Bóng bán dẫn là một thiết bị được sử dụng để điều chỉnh dòng điện và dòng điện áp trong mạch. Nó hoạt động như một công tắc hoặc cổng cho các tín hiệu điện tử. Một bóng bán dẫn bao gồm ba lớp vật liệu bán dẫn như silicon hoặc germani từ ba thiết bị đầu cuối. Khi một dòng điện hoặc điện áp được áp dụng cho một cặp cực của bóng bán dẫn, nó sẽ điều khiển dòng điện qua cặp cực còn lại. Một bóng bán dẫn là một đơn vị cơ bản trong một vi mạch.
Transistor NPN
ĐẾN Bóng bán dẫn kết nối lưỡng cực (BJT) là một loại bóng bán dẫn sử dụng hạt tải điện tử và lỗ trống trong khi Transistor hiệu ứng trường (FET) chỉ sử dụng một loại hạt tải điện. BJT sử dụng hai điểm nối được hình thành giữa chất bán dẫn loại p và loại n cho hoạt động của nó. Những thứ này có sẵn trong Loại NPN và PNP . BJT được sử dụng làm bộ khuếch đại và chuyển mạch trong các mạch điện tử.
Bóng bán dẫn NPN và PNP
Transistor Avalanche là gì?
An Bóng bán dẫn Avalanche là bóng bán dẫn đường giao nhau lưỡng cực . Điều này hoạt động trong vùng của đặc tính dòng điện thu hoặc điện áp thu-phát vượt quá điện áp đánh thủng từ thu-phát, được gọi là vùng tuyết lở. Khu vực này được đặc trưng bởi hiện tượng vỡ lở tuyết.
Sự cố tuyết lở
Khi chất bán dẫn loại p và loại n tiếp xúc với nhau, một vùng suy giảm được hình thành xung quanh tiếp giáp p-n. Chiều rộng của vùng cạn kiệt giảm khi điện áp phân cực chuyển tiếp tăng lên, trong khi vùng suy giảm tăng trong điều kiện phân cực ngược. Hình dưới đây cho thấy các đặc điểm I-V của một đường giao nhau p-n trong điều kiện phân cực chuyển tiếp và phân cực ngược .
Sự cố tuyết lở
Ở đây hình vẽ chứng minh rằng dòng điện qua chất bán dẫn tăng khi mức điện áp tăng trong phân cực chuyển tiếp. Hơn nữa, có một dòng điện tối thiểu nhất định chạy qua tiếp giáp p-n theo phân cực ngược. Dòng điện này được gọi là dòng bão hòa ngược (Is).
Ở giai đoạn ban đầu, dòng điện bão hòa ngược Is không phụ thuộc vào điện áp đặt vào, nhưng khi đạt đến một điểm cụ thể, đường giao nhau bị đứt dẫn đến dòng điện ngược lớn chạy qua thiết bị. Điều này là do khi điện áp ngược tăng, động năng của hạt mang điện tích cực tiểu cũng tăng theo. Các electron chuyển động nhanh này va chạm với các nguyên tử khác để làm văng thêm một số electron ra khỏi chúng.
Các điện tử được giải phóng như vậy sẽ giải phóng thêm nhiều điện tử từ nguyên tử bằng cách phá vỡ liên kết cộng hóa trị. Quá trình này được gọi là nhân hạt tải điện và điều này dẫn đến sự gia tăng đáng kể lưu lượng dòng điện qua tiếp giáp p-n. Hiện tượng này được gọi là đánh thủng Avalanche và điện áp được gọi là điện áp đánh thủng Avalanche (VBR).
Sự cố tuyết lở xảy ra ở đường giao nhau p-n pha tạp nhẹ khi điện áp ngược tăng quá 5V. Hơn nữa, rất khó để kiểm soát hiện tượng này vì không thể kiểm soát trực tiếp số lượng các hạt mang điện được tạo ra. Hơn nữa, điện áp đánh thủng tuyết lở có hệ số nhiệt độ dương có nghĩa là điện áp đánh thủng tuyết lở tăng lên cùng với sự gia tăng nhiệt độ đường giao nhau.
Máy phát xung bóng bán dẫn Avalanche
Bộ tạo xung có khả năng tạo xung với thời gian tăng khoảng 300ps. Do đó, nó rất hữu ích trong việc đo băng thông và cũng được sử dụng trong các dự án yêu cầu xung với thời gian tăng nhanh. Một máy phát xung có thể được sử dụng để tính toán băng thông của máy hiện sóng. Một ưu điểm của bộ tạo xung bóng bán dẫn tuyết lở là, nó rẻ hơn nhiều so với việc sử dụng phương pháp 3D vốn cần một bộ tạo hàm tần số cao.
