Là linh kiện được cấu thành từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc công nghệ. Nó bao gồm một số loại diode thông dụng như bên dưới:

  • Diode chỉnh lưu
  • Diode tách sóng
  • Diode ổn áp (diode Zener)
  • Diode biến dung (diode varicap hoặc varactor)
  • Diode hầm (diode Tunnel)

Xem thêm phần phân loại và chi tiết nguyên lý hoạt động của từng loại diode ở trong bài viết khác tại đây.


Cấu tạo:
Cho hai lớp bán dẫn loại P và N tiếp xúc công nghệ với nhau, ta được một diode.

Khi chưa phân cực cho diode:
Hiện tượng khuếch tán các e- từ N vào các lỗ trống trong P -> vùng rỗng khoảng 100µm.
Điện trường ngược từ N sang P tạo ra một hàng rào điện thế là Utx (Điện áp tiếp xúc). Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng:
Ge: Utx=Vγ~0.3V, Si: Utx=Vγ~0.6V

Vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do được gọi là vùng nghèo (depletion region). Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của diode.

Phân cực ngược cho diode:

  • Âm nguồn thu hút hạt mang điện tích dương (lỗ trống)
  • Dương nguồn thu hút các hạt mang điện tích âm (điện tử)
    -> Vùng trống càng lớn hơn.
  • Gần đúng: Không có dòng điện qua diode khi phân cực ngược.
  • Nguồn 1 chiều tạo điện trường E như hình vẽ.
  • Điện trường này hút các điện tử từ âm nguồn qua P, qua N về dương nguồn sinh dòng điện theo hướng ngược lại
  • Dòng điện này là dòng điện của các hạt thiểu số gọi là dòng trôi. Giá trị dòng điện rất bé.

Phân cực thuận cho diode

  • Âm nguồn thu hút hạt mang điện tích dương (lỗ trống)
  • Dương nguồn thu hút các hạt mang điện tích âm (điện tử)
    -> Vùng trống biến mất.
  • Nguồn 1 chiều tạo điện trường E như hình vẽ.
  • Điện trường này hút các điện tử từ âm nguồn qua P, qua N về dương nguồn sinh dòng điện theo hướng ngược lại
  • Dòng điện này là dòng điện của các hạt đa số gọi là dòng khuếch tán. Giá trị dòng điện lớn.

Dòng điện qua diode

  • Dòng của các hạt mang điện đa số là dòng khuếch tán Id, có giá trị lớn. Trong đó:
  • Điện tích: q=1,6.10-19C.
  • Hằng số Bolzmal: k=1,38.10-23J/K.
  • Nhiệt độ tuyệt đối: T (0K).
  • Điện áp trên diode: U.
  • Dòng điện ngược bão hòa: Is chỉ phụ thuộc nồng độ tạp chất, cấu tạo các lớp bán dẫn mà không phụ thuộc U (xem như hằng số).
  • Dòng của các hạt mang điện thiểu số là dòng trôi, dòng rò Ig, có giá trị bé. Vậy:
  • Gọi điện áp trên 2 cực của diode là U. Dòng điện tổng cộng qua diode là: I=Id+Ig.

    Khi chưa phân cực cho diode (I=0, U=0): 
  •  => Ig=-Is.

    Khi phân cực cho diode (I,U≠0):
     (*)
  • Gọi  là thế nhiệt thì ở 3000K, ta có   ~25.5mV.
    (**)
  • (*) hay (**) gọi là phương trình đặc tuyến của diode
Đặc tuyến tĩnh của diode
Phương trình đặc tuyến Volt-Ampe của diode:

Đoạn AB (A’B’): phân cực thuận, U gần như không đổi khi I thay đổi. 
Ge: U~0.3V, Si: U~0.6V.
Đoạn làm việc của diode chỉnh lưu

Đoạn CD (C’D’): phân cực ngược, U gần như không đổi khi I thay đổi. Đoạn làm việc của diode zener


Các tham số của diode
Điện trở một chiều:
– Điện trở động: Ro=U/I.
– Điện trở thuận: Rth~100-500Ω.
– Điện trở ngược: Rng~10kΩ-3MΩ

Điện trở xoay chiều: rd=δU/δI. rdng>>rdth
– Tần số giới hạn: fmax. -> Diode tần số cao, diode tần số thấp.
– Dòng điện tối đa: ->Diode công suất cao, trung bình, thấp.
– Hệ số chỉnh lưu: ->  càng lớn thì diode chỉnh lưu càng tốt.

Nếu Diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngược cathode sang anode. Thực tế là vẫn tồn tại dòng ngược nếu điốt bị phân cực ngược với hiệu điện thế lớn. Tuy nhiên dòng điện ngược rất nhỏ (cỡ μA) và thường không cần quan tâm trong các ứng dụng công nghiệp. Mọi điốt chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựng của Diode) thì điốt bị đánh thủng, dòng điện qua điốt tăng nhanh và đốt cháy điốt. Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây:

Dòng điện thuận qua điốt không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép (do nhà sản xuất cung cấp, có thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xác định).
Điện áp phân cực ngược (tức UKA) không được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng của điốt, cũng do nhà sản xuất cung cấp).

Ví dụ: điốt 1N4007 có thông số kỹ thuật do hãng sản xuất cung cấp như sau: VBR=1000V, Ifmax = 1A, VFM = 1.1V khi If = Ifmax. Những thông số trên cho biết:

Dòng điện thuận qua điốt không được lớn hơn 1A.
Điện áp ngược cực đại đặt lên điốt không được lớn hơn 1000V.
Điện áp thuận (tức UAK) có thể tăng đến 1.1V nếu dòng điện thuận bằng 1A. Cũng cần lưu ý rằng đối với các điốt chỉnh lưu nói chung thì khi UAK = 0.6V thì điốt đã bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0.7V thì dòng qua điốt đã đạt đến vài chục mA.

TRUNG TÂM SỬA CHỮA ĐIỆN TỬ QUẢNG BÌNH
MR. XÔ - 0901.679.359 - 80 Võ Thị Sáu, Phường Quảng Thuận, tx Ba Đồn, tỉnh Quảng Bình
Sửa điện tử tại Quảng Bình

Một số ứng dụng của Diode
Diode được dùng nhiều trong mạch chỉnh lưu

Chỉnh lưu bán kỳ:
Chỉnh lưu toàn kỳ:
Chỉnh lưu cầu:
Mạch lọc tụ C:
Ổn áp bằng diode zener:

❀◕ ‿ ◕❀

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

49 − = 47