Điốt bán dẫn là gì?

Câu hỏi: Điốt bán dẫn là gì?

A. Dùng để điều khiển thiết bị điện

B. Dùng trong mạch chỉnh lưu có điều khiển

C. Khuếch đại tín hiệu, tạo sóng, tạo xung

D. Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Câu trả lời:

Đáp án D. Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Cùng trường ĐH KD & CN Hà Nội tìm hiểu thêm về điốt bán dẫn:

1. Tổng quan về Diode bán dẫn

Diode bán dẫn (gọi tắt là Diode) là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho dòng điện đi qua nó theo một chiều và không theo chiều ngược lại.

Diode là thiết bị bán dẫn đầu tiên. Khả năng chỉnh lưu của tinh thể được phát hiện vào năm 1874 bởi nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun. Các điốt bán dẫn đầu tiên được phát triển vào khoảng năm 1906 được làm từ các tinh thể của các khoáng chất như galena. Ngày nay hầu hết các điốt được làm bằng silicon, nhưng các chất bán dẫn khác như selen hoặc germani đôi khi cũng được sử dụng.

Điốt bán dẫn, loại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, là mẫu vật liệu bán dẫn tinh thể có cấu trúc pn nối với hai chân đầu ra là cực dương và cực âm.

2. Phân loại Điốt bán dẫn

Mặc dù hầu hết chúng ta thường sử dụng điốt bán dẫn, nhưng trên thực tế có một số loại điốt khác có thể kể đến:

– Diode chỉnh lưu thông thường

– Điốt Zener

– Điốt tín hiệu

– Schottky. điốt

– Điốt quang

– Đèn LED (điốt phát quang)

– Điốt laze

3. Cấu trúc của Diode bán dẫn

Điốt bán dẫn thường có nguyên lý cấu tạo chung là khối bán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N và nối với hai chân ra là cực dương và cực âm.

Nguyên lý làm việc

Khối bán dẫn P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N, các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N. Đồng thời khối P nhận thêm êlectron (điện). điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu lỗ trống và thừa electron) trong khi khối N tích điện dương (thiếu electron và thừa lỗ trống).

Tại ranh giới của hai mặt của đường giao nhau, một số điện tử bị hút vào các lỗ trống, và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp để tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng tạo thành điện áp tiếp xúc.

Điện tích âm của khối P và điện tích dương của khối N tạo thành một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế tiếp xúc (UTX). Điện trường do hiệu điện thế tạo ra có hướng từ khối N sang khối P nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ khi hai khối bán dẫn ghép lại với nhau thì chuyển động khuếch tán dừng lại và vẫn tồn tại. ở điện áp tiếp xúc. Bây giờ chúng ta nói rằng tiếp điểm PN ở trạng thái cân bằng. Điện áp tiếp xúc cân bằng là khoảng 0,6V đối với điốt Si và khoảng 0,3V đối với điốt Ge. Điện áp bên ngoài đối diện với điện áp cảm ứng tạo ra dòng điện.

Hai mặt tiếp giáp là vùng mà electron và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên ở vùng này thường xảy ra hiện tượng tái tổ hợp để tạo thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy, vùng biên giới ở hai phía tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. Vùng này không dẫn điện tốt, trừ khi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của diode. Điện áp ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc thì ngăn cản dòng điện

Nếu điện áp bên ngoài được đặt ngược lại với điện áp tiếp giáp, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị cản trở bởi điện áp cảm ứng nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp ngoài cùng chiều với điện áp cảm ứng thì sự khuếch tán của êlectron và lỗ trống càng bị kìm hãm và vùng nghèo trở nên nghèo hơn đối với các hạt dẫn điện tự do. Nói cách khác điốt chỉ cho phép dòng điện chạy qua nó khi điện áp được đặt theo một hướng nhất định.

4. Phân cực chuyển tiếp cho Diode.

Khi ta đặt điện áp dương (+) vào anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào catốt (vùng bán dẫn N), thì dưới tác dụng của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại. , khi hiệu điện thế giữa hai cực đạt 0,6V (với Diode loại Si) hoặc 0,2V (với Diode loại Ge) thì diện tích cách điện giảm về không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng hiệu điện thế nguồn thì cường độ dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng hiệu điện thế giữa hai đầu Diode không tăng (vẫn ở mức 0,6V).

Kết luận: Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận

5. Phân cực ngược cho Diode.

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) cho Katốt (bán dẫn N), nguồn (-) cho Anode (bán dẫn P), dưới tác dụng của điện áp ngược, miền cách điện rộng hơn và ngăn cản dòng điện đi qua qua chỗ nối diode chịu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đứt

Diode chỉ cháy khi điện áp phân cực ngược tăng> = 1000V

6. Diode. phương pháp đo kiểm tra

Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω, đặt hai dây dẫn thử vào hai điốt, nếu:

Đo chiều thuận của que đen vào Cực dương, que đỏ vào Katốt => kim lên, chiều ngược lại đo kim không lên => Điốt tốt.

Nếu đo cả hai kim lên = 0Ω => Diode bị chập.

Nếu đo theo chiều thuận mà kim không lên => diode bị hỏng.

Trong phép đo trên, Diode D1 tốt, Diode D2 bị chập và D3 bị hỏng

Nếu bạn đặt thang đo 1KΩ và đo lại vào diode kim, nó vẫn lên một chút, diode được phát hiện.

7. Ứng dụng của Diode bán dẫn

Do tính chất dẫn điện một chiều nên diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu từ AC sang DC, mạch tách sóng, mạch chân phân cực áp cho transistor hoạt động.

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Lớp 12, Vật lý 12