Máy phát xung bóng bán dẫn Avalanche
Mạch trên là một sơ đồ cho bộ tạo xung bóng bán dẫn tuyết lở. Đây là một mạch tần số cao và nhạy cảm với chip LT1073 và bóng bán dẫn 2N2369. Mạch này sử dụng đặc tính đánh thủng của bóng bán dẫn.
Chip bình thường như 555 giờ chip hoặc các cổng logic không thể tạo ra các xung với thời gian tăng nhanh. Nhưng một bóng bán dẫn tuyết lở giúp tạo ra các xung như vậy. Một bóng bán dẫn tuyết lở cần một bộ chuyển đổi 90V được hỗ trợ bởi mạch LT1073. 90V được đưa vào điện trở 1M kết nối bóng bán dẫn 2N2369.
Các bóng bán dẫn dựa trên được kết nối với điện trở 10K, vì vậy 90V không thể đi qua nó trực tiếp. Dòng điện sau đó được lưu trữ trong tụ điện 2pf. Bóng bán dẫn có điện áp đánh thủng là 40V trong khi nó được nuôi bằng 90V DC. Do đó bóng bán dẫn sẽ bị hỏng và dòng điện từ tụ điện sẽ phóng vào bộ thu gốc. Điều này tạo ra một xung với thời gian tăng rất nhanh. Điều này không kéo dài. Bóng bán dẫn phục hồi rất nhanh và trở nên không dẫn điện. Tụ điện sẽ tích tụ điện tích trở lại và chu kỳ lặp lại.
Multivibrator đơn nhất
ĐẾN monostable multivibrator có một trạng thái ổn định và gần như ổn định. Khi một bộ kích hoạt bên ngoài được áp dụng cho mạch, bộ điều khiển đa năng sẽ chuyển từ trạng thái ổn định sang trạng thái gần như trạng thái. Sau một khoảng thời gian, nó sẽ tự động trở lại trạng thái ổn định mà không cần bất kỳ kích hoạt bên ngoài nào. Khoảng thời gian cần thiết để trở lại trạng thái ổn định phụ thuộc vào các phần tử thụ động như điện trở và tụ điện được sử dụng trong mạch.
Multivibrator đơn nhất
Hoạt động mạch
Khi không có kích hoạt bên ngoài vào mạch, một bóng bán dẫn Q2 sẽ ở trạng thái bão hòa và bóng bán dẫn khác Q1 sẽ ở trạng thái cắt. Q1 được đặt ở thế âm cho đến khi bộ kích hoạt bên ngoài hoạt động. Khi bộ kích hoạt bên ngoài đến đầu vào được cấp, Q1 sẽ bật và khi Q1 đạt đến mức bão hòa, tụ điện được kết nối với bộ thu của Q1 và chân đế của Q2 sẽ làm cho bóng bán dẫn Q2 tắt. Đây là trạng thái tắt của bóng bán dẫn Q2 được gọi là trạng thái ổn định hoặc gần như trạng thái.
Khi tụ nạp từ Vcc, Q2 sẽ bật trở lại và Q1 tự động tắt. Vì vậy, thời gian tụ điện để sạc qua điện trở tỷ lệ thuận với trạng thái ổn định của bộ điều khiển đa năng khi kích hoạt bên ngoài được áp dụng.
Đặc điểm của bóng bán dẫn Avalanche
Bóng bán dẫn Avalanche có đặc điểm đánh thủng khi hoạt động theo phân cực ngược, điều này giúp chuyển đổi giữa các mạch.
Các ứng dụng của bóng bán dẫn Avalanche
- Transistor Avalanche được dùng làm công tắc, mạch khuếch đại tuyến tính trong các mạch điện tử.
- Ứng dụng chính của bóng bán dẫn tuyết lở là tạo ra các xung có thời gian tăng rất nhanh, được sử dụng để tạo xung lấy mẫu trong máy hiện sóng lấy mẫu thương mại.
- Một khả năng thú vị là một ứng dụng như một bộ khuếch đại lớp C . Điều này liên quan đến việc chuyển đổi hoạt động của bóng bán dẫn tuyết lở và nên sử dụng toàn bộ dải điện áp của bộ thu thay vì chỉ một phần nhỏ của nó.
Vì vậy, đây là tất cả về các đặc điểm của bóng bán dẫn Avalanche và các ứng dụng của nó. Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến khái niệm này hoặc để triển khai dự án điện tử xin vui lòng, cho ý kiến đóng góp có giá trị của bạn bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, Transistor Avalanche là gì?
