Bài Tập Môn Cấu Kiện Điện Tử Họ tên : Hoàng Ngọc Phú Lớp D11CQVT02 Mã số sinh viên : N112101104 Phần tập Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ Câu 1: Các cách phân loại cấu kiện điện tử: − Phân loại dựa đặc tính vật lý gồm loại: cấu kiện điện tử thông thường cấu kiện quang điện tử − Phân loại dựa theo lịch sử phát triển công nghệ điện tử gồm loại: cấu kiện điện tử chân khơng, cấu kiện điện tử có khí, cấu kiện điện tử bán dẫn, cấu kiện vi mạch cấu kiện nano − Phân loại dựa chức xử lý tín hiệu gồm loại: cấu kiện điện tử tương tự cấu kiện điện tử số − Phân loại dựa vào ứng dụng cấu kiện điện tử gồm loại: cấu kiện điện tử thụ động cấu kiện điện tử tích cực Câu 2: Các tính chất vật lý- điện chất cách điện: − Tính chất vật lý: Chất cách điện có điện trở suất cao vào khoảng 10 7: 1017 Ωm nhiệt độ phòng Chất cách điện gồm phần lớn vật liệu vơ hữu Chúng thể khí, thể lỏng thể rắn − Tính chất điện: Độ thẩm thấu điện tương đối( KH: ε): biểu thị khả phân cực chất điện môi Cd C0 ε= Độ tổn hao điện môi( Pa): cơng suất điện chi phí để làm nóng chất điện mơi đặt điện trường Pa = U2ωCtgδ Độ bền điện chất điện môi( E d.t): 1 Ed.t = U dt d Nhiệt độ chịu đựng: nhiệt độ cao mà chất điện mơi giữ tính chất lý hóa Dịng điện chất điện mơi( I): gồm dòng điện: dòng điện chuyển dịch dòng điện rò I = IC.M + Irò Điện trở cách điện chất điện môi: xác định theo trị số dòng điện rò U I − ΣI CM Rc đ = Câu 3: Thông thường chất cách điện chia làm loại chất điện môi thụ động chất điện mơi tích cực Chất điện mơi thụ động gọi vật liệu cách điện vật liệu tụ điện Chất điện mơi tích cực vật liệu điều khiển như: Về điện trường gồm có: gốm, thủy tinh… Về học có chất áp điện thạch anh áp điện Về ánh sáng có chất huỳnh quang Electric hay châm điện vật chất có khả giữ phân cực lớn lâu dài Câu 4: Các tính chất vật lý- điện chất dẫn điện là: Tính chất vật lý: vật liệu có độ dẫn điện cao Điện trở suất chất dẫn điện nằm khoảng 10-8: 10-5Ωm Trong tự nhiên chất dẫn điện chất rắn, chất lỏng chất khí Tính chất điện: Điện trở suất: ρ=R S l [ Ω.mm]; [μΩ] Hệ số nhiệt điện trở suất( α): biểu thị thay đổi điện trở suất nhiệt độ thay đổi 1˚C Khi nhiệt độ tăng điện trở suất tăng lên theo quy luật: ρt = ρ0(1 + αt) Hệ số dẫn nhiệt( λ): lượng nhiệt truyền qua diện tích bề mặt S thời gian t là: 2 λ Q= ∆T St ∆l Công thoát điện tử kim loại (E w): lượng cần thiết cấp thêm cho điện tử để khỏi bề mặt kim loại Điện tiếp xúc: EAB= Ew2 – Ew1 Câu 5: Chất dẫn điện chia làm loại chất dẫn điện có điện trở suất cao chất dẫn điện có điện trở suất thấp Chất dẫn điện có điện trở suất thấp( hay độ dẫn điện cao) thường dùng làm vật liệu điện Vd: bạc( Ag)… Chất dẫn điện có điện trở suất cao: hợp kim có điện trở suất cao dùng để chế tạo dụng cụ đo