Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần Diode

Nội dung text: Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần Diode

1. Vì vậy, để phân tích điện áp và dòng diện DC trong mạch có chứa diode, ta có thể thay thế đặc tuyến V-A như hình 1-3. Hình 1-3 Đặc tuyến lý tưởng hóa Ví dụ 1-1 Giả sử rằng diode Si trên hình 1-4 đòi hỏi dòng tối thiểu là 1 mA để nằm trên điểm knee. Hình 1-4 (Ví dụ 1-1) 1. Trị số R là bao nhiêu để dòng trong mạch là 5 mA? 2. Với trị số R tính ở câu (1), giá trị tối thiểu của E là bao nhiêu để duy trì diode ở trên điểm knee? Giải 1. Trị số của R E 0,7V 5V 0,7V R 860 I 5mA 2. Giá trị tối thiểu của E E 0,7V I 1mA R E 860 1mA 0,7V 1,56V Phân tích mạch diode với tín hiệu nhỏ Một cách tổng quát, các linh kiện thể xem xét hoạt động ở hai dạng: tín hiệu nhỏ vá tín hiệu lớn. Trong các ứng dụng tín hiệu nhỏ, điện áp và dòng điện trên linh kiện một tầm rất giới hạn trên đặc tuyến V-A. Nói cách khác, đại lượng ΔV và ΔI rất nhỏ so với tầm điện áp và dòng điện mà linh kiện hoạt động. Ví dụ 1-2 Giả sử rằng diode Si trên hình 1-5 được phân cực phía trên điểm knee và có rB là 0,1Ω, hãy xác định dòng điện và điện áp trên diode. Vẽ đồ thị dòng điện theo thời gian. Hình 1-5 (Ví dụ 1-2) Giải Ngắn mạch nguồn AC, xác định dòng DC: (6 0,7)V I 19,63mA 270 Do đó, điện trở AC là Trang 2/9
2. Đường tải DC của mạch cho ở hình 1-7 được vẽ trên hình 1-8. Đường tải này biểu diễn tất cả các tổ hợp có thể có của dòng điện qua diode I và điệp áp trên diode V với trị số E và R xác định. Giá trị hiện thời của I và V tùy thuộc vào diode được sử dụng trong mạch. Hình 1-8 Đường tải DC Đặc tính của đường tải DC là mọi tổ hợp có thể có của dòng điện I và điện áp V của mạch ở hình 1-7 là một điểm nằm tại một nơi nào đó trên đường thẳng. Cho trước một diode cụ thể (mà ta đã biết đặc tuyến V-A của nó), mục tiêu của ta là xác định tổ hợp dòng-áp hiện thời. Ta có thể tìm được điểm này bằng cách vẽ đường tải DC trên cùng hệ trục tọa độ của đặc tuyến Vôn-Ampe, giao điểm của đường tải DC và đặc tuyến V- A sẽ cho ta giá trị dòng và áp qua diode hiện thời. Phương trình của hai đường này là V E I (đường tải DC) R R V /VT I I S (e 1) (đặc tuyến V-A của diode) Giao điểm của chúng được gọi là điểm tĩnh Q (Quiescent point) hay còn gọi là điểm hoạt động của diode. Nó đại diện cho dòng và áp DC trong mạch khi chỉ có nguồn áp DC E=6V, hay nói cách khác là khi nguồn áp AC trong mạch 1-5 bằng 0. Hình 1-9 Giao điểm của đường tải với đặc tuyến của diode (điểm Q) xác định điện áp trên diode (0,66 V) và dòng điện qua diode (19,8 mA) Lưu ý rằng các phân tích ta vừa làm là dựa vào điều kiện nguồn AC được ngắn mạch. Điểm tĩnh Q còn được gọi là điểm phân cực (bias point) bởi vì nó đại diện cho dòng và áp trên diode khi nó được phân cực bởi nguồn DC. Khi xét đến cả nguồn AC trong mạch hình 1-5, thì điện áp tổng cộng là v(t) E e E 2sint Như vậy, điện áp sẽ thay đổi theo thời gian với trị tối thiểu là E – 2 [V] và tối đa là E + 2 [V]. Điện áp này sẽ tạo ra một loạt các đường tải (được minh họa trên hình 1-10). Trang 4/9
3. Hình 1-12 Dòng và áp trên điện trở khi e(t) = 20sinωt Hình 1-13 Dòng và áp trên điện trở khi e(t) = 1,5sinωt Bài tập 1-1 Sử dụng đặc tuyến V-A ở hình 1-14, hãy xác định (bằng hình vẽ) giá trị điện trở AC gần đúng khi dòng qua diode là 0,1 mA. Làm lại với điện áp trên diode là 0,64 V. Diode này là silicon hay germanium? Trang 6/9
4. Hình 1-18 (Bài tâp 1-8) ĐS 11,11% 1-9 Cho mạch ở hình 1-19. Cho Vγ = 0,65 V; E = 2 V; e = 0,25sinωt; R = 1,25 kΩ. a. Tìm dòng DC qua diode. b. Tìm điện trở AC của diode (giả sử diode ở nhiệt độ phòng). c. Viết biểu thức toán học (hàm theo thời gian) của dòng điện và điện áp tổng cộng trên diode. d. Giá trị dòng tối thiểu và tối đa qua diode là bao nhiêu? Hình 1-19 (Bài tập 1-9) ĐS (a) 1,08 mA; (b) 24,07 Ω; (c) i(t)=1,08+0,1962sinωt [mA]; vD(t)=0,65+0,00472sinωt [V]; (d) imax=1,276 mA; imin=0,8838 mA 1-10 Hình 1-20 là đặc tuyến V-A của diode trên mạch ở hình 1-19. a. Viết phương trình đường tải và vẽ lên hình. b. Xác định (bằng hình vẽ) điện áp và dòng điện diode tại điểm tĩnh Q. c. Xác định điện trở DC tại điểm Q. d. Xác định (bằng hình vẽ) giá trị dòng qua diode tối thiểu và tối đa. e. Xác định điện trở AC của diode. Hình 1-20 (Bài tập 1-10) -4 -3 ĐS (a) I = -8.10 .V + 1,6.10 ; (b) ID ≈ 1,12 mA; vD ≈ 0,62 V; (c) 554 Ω; (d) Imax ≈ 1,3 mA; Imin ≈ 0,82 mA; (e) 31,25 Ω 1-11 Diode Si trên mạch hình 1-21 có đặc tuyến giống với hình 1-3b. Tìm giá trị đỉnh của dòng i(t) và áp v(t) trên điện trở. Vẽ dạng sóng cho e(t), i(t) và v(t). Trang 8/9