Diode là linh kiện điện tử bán dẫn đầu tiên, là nền móng của ngành công nghệ bán dẫn phát triển ngày nay bài viết này chúng ta cùng nhau tìm hiểu nhưng kiến thức về diode.
Có thể bạn quan tâm
Thyristor SCR là gì?, nguyên lý hoạt động, thông số và ứng dụng của SCR
Opto là gì ? Cấu tạo, nguyên lý làm việc, thông số cần lưu ý khi chọn opto
Mosfet là gì ? Đặc điểm, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Mosfet
Điện trở là gì ? Cấu tạo, ký hiệu và những thông số cơ bản của điện trở
Đồng hồ vạn năng cách sử dụng và phân loại đồng hồ vạn năng
Diode là gì?
Diode là một linh kiện điện tử bán dẫn được chế tạo bởi hai lớp bán dẫn loại P và loại N được tiếp xúc với nhau. Một cực của diode đấu với lớp P được gọi là Anot, cực còn lại đấu với lớp N được gọi là Katot. Đặc tính cơ bản nhất của một diode đó là chỉ cho phép dòng điện đi từ A sang K.
Nguyên lý làm việc của diode là gì ?
Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa.
Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. . Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng.
Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên 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 điốt
Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên nghèo hạt điện tự do.
Nói cách khác là Diode chỉ cho phép dòng điện đi từ cực Anot sang cực Katot mà không cho phép dòng điện đi theo chiều ngược lại. Có thể coi diode là một van điện một chiều.
Đặc tuyến Volt – Ampe
Đặc tuyến Volt-Ampere của một điốt bán dẫn lý tưởng.
Đặc tuyến Volt-Ampere của Diode là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng điện qua điốt theo điện áp UAK đặt vào nó. Có thể chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:
- Giai đoạn ứng với UAK= 0.7V > 0 mô tả quan hệ dòng áp khi điốt phân cực thuận.
- Giai đoạn ứng với UAK= 0.7V< 0 mô tả quan hệ dòng áp khi điốt phân cực nghịch.
(UAK lấy giá trị 0,7V chỉ đúng với các điốt Si, với điốt Ge thông số này khác)
Khi điốt được phân cực thuận và dẫn điện thì dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở của mạch ngoài (được mắc nối tiếp với điốt). Dòng điện phụ thuộc rất ít vào điện trở thuận của điốt vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện trở của mạch điện.
Các thông số quan trọng khi sử dụng diode là gì ?
+ Dòng điện định mức đi qua diode: Đây là thông số cần quan tâm đầu tiên trước khi chúng ta sử dụng diode trong mạch điện. Mỗi một diode chỉ cho phép một dòng điện tối đa nào đó đi qua. Dòng điện định mức này còn được gọi là IF. Nếu mắc diode trong mạch điện có dòng điện lớn hơn IF của nó thì diode sẽ chết. Ví dụ diode chỉnh lưu 1n4007 có IF =1A. Xem bảng ở dưới .
+ Điện áp ngược chịu đựng: Khi phân cực ngược, diode sẽ không cho dòng điện đi qua nhưng đồng nghĩa nó phải chịu một điện áp ngược dồn vào giữa hai đầu Katot và Anot. Giả sử bạn có một nguồn điện một chiều có giá trị điện áp khoảng 60V. Bạn chỉ cần cho một diode 1n4001 đấu Anot với (-) nguồn và đấu Katot với (+) nguồn thì diode này sẽ bị phá hủy ngay mặc dù nó không dẫn điện vì phân cực ngược nhưng điện áp ngược chịu đựng của nó chỉ là 50V (xem ở bảng dưới). Điện áp ngược chịu đựng của mỗi diode được ghi trong datasheet và ký hiệu là VRRM
+ Tần số đáp ứng của diode: Mỗi một diode chỉ hoạt động ở một tần số tín hiệu cho phép. Nếu một diode chỉ chịu được ở tần số thấp mà mắc vào mạch điện cao tần thì diode sẽ hỏng.
via GIPHY