điện, điện trở, biến trở, dây may so, thiết bị nung nóng điện Vd: Manganhin… Câu 6: Những yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện chất bán dẫn là: nhiệt độ nồng độ tạp chất có chất bán dẫn Câu 7: Trong chất bán dẫn chỉ có loại tinh thể nên nồng độ electron lỗ trống Câu 8: Chất bán dẫn tạp loại N( chất bán dẫn tạp loại cho): Ta thêm tạp chất ngun tố thuộc nhóm bảng tuần hồn Mendeleep vào chất bán dẫn Gecmani( Ge) Silic( Si) nguyên chất Các nguyên tử tạp chất thay số nguyên tử Ge( Si) mạng tinh thể đưa điện tử điện tử hóa trị tham gia vào liên kết cộng hóa trị với nguyên tử Ge( Si) bên cạnh, điện tử thứ thừa nên liên kết mạng tinh thể yếu Muốn giải phóng điện tử thứ thành điện tử tự ta chỉ cần cung cấp lượng nhỏ khoảng 0,01eV cho Ge 0,05eV cho Si Các tạp chất hóa trị gọi tạp chất cho điện tử ( Donor) hay tạp chất N Đặc điểm chất bán dẫn tạp loại N là: nồng độ hạt dẫn điện tử ( n n) nhiều nhiều nồng độ lỗ trống pn điện tử gọi hạt dẫn đa số, lỗ trống gọi hạt dẫn thiểu số nn >> pn Câu 9: Chất bán dẫn tạp loại P ( chất bán dẫn tạp loại nhận): ta đưa tạp chất nguyên tố thuộc nhóm bảng tuần hồn Mendeleep vào chất bán dẫn nguyên tính Gecmani (hoặc Silic) Nguyên tử tạp chất đưa điện tử hóa trị tạo liên kết cộng hóa trị với nguyên tử Ge (hoặc Si) bên cạnh mối liên kết thứ để trống Điện tử mối liên kết gần nhảy sang để hồn chỉnh mối liên kết thứ để dở Nguyên tử tạp chất vừa nhận thêm điện tử trở thành ion âm ngược lại ngun tử chất vừa có điện tử chuyển tạo lỗ trống dãy hóa trị Các tạp chất hóa trị gọi tạp chất nhận điện tử ( Acceptor) hay tạp chất loại P Đặc điểm tạp chất loại P là: tăng nồng độ tạp chất nhận nồng độ lỡ trống tăng lên dải hóa trị, nồng độ điện tử tự dải dẫn không tăng Vậy chất bán dẫn loại có lỡ trống hạt dẫn đa số điện tử hạt dẫn thiểu số P p >> Pn 3 Câu 10: Chất bán dẫn quang điện có đặc điểm khác với chất bán dẫn thông thường là: chất bán dẫn quang vật bán dẫn có cấu trúc điện tử đặc biệt để xạ quang từ q trình tái hợp hợp dẫn( biến đổi điện sang quang) hấp thụ quang để tạo hạt dẫn điện( biến đổi điện sang quang) Câu 11: Các tính chất vật liệu từ là: Độ từ thẩm tương đối(μr) Từ trở( RM) Tổn hao từ trễ Câu 12: Vật liệu từ chia làm loại: vật liệu từ cứng vật liệu từ mềm Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao lực kháng từ nhỏ( H c nhỏ μ lớn) Vd: sắt, hợp kim sắt- silic… Vật liệu từ cứng có độ từ thẩm nhỏ lực kháng từ cao( H c lớn μ nhỏ) Vd: Ferit… Câu 13: Câu 14: Những tính chất đặc biệt thạch anh áp điện là: Câu 15: B Câu 16: D Câu 17: B Chương 2: CÁC CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG Câu 1: Các tham số điện trở là: Tỷ số điện trở dung sai: Tỉ số điện trở tham số tính theo cơng thức: ρ R= l S Dung sai hay sai số điện trở biểu