Bài 5: Diode và transistor

• Mục đích:

Khảo sát các đặc tính của diode và transistor bán dẫn.

• Phần mềm mô phỏng:

Chưa cập nhật

• Video minh hoạ:

• Bản chất phép đo:

Trong thí nghiệm này, ta khảo sát đặc tuyến Volt-Ampere của diod và transistor bán dẫn.

Khảo sát diod

Sơ đồ mạch khảo sát diod chỉ rõ trên hình 1. Theo đó biến trở có chức năng điều chỉnh được điện áp trên hai đầu diod, với giá trị quan sát trực tiếp qua volt kế. Cứ mỗi giá trị U của điệp áp, ta lấy một giá trị I của dòng điện đọc từ ampere kế, từ đó lập bảng và vẽ được đồ thị hàm số I(U). Trong bài này ta chỉ xây dựng đặc tuyến theo chiều thuận của điện áp.

Hình 1: Sơ đồ mạch khảo sát Diod

Do điện áp thuận trên diod làm từ lớp p-n silic (dùng trong thí nghiệm này) không vượt quá 0.7 V nên ta chỉ khảo sát trên phạm vi điện áp từ 0 cho đến khoảng 1 V. Kết quả khảo sát sẽ cho ra đồ thị có dạng như nhánh bên phải, tức điện áp thuận, của hình 2.

Hình 2: Đặc tuyến Volt-Ampere đặc trưng của diod

 

Khảo sát transistor

Sơ đồ mạch khảo sát transistor chỉ rõ trên hình 3. Biến trở bên trái giúp điều chỉnh dòng điện qua cổng B (base) với giá trị khá nhỏ. Giá trị này lựa chọn từ 4-20 microA và giữ nguyên cố định để tìm đặc tuyến Volt-Ampere của transistor.

Biến trở bên phải giúp điều khiển điện áp giữa hai cực C (collector) và E (emitter) U_{CE}. Điện áp này quan sát trực tiếp qua volt kế. Cứ mỗi giá trị U_{CE}, ta lấy một giá trị I của dòng điện đọc từ ampere kế, từ đó lập bảng và vẽ được đồ thị hàm số I(U_{CE}).

Hình 3: Mạch khảo sát transistor

Thay đổi vài giá trị khác nhau của dòng điện qua B, ta có được họ các đặc tuyến I(U_{CE}) tương tự như hình 4.

Hình 4: Họ các đặc tuyến Volt-Ampere của transistor lưỡng cực

 

Một vài ví dụ ứng dụng diod và transistor

Hình 5: Chỉnh lưu nửa chu kì
Hình 6: Chỉnh lưu hai nửa chu kì
Hình 7: Chỉnh lưu hai nửa chu kì kết hợp bình ổn điện áp nhờ tụ điện và IC 7812
Hình 8: Mạch điều khiển đóng/ngắt đơn giản dùng transistor
Hình 9: Cổng logic phủ định NOT dùng transistor

• Câu hỏi kiểm tra:

Loại C:

  • Phân biệt kim loại, bán dẫn và điện môi.
  • Kí hiệu quy ước cho linh kiện diode, tên gọi các cực.
  • Kí hiệu quy ước cho transistor npn và pnp, tên gọi các cực.

Loại B:

  • Cách nhận biết các cực của một diode thực tế.
  • Cách nhận biết các cực của một transistor thực tế.
  • Vẽ đặc tuyến volt-ampere của diod bán dẫn.
  • Trong kĩ thuật, điện áp thuận trên lớp phân cách p-n làm từ vật liệu silic có thể xem bằng bao nhiêu? Trường hợp dùng vật liệu germani thì bằng bao nhiêu?
  • Ứng dụng của diode trong chỉnh lưu dòng điện. Vẽ mạch chỉnh lưu dùng diode.
  • Vẽ đặc tuyến volt-ampere của transistor.

Loại A:

  • Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch tách sóng dùng diode bán dẫn.
  • Ứng dụng của điện áp ngược lên diode trong việc bình ổn nguồn điện.
  • Vẽ mạch transistor hoạt động ở chế độ khoá (tắt/mở) theo yêu cầu chi tiết. Giải thích cơ chế tạo thành chế độ tắt/mở của transistor.
  • Vẽ mạch transistor hoạt động ở chế độ khuếch đại chung cực phát theo yêu cầu chi tiết. Giải thích cơ chế tạo nên sự khuếch đại trên ngõ ra của transistor.