งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

EEET0210 Electronics I 1 รอยต่อ pn. EEET0210 Electronics I 2.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "EEET0210 Electronics I 1 รอยต่อ pn. EEET0210 Electronics I 2."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 EEET0210 Electronics I 1 รอยต่อ pn

2 EEET0210 Electronics I 2

3 3 • โดยทั่วไปการแพร่มักเกิดจากอิทธิพลของความหนาแน่น โดยจะ หยุดลงเมื่อความหนาแน่นของอนุภาคมีค่าเท่ากันทุกบริเวณ • แต่การแพร่ของ free electron และ hole ข้ามรอยต่อ pn ไม่เป็น เช่นนั้น เนื่องจากมีอิทธิพลของสนามไฟฟ้าเข้ามาเกี่ยวข้อง กล่าวคือการแพร่จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงแรก แต่จะค่อยๆ ช้า ลงตามลำดับ และในสภาวะสมดุลการแพร่ก็เกือบจะหยุดลงโดย สิ้นเชิง โดยความหนาแน่นของอนุภาคดังกล่าวไม่ได้มีค่าเท่ากัน ตลอดทั่วชิ้นสาร • เราเรียกย่านที่ปราศจากพาหะว่าบริเวณปลอดพาหะ (carrier- depletion region หรือเรียกสั้น ๆ ว่า depletion region) • สาเหตุที่พาหะไม่แพร่ไปทั่วชิ้นสารเนื่องจาก electric field ใน depletion region มีทิศทางที่ต้านการเคลื่อนที่ของพาหะข้าม รอยต่อ •electric field ทำให้เกิดกำแพงศักย์ (voltage barrier) ซึ่งแปรผัน ตามความกว้างของ depletion region •voltage barrier เปรียบเสมือนกำแพงที่ป้องกันไม่ให้ อิเล็กตรอนอิสระและโฮล ( ที่มีพลังงานไม่สูงพอ ) เคลื่อนที่ผ่าน รอยต่อได้ บริเวณปลอดพาหะ (depletion region)

4 EEET0210 Electronics I 4 Diffusion Current VS Drift Current • การแพร่ของพาหะข้ามรอยต่อ pn จะทำให้เกิดกระแสแพร่ I diff ไหลจากผั่ง p ไปยังฝั่ง n • ในตอนแรกมีการแพร่ I diff ก็จะมีค่ามากและความกว้างของ depletion ก็ขยายอย่างรวดเร็ว • เมื่อการแพร่มีน้อยลง กระแสแพร่ก็จะมีค่าลดลง จนเมื่อเข้า สู่สภาวะสมดุล ความกว้างของ depletion region จะหยุด ขยายตัวและ I diff มีค่าน้อยมาก • drift current I drift เกิดจากการเคลื่อนที่ของ minority carrier ( free electron ใน P-type semi และโฮลใน N-type semi) ข้าม รอยต่อด้วยอำนาจ ของ electric field ใน depletion region • drift current จะไหลในทิศทางตรงข้ามกับการ diffusion current • ขนาดของ drift current จะขึ้นอยู่กับจำนวนของ minority carrier ที่เกิดจาก thermal ionization ทำให้ขนาดของ drift current มีค่า แปรผันตามอุณหภูมิ

5 EEET0210 Electronics I 5 ที่สภาวะสมดุล (thermal equilibrium) I diff = I drift

6 EEET0210 Electronics I 6 • การเชื่อมต่อสารกึ่งตัวนำกับโลหะเรียกว่า Ohmic Contact • การเชื่อมต่อแท่ง pn กับโลหะ จะทำให้แรงดัน ภายนอกจะมีค่าเท่ากับศูนย์ เนื่องจากแรงดัน ระหว่างรอยต่อจะถูกหักล้างโดยแรงดันที่ตก คร่อม metal contact ทั้งสองชนิดจนหมด anodecathode 0 V

7 EEET0210 Electronics I 7 ในกรณีที่รอยต่อถูกปิดวงจร • แรงดันที่ตกคร่อมรอยต่อจะมีค่าเท่ากับ V O และ • กระแสที่ไหลผ่านรอยต่อจะมีค่าเป็นศูนย์ เช่นเดียวกับกรณีรอยต่อถูกเปิดวงจร anode cathode

8 EEET0210 Electronics I 8 รอยต่อ pn เมื่อเปิดถูกไบอัสไปข้างหน้า (pn Junction under forward-bias condition) การลดลงของกำแพง ศักย์ทำให้กระแสแพร่ จาก p ไป n มีค่า เพิ่มขึ้น

9 EEET0210 Electronics I ไดโอดในอุดมคติ 3.2 ไดโอดรอยต่อ 3.3 การวิเคราะห์ไฟตรงวงจรไดโอด - ตัว ต้านทาน 3.4 แบบจำลองสัญญาณขนาดเล็ก 3.5 วงจรเรียงสัญญาณ 3.6 วงจรจำกัดสัญญาณและวงจรตรึง สัญญาณ 3.7 ซีเนอร์ไดโอด 3.8 ไดโอดชนิดพิเศษต่าง ๆ บทที่ 3 ไดโอด