thị mức độ chênh lệch trị số thực tế điện trở so với trị số danh tính tính theo % 4 Rt t − Rd d 100% Rd d Công suất tiêu tán danh định (Pt.tmax): công suất cao mà điện trở chịu đựng điều kiện bình thường, làm việc thời gian dài không bị hỏng Pt.tmax=RI2max= U max R Hệ số nhiệt điện trở TCR: biểu thị thay đổi trị số điện trở theo nhiệt độ môi trường TCR= ∆R 10 R ∆T Câu 2: Cách phân loại điện trở ứng dụng: Phân loại điện trở có nhiều cách Thơng dụng phân chia điện trở thành hai loại: điện trở có trị số cố định điện trở có trị số thay đổi được( hay biến trở) Điện trở có trị số cố định thường phân loại theo vật liệu cản điện như: điện trở than, điện trở than nhiệt giải than màng, điện trở dây quấn, điện trở màng kim, điện trở cermet Điện trở có trị số thay đổi được: có hai dạng: dạng kiểm sốt dịng cơng suất lớn dùng dây quấn, chiết áp Ứng dụng: ứng dụng điện trở đa dạng: để giới hạn dòng điện, tạo sụt áp, dùng để phân cực, làm gánh mạch, chia áp, định số thời gian,… Câu 3: Các tham số tụ điệlà: Trị số dung lượng dung sai: Trị số dung lượng (C): trị số dung lượng tỉ lệ với tỉ số diện tích hữu dụng bàn cực S với kgoảng cách cực C= ε rε S d Dung sai tụ điện: tham số chỉ độ xác trị số dung lượng thực tế so với trị số danh định 5 Điện áp làm việc: điện áp cự đại cung cấp cho tụ điện thường thể thuật ngữ “ điện áp làm việc chiều” Hệ số nhiệt: đánh giá thay đổi trị số nhiệt dung nhiệt độ thay đổi TCC= ∆C 10 C ∆T [ppm/0C] Câu 4: Các cách phân loại tụ điện: có cách: Tụ điện có trị số điện dung cố định Vd: tụ mica, tụ gốm… Tụ điện có trị số điện dung thay đổi Vd: tụ Trimcap… Câu 5: Định nghĩa cuộn cảm: cấu kiện điện tử dùng để tạo thành phần cảm kháng mạch XL= 2πfL=ωL (Ω) Các tham số cuộn cảm: Điện cảm cuộn dây ( L): L= μrμ0.N2 S l Hệ số phẩm chất cuộn cảm( Q): Một cuộn cảm thực có dịng điện chạy qua ln có tổn thất, cơng suất điện tổn hao để làm nóng cuộn dây Các tổn thất biểu thị điện trở Rs nối tiếp với cảm kháng XL cuộn dây XL RS Q= Câu 6: Đặc điểm cuộn dây lõi khơng khí là: Điện cảm phải ổn định tần số làm việc Hệ số phẩm chất cao tần số làm việc Điện dung riêng nhỏ Hệ số nhiệt điện cảm thấp Kích thước giá thành phải hợp lí Phạm vi sử dụng cuộn dây lõi khơng khí: thường gặp cuộn cộng hưởng làm việc tần số cao siêu cao 6 Câu 7: Đặc điểm cuộn cảm lõi Ferit: cuộn dây làm việc tần số cao trung tần Lõi Ferit có nhiều hình dạng khác như: thanh, ống, hình chữ E, chữ C,… Lõi cuộn dây chế tạo để điều chỉnh vào khỏi cuộn dây, Như cuộn cảm cuôn dây thay đổi Tuỳ thuộc vào độ dày sợi dây sử dụng vào kích thước vật lý cuộn dây dịng điện cực đại khoảng từ 50mA đến 1A Câu 8: Các đặc tính cuộn dây lõi sắt từ: Lõi cuộn dây thường sắt- silic sắt- niken tuỳ theo mục đích ứng dụng Đây cuộn dây làm việc tần số