Bài 1: Diode bán dẫn

Báo cáo Thí Ngiệm Điện tử Tương Tự Bài 1 : Diode bán dẫn 1 BÀI 1 : DIODE BÁN DẪN Điểm đánh giá CBGD nhận xét và ký tên Chuẩn bị Lý thuyết Báo cáo kết quả TN Kiểm tra Kết quả PHẦN I : PHẦN CÂU HỎI CHUẨN BỊ Ở NHÀ Căn cứ vào kiến thức đã học ở các môn Điện Tử, Điện Tử 2, Phần Cơ Sở Lý Thuyết gợi ý của Giáo Trình Hướng Dẫn Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự, và cũng nhằm mục đích hiểu kỹ tiến trình thí nghiệm, kiểm chứng bằng thực nghiệm những kiến thức lý thuyết đã học, sinh viên phải chuẩn bị trước ở nhà những kiến thức sau đây trước khi vào Phòng Thí Nghiệm : I.1. Trong phần GTTN hướng dẫn khảo sát đặc tuyến V-A của Diode, nếu diode D1 phân cực nghịch (Phần II.1.1 trang 1.4) nếu ngắn mạch J2 và J4 ta có mạch nguyên lý như hình vẽ. I.2. Trong phần GTTN hướng dẫn khảo sát đặc tuyến V-A của Diode, nếu diode D1 phân cực thuận (Phần II.1.1 trang 1.5) nếu ngắn mạch J1 và J3, SV hãy vẽ mạch nguyên ly, và tính tương tự như câu 1.1. I.3. So sánh điểm giống và khác nhau giữa Diode chỉnh lưu và Diode Zener ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... Giả sữ diode loại Si (Vγ=0,7V), chỉnh nguồn Vcc = 12V. Tính ID , VR, VD ? ................................................................................................. ................................................................................................. ................................................................................................. ................................................................................................. 0 R1 1K Vs 12Vdc D1 Giả sữ diode loại Si, chỉnh nguồn Vcc = 5V. Tính ID , VR, VD ? ........................................................................................... ........................................................................................... ........................................................................................... ........................................................................................... Báo Cáo Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự Bài 1: Diode Bán Dẫn 2 I.4. Dựa vào lý thuyết đã học giải thích nguyên lý hoạt động của các mạch chỉnh lưu ở hình 1-6, 1-7, 1-8 trong phần kiến thức hỗ trợ. Và hãy vẽ dạng sóng vào/ ra của các dạng mạch trên cùng đồ thị (ghi chú đầy đủ). a. Bán kỳ : ......................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... b. Toàn kỳ dùng 2 diode : ................................................................................................................. ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... c. Chỉnh lưu cầu ................................................................................................................................. ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... I.5. Cho mạch chỉnh lưu toàn kỳ như hình vẽ dưới, biết Diode lọai Si (Vγ=0,7V). Tín hiệu vào của mạch có dạng Vs = 220[V] sin100Πt, tỉ số biến thế 10:1 Bán kỳ Toàn kỳ dùng 2 diode Cầu 4 diode Vs = 220[V] sin100Πt 10:1 R1 1k C 100uF ~ ~ +- BRIDGE Vi Vo Báo cáo Thí Ngiệm Điện tử Tương Tự Bài 1 : Diode bán dẫn 3 a. Trong trường hợp chưa có tụ C và điện trở tải R, hãy vẽ dạng sóng vào / ra trên cùng đồ thị. Xác định điện áp đỉnh (Vpp), tần số (fin- fout ) của ngõ vào Vi – ngõ ra Vo. b. Khi có tụ C và tải R, hãy vẽ và tính biên độ điện áp điện áp ngõ vào/ ra trên cùng đồ thị. Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch. ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... I.6. Trình bày nguyên lý của mạch nhân áp ở hình mạch A1-4. ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... I.7. SV hãy tra cứu IC LM 7805 và LM317 trên địa chỉ www.alldatasheet.com để biết các thông số kỹ thuật trước khi vào thí nghiệm. LM 7805 LM 317 Vin = ………………………………………… Vin = …………………………………………. Vout = ……………………………………… Vout = ……………………………………… Iout = ………………………… Iout = ………………………………………. 4a 4b Báo Cáo Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự Bài 1: Diode Bán Dẫn 4 PHẦN II : GHI NHẬN VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ Phần này bao gồm các kết quả và số liệu thu nhận được từ thực nghiệm của Phần II : Tiến Trình Thí Nghiệm (trong Giáo Trình Thí Nghiệm) và nhận xét của sinh viên khi đối chiếu với lý thuyết đã học. II.1. KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A CỦA DIODE: II.1.1. Phân cực nghịch diode: II.1.1.A. Mạch thí nghiệm: ( Vẽ lại mạch ở dạng sơ đồ nguyên lý.) II.1.1.B. Kết quả thí nghiệm: Bảng A1-1 Thông số cần đo Giá trị điện áp nguồn VS (Volt) Vcc = 12V Vcc = 10V Vcc = 8V Vcc = 6V Vcc = 4V Điện áp giữa 2 đầu diode D1 : VD1 (V) Dòng qua diode D1 : ID1 (mA) II.1.1.C. Vẽ kết quả thí nghiệm D1 phân cực nghịch trên phần tư thứ III. II.1.1.D. Trả lời câu hỏi hoặc chọn câu trả lời đúng nhất : ♦ Trong quá trình thí nghiệm, việc điều chỉnh biến trở nguồn để ............................................ ♦ Từ kết quả nhận được diode trong tình trạng phân cực Thuận Nghịch ♦ Kết quả thí nghiệm có cung cấp giá trị điện áp đánh thủng của diode không? ..................... ............................................................................................................................................... II.1.2. Phân cực thuận diode: II.1.2.A. Mạch thí nghiệm: ( Vẽ lại mạch ở dạng sơ đồ nguyên lý.) ID ( mA) VD ( V) II III I IV 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Báo cáo Thí Ngiệm Điện tử Tương Tự Bài 1 : Diode bán dẫn 5 II.1.2.B. Kết quả thí nghiệm: Bảng A1-2 Thông số cần đo Giá trị điện áp nguồn Vcc (Volt) 0,2 V 0,4 V 0,6 V 0,8 V 1V 2V 3V 4V 5V Điện áp giữa hai đầu D1 : VD1 (V) Dòng qua diode ID1 (mA) II.1.2.C. Vẽ kết quả thí nghiệm D1 phân cực thuận trên cùng đồ thị ở câu I.1c (vẽ ở phần tư thứ II) II.1.2.D. Trả lời câu hỏi hoặc chọn câu trả lời đúng nhất : ♦ Trong quá trình thí nghiệm, việc điều chỉnh biến trở nguồn để ......... ...................................... ♦ Từ kết quả nhận được diode trong tình trạng phân cực Thuận Nghịch ♦ Giải thích giá trị điện áp nhận được khi điện áp nguồn thay đổi rất bé trong khi dòng điện tương ứng lại thay đổi lớn: ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ♦ Khi ID > 0,1mA, giá trị điện áp ngưỡng dẫn của diode D1: Vγ =............ ♦ Đây là diode loại: Si Ge II.2. KHẢO SÁT ĐẶC TUYẾN V-A DIODE ZENER: II.2.1. Phân cực nghịch diode zener D3: II.2.1.A. Mạch thí nghiệm: ( Vẽ lại mạch ở dạng sơ đồ nguyên lý.) II.2.1.B. Kết quả thí nghiệm: Bảng A1-3 Thông số cần đo Giá trị điện áp nguồn VCC (Volt) 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V 12V Điện áp giữa hai đầu D3 : VD3 (V) Dòng qua diode D3 : ID3 (mA) II.2.1.C. Vẽ kết quả thí nghiệm D3 phân cực nghịch trên cùng đồ thị ở câu I.1c trên phần tư thứ III (bằng màu mực khác để phân biệt với D1) II.2.1.D. Trả lời câu hỏi hoặc chọn câu trả lời đúng nhất: ♦ Giải thích giá trị điện áp nhận được khi điện áp nguồn thay đổi rất bé trong khi dòng điện tương ứng lại thay đổi lớn: ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... Giá trị điện áp ngưỡng dẫn của D3 khi phân cực nghịch Vz = ……………… Vz chính là điện áp ……………… ♦ Từ kết quả nhận được tính hệ số ổn áp β% của diode thí nghiệm theo biểu thức: Báo Cáo Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự Bài 1: Diode Bán Dẫn 6 β = öùngtöông vaøo ngoõ theá ñieän ñoåi thay trò giaù zener treân ñoåi thay trò giaù = vao z U U Δ Δ = ………………………………………% II.2.2. Phân cực thuận diode Zener: II.2.2.A. Mạch thí nghiệm: ( Vẽ lại mạch ở dạng sơ đồ nguyên lý.) II.2.2.B. Kết quả thí nghiệm: Bảng A1- 4 Thông số cần đo Giá trị điện áp nguồn Vcc (Volt) 0,2 V 0,4 V 0,6 V 0,8 V 1V 2V 3V 4V 5V Điện áp giữa hai đầu D3 : VD3 (V) Dòng qua diode ID3 (mA) II.2.2.C. Vẽ kết quả thí nghiệm D3 phân cực thuận trên cùng đồ thị ở câu I.1c trên phần tư thứ II (bằng màu mực khác để phân biệt với D1) II.2.2.D. Trả lời câu hỏi hoặc chọn câu trả lời đúng nhất: ♦ Khi ID > 1mA hãy cho biết giá trị ngưỡng dẫn của D3 khi phân cực thuận Vγ = …… II.3. KHẢO SÁT LED ( DIODE PHÁT QUANG): II.3.1. Mạch thí nghiệm: II.3.2. Kết quả thí nghiệm: Bảng A1- 5 Thông số cần đo Trạng thái LED Điểm bắt đầu sáng Điểm sáng trung bình Điểm sáng rõ Giá trị điện áp nguồn VS (V) Điện áp giữa hai đầu Led : Vled (V) Dòng qua LED : Iled (mA) II.3.3. Trả lời câu hỏi: - Điều kiện để LED sáng là: - Dòng tối thiểu để LED sáng:ID =................................... - Điều kiện phân cực: .................................................... - Điện áp đo được trên LED khi LED sáng:VD= ........... II.4. SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU: II.4.1. Mạch thí nghiệm: Vẽ lại sơ đồ nguyên lý của các mạch: - Chỉnh lưu bán kỳ - Toàn kỳ (dùng 2 diode) - Toàn kỳ (dùng 4 diode) - Báo cáo Thí Ngiệm Điện tử Tương Tự Bài 1 : Diode bán dẫn 7 Mạch chỉnh lưu bán kỳ Mạch chỉnh lưu toàn kỳ (dùng 2 diode) Mạch chỉnh lưu toàn kỳ (dùng 4 diode) II.4.2. Kết quả thí nghiệm: - Vẽ dạng sóng vào/ ra của 3 dạng mạch trên (ghi chú đầy đủ) II.4.3. Đo các thông số yêu cầu ghi kết qủa vào bảng A1-6 : Bảng A1- 6 Chỉnh lưu bán kỳ Chỉnh lưu toàn kỳ 2 diode Chỉnh lưu cầu Ngõ vào A Ngõ ra T Ngõ vào A Ngõ ra T Ngõ vào C Ngõ ra T VA fA VT fT VODC VA fA VT fT VODC VC FC VT fT VODC II.4.4. Dựa vào dạng sóng vào /ra và kết quả ở bảng A6, trả lời các câu hỏi: ♦ Giải thích sự khác nhau về dạng sóng vào/ ra và sự chênh lệch điện thế đỉnh của mạch chỉnh lưu bán kỳ và toàn kỳ dùng 4 diode. Chỉnh lưu bán kỳ Chỉnh lưu toàn kỳ (2 diode) Chỉnh lưu cầu (4 diode) Báo Cáo Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự Bài 1: Diode Bán Dẫn 8 Về dạng sóng vào/ra: ............................................................................................................... .