đột ngột về 0 với áp ngược thích hợp tạo hài, tạo sóngDiode ngược: đánh thủng ngược ở điện áp thấp gần 0V (~0.1V) chỉnh lưu tín hiệu AC thấp (yếu) (ngược: do dẫn ngược tốt hơn dẫn thuận!)Diode tunnel (đường hầm): đặc tuyến có vùng điện trở âm  tạo dao động.45“varistor diode” có thể được dùng để bảo vệthiết bị điện không bị hư khi có đột biến điện áp.46Constant-Current Diodes47PowersupplyVSRSCurrent-regulator diodeRS có thể thay đổi trên và dòng điện giữ không đổi.48Tunnel Diodes49Tunnel DiodesTank circuits oscillate but “die out” due to the internal resistance. A tunnel diode will provide “negative resistance” that overcomes the loses and maintains the oscillations.50