thấp Dây quấn dây đồng tráng men cách điện, quấn thành nhiều lớp tẩm chống ẩm sau quấn Giá trị cảm ứng cuộn dây nằm khoảng từ 50mH đến 20H với dòng điện chiều đến 10A điện áp cách điện đến 1000V Câu 9: Biến áp thiết bị gồm hay nhiều cuộn dây ghép hỗ cảm với để biến đổi điện áp Cuộn dây đấu vào nguồn cuộn sơ cấp, cuộn dây khác đấu vào tải tiêu thụ lượng điện cuộn thứ cấp Các tham số biến áp: Hệ số ghép biến áp K: số lượng từ thông liên kết từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp định nghĩa hệ số ghép biến áp K M L1 L2 K= Điện áp cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp: điện áp cảm ứng cuộn sơ cấp thứ cấp quan hệ theo tỉ số: Dòng điện sơ cấp dòng điện thứ cấp: tỉ số dòng điện cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp tỉ số nghịch đảo điện áp cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp, nên biến áp tăng áp biến áp hạ dòng ngược lại Hiệu suất biến áp: biến áp thực có tổn thất nên người ta đưa thông số hiệu suất biến áp 7 P2 P2 100% = 100% P P + Ptonthat 1 Η= Câu 10: Biến áp cộng hưởng: Đây biến áp cao tần( dùng trung tần cao tần) có lõi khơng khí sắt bụi ferit Các biến áp ghép lỏng có tụ điện mắc cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp để tạo cộng hưởng đơn Thông thường tần số cộng hưởng thay đổi cách điều chỉnh vị trí lõi bao lõi Nếu dùng hai tụ điện mắc hai cuộn dây hai bên ta có cộng hưởng kép cộng hưởng lệch Để mở rộng dải thông tần, ta dùng điện trở đệm mắc song song với mạch cộng hưởng Lúc độ chọn lọc tần số mạch Thiết kế biến áp cộng hưởng phải xét đến mạch cụ thể, đặc tính linh kiện tích cực phải liên hệ đến điện cảm rò điện dung phân tán cuộn dây Câu 11: Các yêu cầu điện áp biến áp âm tần: Biến áp âm tần biến áp thiết kế để làm việc dải tần số âm khoảng từ 20Hz đến 2000Hz Do biến áp dùng để biến đổi điện áp mà không gây méo dạng sóng suốt dải tần số âm thanh, dùng để ngăn cách điện chiều mạch với mạch khác, để biến đổi tổng trở, để đảo pha… Các yếu tố ảnh hưởng đến biến áp âm tần cần ý: đáp ứng tần số khả truyền tải công suất Câu 12: Đặc điểm biến áp nguồn: - Điện cảm cuộn sơ cấp cao - Hệ số ghép K cao Câu 13: D Câu 14: D Câu 15: C Chương 3: ĐIỐT BÁN DẪN Câu 1: Các tham số tiếp xúc P- N trạng thái cân là: lớp tiếp xúc có bề dày ký hiệu d, điện trở lớp tiếp xúc kí hiệu RP/N, cường độ điện trường tiếp xúc kí hiệu E 0( hay cịn gọi hàng rào năng) tương ứng với có hệ số tiếp xúc V 8 Câu 2: Các tượng vật lý xảy tiếp xúc P-N phân cực thuận phân cực ngược là: Phân cực thuận: chiều tác dụng điện trường ngược lại với chiều tác dụng điện trường tiếp xúc lớp tiếp xúc P-N nên lúc lớp tiếp xúc P-N khơng cịn trạng thái cân động Điện trường lớp tiếp xúc giảm xuống, hàng rào giảm xuống lượng điện trường ngồi Do phần lớn