Giáo trình Điện tử cơ bản cung cấp cho người học những kiến thức như diode và ứng dụng; transistor; thyristor; khuếch đại thuật toán; mạch dao động; mạch nguồn và mạch ổn áp. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện tử cơ bản (năm 2013) BỘ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONGGIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TP. Vĩnh long, năm 2013 1 LỜI NÓI ĐẦU Học phần Điện tử cơ bản được xem là học phần nền tảng của ngành Điện tử,vì vậy việc biên soạn giáo trình là rất cần thiết nhằm phục vụ hiệu quả việc đào tạonguồn nhân lực cũng như trang bị cho sinh viên những kiến thức về điện tử cơ bản.Giáo trình được dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên các ngành Công nghệ kỹ thuậtĐiện - Điện tử, Công nghệ kỹ thuật Điện tử truyền thông, Công nghệ kỹ thuật Tự độnghóa. Giáo trình bám sát chương trình đào tạo của trường Đại học sư phạm kỹ thuậtVĩnh Long nhằm giúp cho sinh viên đạt được các mục tiêu của học phần. Đảm bảochuẩn kiến thức, kỹ năng và chuẩn đầu ra đã ban hành. Nội dung giáo trình bao gồm 7 chương - Chương 1 trình bày về chất bán dẫn và diode bán dẫn - Chương 2 trình bày về transistor - Chương 3 trình bày về họ thyristor - Chương 4 trình bày về Op-amp - Chương 5, 6 và 7 đi vào các loại mạch cụ thể, bao gồm mạch khuếch đại,mạch dao động và mạch nguồn. Để học tốt học phần này, Sinh viên cần có kiến thức về mạch điện, các địnhluật và các phương pháp giải mạch điện. Ngoài ra giáo trình này còn giúp các Giảng viên thống nhất nội dung giảngdạy học phần Điện tử cơ bản, làm cơ sở để xây dựng ngân hàng đề thi chung. Khi biên soạn, chúng tôi đã tham khảo các giáo trình và tài liệu giảng dạy họcphần này của một số trường đại học trong và ngoài nước để giáo trình vừa đạt yêu cầuvề nội dung vừa thích hợp với đối tượng là sinh viên của trường Đại học sư phạm kỹthuật Vĩnh Long. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi nhận được sự đóng góp ý kiếnrất quý báu và sự hổ trợ của các đồng nghiệp trong khoa Điện – Điện tử và một sốđồng nghiệp khác. Mặc dù đã đã hết sức cố gắng để giáo trình được hoàn chỉnh, song chắc chắnkhông tránh khỏi sai sót. Nhóm biên soạn rất mong nhận được sự góp ý của đọc giả. Nhóm tác giả 2 Chương 1: DIODE VÀ ỨNG DỤNG1.1. Đại cương về chất bán dẫn. Thuật ngữ bán dẫn (Semiconductor) dựa trên khái niệm về độ dẫn điện của vậtliệu này. Nó nằm khoảng giữa hai vật liệu là dẫn điện (Conductor) và cách điện(Isolator). Bán dẫn là những vật chất ở thể rắn, có thể là kết tinh hoặc vô định hình,tinh khiết hoặc hỗn hợp, đơn chất hoặc hợp chất. Để có thể ước lượng về độ dẫn điện,người ta dùng đại lượng điện trở suất ρ(Ω.cm) Trong bảng 1.1 cung cấp giá trị điện trở suất của 3 loại vật liệu. Bảng 1.1. Giá trị điện trở suất Dẫn điện Bán dẫn Cách điện = 10-6.cm ( đồng) = 50.cm (Ge) = 1012.cm (mica) = 50.103.cm (Si) Vật liệu bán dẫn không phải chỉ có germanium (Ge) và silicon (Si), tuy nhiênhai vật liệu này được sử dụng phổ biến để chế tạo các linh kiện điện tử. Những nămgần đây việc sử dụng thiên về Si hơn là Ge, tuy nhiên Ge vẫn còn được sản xuất vớimột lượng khiêm tốn. Nếu dựa vào cấu tạo phân tử thì có thể phân ra bán dẫn đơn chất và bán dẫnhợp chất. Ví dụ như Si và Ge là bán dẫn đơn chất vì trong nút mạng tinh thể của chúngchỉ cấu tạo từ một nguyên tử, còn những bán dẫn mà trong phân tử của nó có nhiềuhơn một loại nguyên tử là bán dẫn hợp chất. Dựa vào bản chất của các hạt tải điện (hay còn gọi là hạt dẫn), người ta có thểchia ra thành 3 dạng:- Nếu hạt tải điện gồm 2 loại hạt với số lượng bằng nhau là điện tử và lỗ trống, đồngthời độ dẫn điện phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ thì đó là bán dẫn thuần (bán dẫn loại I -viết tắt của từ Intrinsic).- Nếu hạt tải điện chủ yếu là điện tử thì bán dẫn loại N.- Nếu hạt tải điện chủ yếu là lỗ trống thì bán dẫn loại P.1.1.1. Chất bán dẫn thuần: Chất bán dẫn thuần về lý thuyết được định nghĩa là vật liệu không có tạp chất(Intrinsic Semiconductor). Trên thực tế không thể chế tạo được bán dẫn sạch lý tưởng,tuy nhiên để chế tạo các linh kiện hoặc các mạch tổ hợp có chất lượng cao người ta đòihỏi chất bán dẫn phải có độ sạch rất cao. Hiện nay độ sạch có thể đạt tới 1 phần 10 tỷtrong 1cm3 bán dẫn (1: 10.000.000.000). Có nghĩa là cứ 10 tỷ nguyên tử chất bán dẫnmới có một nguyên tử lạ (tạp chất). Hầu hết các chất bán dẫn đều có các nguyên tử sắp xếp theo dạng tinh thể. Haichất bán dẫn được dùng nhiều nhất trong kỹ thuật chế tạo linh kiện điện tử là Siliconvà Germanium. Hình 1.1 trình bày cấu trúc đơn tinh thể của hai loại bán dẫn Si và Ge,hình 1.2 trình bày cấu trúc nguyên tử của Si và Ge 3 Hình 1.1. Cấu trúc đơn tinh thể của Si và Ge a) Si b) Ge Hình 1.2. Cấu trúc nguyên tử của Si (a) và Ge (b) Mỗi nguyên tử của hai chất này đều có 4 điện tử ở ngoài cùng. Hình 1.3. Liên kết giữa các nguyên tử Si Khi tham gia vào các mối liên kết trong mạng để tạo thành mạng tinh thể bándẫn, các nguyên tử đưa ra các đôi điện tử dùng chung để hình thành 8 điện tử ở lớpngoài cùng tạo nên cấu trúc bền vững (hình 1.3), sự liên kết giữa các nguyên tử vớinhau này làm cho điện tử khó tách rời khỏi nhân của chúng. Với cấu trúc như vậy nêntại nhiệt độ 00K chất bán dẫn thuần hoàn toàn cách điện. Các mức năng lượng của vật liệu bán dẫn là không liên tục và hình thành cácdải năng lượng là vùng dẫn, vùng hoá trị, giữa các vùng được phân cách bởi các vùngcấm. Ví dụ đối với bán dẫn Si, không có điện tử nào được ...