10 EEET0210 Electronics I 10 Introd uction • ไดโอดเป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่สุดของวงจร ไม่เชิงเส้น • ไดโอดเป็นอุปกรณ์สองขั้วเช่นเดียวกับ ตัวต้านทาน แต่มีความสัมพันธ์ระหว่าง แรงดัน - กระแสแบบไม่เป็นเชิงเส้น • วงจรที่มีการใช้งานไดโอดได้แก่วงจร เรียงสัญญาณ (rectifier) วงจรคงค่า แรงดัน (voltage regulator) วงจรจำกัด แรงดัน (voltage limiting) เป็นต้น • อุปกรณ์ไดโอดแบบพิเศษได้แก่ photodiode และ LED

11 EEET0210 Electronics I ไดโอดใน อุดมคติ i-v Characteristic ของตัว ต้านทาน

12 EEET0210 Electronics I 12 R = 0 R =  คุณลักษณะของไดโอดอุดมคติ

13 EEET0210 Electronics I 13 i-v Characteristic ของ ideal diode

14 EEET0210 Electronics I 14 วงจรเรียงสัญญาณ (rectifier) ที่ใช้ ไดโอดในอุมคติ

15 EEET0210 Electronics I 15 การทำงานของสัญญาณเมื่ออินพุทมีค่ามากกว่าศูนย์

16 EEET0210 Electronics I 16 การทำงานของสัญญาณเมื่ออินพุทมีค่าน้อยกว่าศูนย์

17 EEET0210 Electronics I 17 วงจรคงค่าแรงดัน (voltage regulator) ที่ใช้ ไดโอดในอุดมคติ

18 EEET0210 Electronics I 18 การทำงานของวงจรคงค่าแรงดันเมื่อ 0 < t < T/4

19 EEET0210 Electronics I 19 การทำงานของวงจรคงค่าแรงดันเมื่อ t > T/4

20 EEET0210 Electronics I 20 Diode Logic Gate

21 EEET0210 Electronics I 21 Diode Logic Gate

22 EEET0210 Electronics I 22 on V = 0 V, I = 2 m A on V = 0 V, I = 2 m A off V = 5 V, I = 0 m A off V = 5 V, I = 0 m A จงหา V และ I ของวงจรไดโอดต่อไปนี้

23 EEET0210 Electronics I 23 ตัวอย่าง สมมุติให้ D1 และ D2 on

24 EEET0210 Electronics I 24 ตัวอย่าง สมมุติให้ D1 และ D2 on

25 EEET0210 Electronics I 25 สมมุติให้ D1 off และ D2 on

26 EEET0210 Electronics I ไดโอดรอยต่อ (Junction Diodes)

27 EEET0210 Electronics I 27 คุณลักษณะของไดโอด รอยต่อ

28 EEET0210 Electronics I 28 ISISISIS กระแสอิ่มตัว (saturation current) I S จะมีค่าอยู่ราว ๆ A VTVTVTVT แรงดันอุณหภูมิ (thermal voltage) V T = kT / q ที่อุณหภูมิห้อง (300 K) V T = mV n จะมีค่าอยู่ระหว่าง 1 และ 2 ขึ้นอยู่กับชนิด ของชนิดของสารและโครงสร้างของไดโอด IC จะมี n = 1 ส่วน discrete diode จะมี n = 2

29 EEET0210 Electronics I 29 e = …. ถ้า x > 5   Exponential Function ถ้า x < -5  

30 EEET0210 Electronics I 30 ไดโอดที่ไบอัสไปข้างหน้า (forward bias region) : v D > 0

31 EEET0210 Electronics I 31 ในกรณีที่ I S = A V T = 25 mV และ n = 1 1,000 เท่า 1.3 เท่า (v D จะเพิ่มขึ้นประมาณ 1.1 เท่าเมื่อ i D เพิ่มขึ้น 10 เท่า ) 0.1  A 0.46 V 1  A 0.52 V 10  A 0.58 V 100  A 0.63 V 1.0 mA 0.69 V 10 mA 0.75 V 100 mA 0.81 V

32 EEET0210 Electronics I 32 รอยต่อ PN เมื่อเปิดถูกไบอัสย้อนกลับ (PN Junction under reverse-bias condition) การเพิ่มของ กำแพงศักย์ทำ ให้กระแสแพร่ จาก p ไป n มี ค่าต่ำมาก

33 EEET0210 Electronics I 33 ไดโอดที่ถูกไบอัสย้อนกลับ (forward bias region) : v D < 0 ไดโอดที่ถูกไบอัสย้อนกลับจะมีกระแสปริมาณ น้อยมาก โดยจาก และ พบว่าเมื่อ v D < -5nV T ( ประมาณ V ใน กรณี n = 1) เราจะประมาณได้ว่า i D ~ -I S อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติไดโอดที่ถูก ไบอัสย้อนกลับจะมีกระแสรั่วไหล ( โดยทั่วไปต่ำ กว่า 1 nA) ไหลจากขั้วคาโธดมายังขั้วอาโนดด้วย ถ้า x < -5  

34 EEET0210 Electronics I 34 การบ้าน แบบฝึกหัดบทที่ 3 ข้อ 1 และ


ดาวน์โหลด ppt EEET0210 Electronics I 1 รอยต่อ pn. EEET0210 Electronics I 2.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google