hạt dẫn đa số dễ dàng khuếch tán qua tiếp xúc P-N, kết dòng điện qua tiếp xúc tăng kên Khi điện áp thuận có giá trị xấp xỉ với V 0, dòng điện chạy qua tiếp xúc P-N thực khống chế điện trở thuận tiếp xúc kim loại điện trở khối tinh thể.Do đặc tuyến Vôn- Ampe gần giống đường thẳng Phân cực ngược: điện áp tạo điện trường chiều với điện trường tiếp xúc E 0, làm cho điện trường lớp tiếp xúc tăng lê, hàng rào cao Các hạt dẫn đa số khó khuếch tán qua vùng điện tích khơng gian, làm cho dòng điện khuếch tán qua tiếp xúc P-N giảm xuống so với trạng thái cân Đồng thời , điện trường lớp tiếp xúc tăng lên thúc đẩy q trình chuyển động trơi hạt dẫn thiểu số tạo nên dịng điện trơi có chiều từ bán dẫn N sang bán dẫn P Câu 3: cấu tạo nguyên lý hoạt động điốt bán dẫn là: Cấu tạo: Điốt bán dẫn cấu kiện gồm có tiếp xúc P-N hai chân cực anốt( kí hiệu A) catốt( kí hiệu K) Anốt nối với bán dẫn P, catốt nối với bán dẫn N, bọc vỏ bảo vệ kim loại nhựa tổng hợp Nguyên lý hoạt động: hoạt động điốt dựa tính dẫn điện chiều tiếp xúc P-N Khi đưa điện áp ngồi có cực dương vào anốt, âm vào catốt( UAK > 0) điốt dẫn điện mạch có dịng điện chạy qua lúc tiếp xúc P-N phân cực thuận Khi điện áp ngồi có cực âm đưa vào anốt, cực dương đưa vào catốt( UAK 0, dịng điện tính theo cơng thức: IC = βIB + (β + 1)ICBo U CE Nếu tăng điện áp mạch lên đặc tuyến khơng nằm ngang mà dốc U CE < U BE nghiêng Khi giảm giá trị điện áp mạch tiếp xúc góp TC phân cực thuận Lúc tranzito làm việc chế độ bão hòa ……………………………………………………………………………………………… Câu 19: Câu 20: C Câu 21: A Chương 6: CẤU KIỆN THYRISTO Câu 1: Cấu tạo thyristo: gồm lớp bán dẫn P N xếp theo kiểu P-N-P-N Ba chân cực kí hiệu chữ A-anot, K- catot G-cực điều khiển Cực anot nối với phần bán dẫn P trước, catot nối với phần bán dẫn N2 sau, cực điều khiển G thường nối với phần bán dẫn P Nguyên lý hoạt động: + Khi cực điều khiển G để hở: đặt điện áp nguồn cung cấp U AK vào anot catot để phân cực cho SCR lúc coi điot: Khi phân cực ngược tiếp xúc T1 T3 phân cực ngược, T2 phân cực thuận nên qua SCR chỉ có dịng điện ngược nhỏ Nếu tăng UAK lên cao đến điện áp đánh thủng tiếp xúc T T3 tượng đánh thủng kiểu thác lũ Nếu xảy hinệ tượng coi SCR hỏng Khi phân cực thuận tiếp xúc T T3 phân cực thuận, tiếp xúc T2 phân cực ngược SCR chỉ có dòng điện ngược nhỏ Nếu tăng dần điện áp phân cực thuận lên đến điện áp đánh thủng tiếp xúc T dịng điện qua SCR tăng vọt Lúc ba tiếp xúc P-N coi phân cực thuận, điện trở chúng nhỏ làm cho sụt áp SCR giảm hẳn xuống Như vậy, SCR dẫn điện dịng điện qua khơng thể khống chế SCR mà hạn chế nhờ điện trở mắc mạch + Khi ta đưa dòng điện điều khiển vào cực điều khiển: làm tăng hệ số α mà khơng phụ thuộc vào điện áp dịng điện Như vậy, dịng I G có tác dụng gia tăng hạt dẫn thiểu số