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. Về sự chênh lệch điện thế đỉnh: ............................................................................................... .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ♦ Nhận xét về biên độ và góc pha của hai ngõ vào A, B của mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode. Đặc điểm mass ngõ vào và mass ngõ ra? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ♦ So sánh giá trị dòng điện đo được trong 2 trường hợp chỉnh lưu bán kỳ và chỉnh lưu toàn kỳ dùng 2 diode. Giải thích? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. II.5. MẠCH LỌC: II.5.1. Mạch thí nghiệm: ( Vẽ lại mạch ở dạng sơ đồ nguyên lý cho từng kiểu : 5 kiểu) II.5.2. Kết quả thí nghiệm: - Dạng sóng vào / ra của mạch cho từng kiểu (Vẽ trên cùng trục tọa độ, chọn màu khác nhau cho từng kiểu mạch, tìm sự khác biệt và giải thích) Bảng A1-7 Kiểu Nội dung J1 J2 J3 J4 J5 J6 Vm VR (Răng cưa) VDC 1 Không tải ra 1 0 1 0 0 0 2 Có tải 1 0 1 0 1 0 3 Có tải 1K 1 0 1 0 0 1 4 Tăng tụ lọc 1 1 1 0 0 1 5 Bộ lọc hình π 1 1 0 1 0 1 Báo cáo Thí Ngiệm Điện tử Tương Tự Bài 1 : Diode bán dẫn 9 II.5.3. Phần giải thích kết qủa của 5 trường hợp trên.: .................................................................................................................................................. .......................................................................................................................... ........................ .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. II.6. MẠCH NHÂN ÁP: II.6.1. Mạch thí nghiệm: ( Vẽ lại mạch ở dạng sơ đồ nguyên lý) ♦ Vẽ dạng sóng đo tại A (VA-GND), C (VT-GND) trên cùng đồ thị. Báo Cáo Thí Nghiệm Điện Tử Tương Tự Bài 1: Diode Bán Dẫn 10 II.6.2. Kết quả thí nghiệm: Đo điện áp tại A (VA) = ............... Dùng VOM đo điện áp tại C (VC) = ............... II.6.3. Dựa vào nguyên lý hoạt động của mạch, giải thích kết qủa: ................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................. II.7. MẠCH ỔN ÁP DÙNG LM7805: 1. Chỉnh biến trở P1 để thay đổi điện áp vào của 7805 (chân P) khoảngVi = 8,5V. Xác định Vo = …………, quan sát dạng sóng ra. 2. Thay đổi biến trở để có các giá trị điện áp như bảng A 1-8. Đo Vo của 7805. Bảng A1-8 Thông số cần đo Giá trị điện áp Vin (Volt) của 7805 10V 8V 7V 6V 5V Điện áp ra Vout (V) 3. Dựa vào bảng kết qủa A1-8, cho biết ở điện áp vào Vi = ………. thì điện áp ra Vo không còn ổn định nữa? 4. Chỉnh biến trở P1 để thay đổi điện áp vào của 7805 (chân P) khoảng Vi = 8,5V Ngắn mạch J3 để đổi tải R3 = 51Ω/ 1W. Xác định Vo = …………, quan sát dạng sóng ra. Nhận xét? ................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. II.8. MẠCH ỔN ÁP DÙNG LM317: 1. Đo điện áp vào của LM 317 Vin = ……….. 2. Chỉnh biến trở ADJ P2 (Adjust) để thay đổi điện áp ra của LM317, ghi kết quả đo Vo của LM 317. Bảng A1-9 Thông số cần đo Giá trị điện áp VADJ (Volt) của LM317 Điện áp ra Vout (V) của LM317 3. Dựa vào bảng kết qủa A1- 8, viết công thức tính vo theo vi? ................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................