cho lớp bán dẫn P2 tiếp xúc T2 thông sớm Tùy theo trị số dòng I G mà điện áp đánh thủng tiếp xúc T2 trị số dịng điện trì IH thay đổi Khi IG có giá trị lớn UB0 nhỏ IH nhỏ Câu 2: Đặc tuyến Vơn-ampe SCR: SCR dẫn dù ta cắt dịng điện điều khiển I G, tiếp tục dẫn điện Khi SCR dẫn điện ta gọi khởi động SCR chỉ ngừng dẫn dòng điện bị giảm xuống mức IH điện áp đặt lên SCR nửa chu kỳ âm Khi SCR ngừng dẫn, muốn hoạt động trở lại ta phải kích hoạt động cho Câu 3: Điều kiện để SCR dẫn điện: ta dùng dòng điện I G hiệu ứng nhỏ để kích khởi động SCR Câu 4: Cấu tạo nguyên lý hoạt động triac là: triac cấu kiện có ba chân cực dẫn điện hai chiều Các chân cực gọi đầu MT 1, MT2 cực điều khiển G Triac cấu tạo từ lớp bán dẫn xếp theo trật tự N-P-N-P-N cho tạo cấu trúc hai SCR đấu song song ngược chiều Việc kích cho triac dẫn điện thực bốn cách thơng thường người ta sử dụng cách nhạy MT2 dương MT1 cực G dương MT1 MT2 cực G MT1 Khi triac dẫn điện, muốn ngừng dẫn ta phải giảm dịng điện qua xuống giá trị dịng điện trì IH dùng ngắt điện Việc cho triac ngừng dẫn khó khăn SCR dẫn điện hai chiều Câu 5: Câu 6: Cấu tạo nguyên lý hoạt động điac: diac cấu kiện lớp bán dẫn có hai chân cực A A2 Cấu trúc điac giống triac cực điều khiển G nên điac dẫn điện hai chiều Do khơng có cực điều khiển nên việc kích mở cho điac thực cách nâng cao điện áp đặt vào hai cực Khi điện áp nguồn đạt đến giá trị U B0 điac dẫn điện điện áp sụt xuống chỉ cịn đến vôn (UV) Câu 7: Cấu tạo nguyên lý hoạt động UJT: tranzito chỉ có lớp tiếp xúc P-N ba chân cực cực Phát (E), Nền (B1) Nguyên lý hoạt động UJT khác hẳn với tranzito khác Khi điện áp đặt lên cực phát phải lớn giá trị điện áp đỉnh (U P) UJT dẫn điện sụt áp giảm đặc tuyến Vơn-Ampe có đoạn điện trở âm Khi dịng điện đạt đến giá trị I V- dịng điện trũng sụt áp UJT giảm đến trị số điện áp trũng UV, giá trị UJT chuyển sang vùng điện trở dương đặc tuyến Câu 8: Các tham số UJT ứng dụng: + Điện trở liên RBB = RB1 + RB2 tùy thuộc vào loại UJT nhiệt độ η= RB1 = 0,45 ÷ 0,82 RBB + Hệ số khiết khơng phụ thuộc nhiệt độ Nó phụ thuộc vào vật liệu chế tạo linh kiện + Điện áp đỉnh: trị số điện áp đặt lên cực phát để UJT bắt đầu dẫn U P = ηU BB + U D = ηU BB ⊕ 0,7V + lên cực phát E Dòng điện đỉnh IP dòng điện chạy qua UJT tương ứng với trị số điện áp đỉnh U P đặt UV ≈ 2V + Điện áp trũng điện áp thấp nối vùng điện trở âm với vùng điện trở dương đặc tuyến + Dòng điện trũng IV trị số dòng điện tương ứng với điện áp U E = UV + Điện áp bão hòa UEbh điện áp ứng với dòng IE = 50mA điện áp UBB=10V Ứng dụng: thường dùng mạch phóng nạp tạo xung, mạch định thời mạch báo động quan trọng dùng để kích khởi cho đèn chỉnh lưu Silic có điều khiển hoạt động Câu 9: A Câu 10: C Chương 7: VI MẠCH TÍCH HỢP Câu 1: Vi mạch tích hợp chíp bán dẫn, tích hợp cấu kiện điện tử bán dẫn dây chuyền cơng nghệ tự động hóa từ khấu thiết kế mạch đến cho cấu kiện Câu 2: Các cách phân loại vi mạch tích hợp: chủ yếu dựa vào tiêu chí: Dựa vào khả xử lý liệu vi mạch chia làm hai loại: vi mạch tuyến tính vi mạch số Dựa vào công nghệ chế tạo vi mạch chia làm loại: vi mạch bán dẫn, vi mạch màng mỏng, vi mạch màng dày vi mạch lai Dựa vào tranzito tích hợp vi mạch chia làm loại: vi mạch lưỡng cực, vi mạch MOS/CMOS Dựa vào số lượng phần tử tích hợp vi mạch chia làm loại: SSI, MSI, LSI VLSI Câu 3: Công nghệ Plana: công nghệ cho phép gia công phần tử mạch điện tử bề mặt phiến đơn tinh thể bán dẫn silic Công nghệ plana công nghệ kết hợp hai trình quang khắc khuếch tán Sau tạo mask ta tiến hành khuếch tán tạp chất vào đế bán dẫn theo cấu hình mask Khi chế tạo tranzito lưỡng cực số mặt nạ nhiều Các điot, điện trở, tụ điện chế tạo đồng thời với trình chế tạo tranzito Câu 4: Cơng nghệ epitaxi-Plana q trình ni cấy lớp đơn thể mỏng gọi lớp epitaxi bên đế tinh thể bán dẫn khác Sau trình plana để tạo cấu kiện điện tử bề mặt lớp epitaxi Chương 8: Cấu kiện quang điện tử Câu 1: Cấu tạo: LED chỉ thị (hay cịn gọi điơt phát quang) gồm lớp tiếp xúc P-N hai chân cực anot (A) catot (K) Anot nối với bán dẫn loại P, catot nối với bán dẫn loại N Nguyên lí hoạt động: Khi LED phân cực thuận, hạt dẫn đa số khếch tán ạt qua lớp tiếp xúc P-N, chúng gặp tái hợp photon phát sinh Tốc độ tái hợp trình xạ tự phát tỉ lệ với nồng độ điện tử phần bán dẫn P nồng độ lỗ trống bán dẫn N Như để tăng số photon xạ cần phải gia tăng nồng độ hạt dẫn thiểu số phần bán dẫn Cường độ điôt tỉ lệ với nồng độ hạt dẫn thêm vào phần bán dẫn, cường độ phát sáng LED tỉ lệ với cường độ dòng điện qua điốt Câu 2: LED cấu trúc dị thể kép gồm lớp bán dẫn có vật liệu nồng độ pha tạp khác để tạo lớp giam giữ hạt dẫn giam giữ ánh sáng Nguyên lí làm việc: Khi phân cực thuận cho điôt, hạt dẫn đa số khếch tán qua lớp tiếp xúc P-N, chúng tái hợp với phát xạ hồng ngoại Câu 3: Hệ số nhiệt: đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ lên giá trị điện áp phân cực S= với I = const Công suất LED khoảng từ vài trăm �w đến vài w Độ rộng vùng cấm vật liệu lớn lượng giải phóng lớn xạ vừa phát có bước sóng ngắn Câu 4: Cấu tạo: gồm kính đặt cách khoảng 10�m Mặt phía kính tráng lớp oxit kẽm (ZnO) suốt làm hai điện cực Xung quanh bên cạnh kính hàn kín, sau ddooor tinh thể lỏng vào khoảng kính gắn kín lại Hai nhựa có tính phân cực ánh sáng dán bên ngồi hai kính cho hình ảnh phản chiếu mặt chỉ thị nhín từ phía nhờ gương phản chiếu Nguyên lí làm việc: Khi chưa có điện áp đặt vào, LCD khơng làm việc ánh sáng qua nhựa phân cực thứ nhất, qua chất tinh thể lỏng, qua nhựa phân cực thứ hai đến gương phản chiếu phản chiếu trở phía người quan sát LCD khơng nhìn thấy – Mặt chỉ thị suốt Khi có nguồn điện áp cung cấp cho LCD trục dài phân tử tinh thể lỏng định hướng theo hướng điện trường Như ánh sáng qua nhựa phân cực thứ bị thay đổi chất tinh thể bị hoạt hóa, ánh sáng qua phân cực thứ hai đẻ phản chiếu lại gương phản chiếu Như tinh thể chụi tác động điện trường bị tối Với hai màng lọc phân cực 900 ta có mặt chỉ thị suốt chữ, số, dấu hiệu tối đen Đây mặt chỉ thị hoạt động chế độ phản chiếu Câu 5; Cấu trúc Laser tương tự cấu trúc LED nhăng có thêm hốc cộng hưởng nhỏ Trong laser, ba trình quang điện xảy ra: trình hấp thụ photon, trình xạ tự phát trình xạ kích thích Muốn laser xạ ta phải cung cấp cho dịng điện có cường độ lớn giá trị ngưỡng (ICC ICC ngưỡng) Lúc trạng thái “đảo điện” xảy lớp bán dẫn Điều kiện để có xạ laser khếch đại ánh sáng thắng hấp thụ quang buồng cộng hưởng điốt laser Câu 6: Các tham số laser: Hiệu suất lượng tử vi phân xác định số photon xạ đôi điện tử-lỗ trống: �ext= Khoảng cách tần số Khoảng cách bước sóng Trong :n chiết suất vật liệu bán dẫn chế tạo laser Câu 8: Cấu tạo: Điôt quang loại P-I-N gồm lớp bán dẫn N + có nồng độ tạp chất cao để làm nền, phủ lớp bán dẫn nguyên tính, đến bán dẫn loại P + có nồng độ tạp chất cao Bên mặt lớp bán dẫn P+ điện cực vịng Anot để ánh sáng thâm nhập vào miền bán dẫn I Trên lớp bán dẫn P có phủ lớp mỏng chống phản xạ quang để tránh tổn thất ánh sáng chiếu vào Nguyên lí hoạt động: Điện áp cung cấp cho điôt phân cực ngược dọc theo linh kiện, ví lớp I bị nghèo hồn tồn suốt thời gian hoạt động Khi ánh sáng vào lớp bán dẫn P +, trường hợp lí tưởng mỡi photon sinh miền P +, I N+ cặp điện tử –lỗ trống Các điện tử lỗ trống sinh điện trường mạnh hút phía điện cực, tạo a dịng điện mạch ngồi tải Rt thu điện áp Ura Câu 9: Cấu tạo Lớp bán dẫn ngun tính I điơt PIN thay bàng lớp bán dẫn P có nồng độ tạp chất thấp Như miền P tạo thành miền trôi nơi sinh cặp điện tử lỡ trống Ngun lí hoạt động giống ngun lí hoạt động cua điơt PIN Câu 10: Cấu tạo: có loại PNP NPN Ba chân cực: cực phát E, cực gốc B, cực góp C Cực gốc bề mặt chiếu sáng vào, chế tạo mỏng để có điện trở nhỏ ... chất điện mơi giữ tính chất lý hóa Dịng điện chất điện mơi( I): gồm dịng điện: dòng điện chuyển dịch dòng điện rò I = IC.M + Irò Điện trở cách điện chất điện mơi: xác định theo trị số dịng điện. .. chất dẫn điện có điện trở suất thấp Chất dẫn điện có điện trở suất thấp( hay độ dẫn điện cao) thường dùng làm vật liệu điện Vd: bạc( Ag)… Chất dẫn điện có điện trở suất cao: hợp kim có điện trở... nguyên chất Các nguyên tử tạp chất thay số nguyên tử Ge( Si) mạng tinh thể đưa điện tử điện tử hóa trị tham gia vào liên kết cộng hóa trị với nguyên tử Ge( Si) bên cạnh, điện tử thứ thừa nên liên