Diode – Wikipedia Tiếng Việt

Diode bán dẫn
Một số loại diode bán dẫn
Loại	Chủ động
Chân	anode và cathode
Ký hiệu điện
D

Diode bán dẫn, diode (đọc trong tiếng Việt là đi-ốt) là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại.[1]

Có nhiều loại diode bán dẫn, như diode chỉnh lưu thông thường, diode Zener, LED. Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode.

Diode là linh kiện bán dẫn đầu tiên. Khả năng chỉnh lưu của tinh thể được nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát hiện năm 1874. Diode bán dẫn đầu tiên được phát triển vào khoảng năm 1906 được làm từ các tinh thể khoáng vật như galena. Ngày nay hầu hết các diode được làm từ silic, nhưng các chất bán dẫn khác như selen hoặc germani thỉnh thoảng cũng được sử dụng.[2]

Diode bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nhất hiện nay, là các mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc p-n được nối với hai chân ra là anode và cathode.[3]

Hoạt động

[sửa | sửa mã nguồn]

Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).

Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng. Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.7V đối với diode làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với diode làm bằng bán dẫn Ge.

Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo (depletion region). Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của diode.[4]

Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên nghèo hạt điện tự do. Nói cách khác diode chỉ cho phép dòng điện qua nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định.

Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ anode sang cathode. Theo nguyên lý dòng điện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, muốn có dòng điện qua diode theo chiều từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp, cần phải đặt ở anode một điện thế cao hơn ở cathode. Khi đó ta có UAK > 0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (Utiếp xúc). Như vậy muốn có dòng điện qua diode thì điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc, tức là: UAK >UTX. Khi đó một phần của điện áp UAK dùng để cân bằng với điện áp tiếp xúc (khoảng 0.6V), phần còn lại dùng để tạo dòng điện thuận qua diode.

Khi UAK > 0, ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng điện thuận (thường được ký hiệu là IF tức I-FORWARD hoặc ID tức I-diodeE). Dòng điện thuận có chiều từ anode sang cathode.

Khi UAK đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thì diode trở nên dẫn điện rất tốt, tức là điện trở của diode lúc đó rất thấp (tầm khoảng vài chục Ohm). Do vậy phần điện áp để tạo ra dòng điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp dùng để cân bằng với Utiếp xúc. Thông thường phần điện áp dùng để cân bằng với Utiếp xúc cần khoảng 0.6V và phần điện áp tạo dòng thuận khoảng 0.1V đến 0.5V tùy theo dòng thuận vài chục mA hay lớn đến vài Ampere. Như vậy giá trị của UAK đủ để có dòng qua diode khoảng 0.6V đến 1.1V. Ngưỡng 0.6V là ngưỡng diode bắt đầu dẫn và khi UAK = 0.7V thì dòng qua diode khoảng vài chục mA.

Nếu diode còn tốt thì nó không dẫn điện theo chiều ngược cathode sang anode. Thực tế là vẫn tồn tại dòng ngược nếu diode bị phân cực ngược với hiệu điện thế lớn. Tuy nhiên dòng điện ngược rất nhỏ (cỡ μA) và thường không cần quan tâm trong các ứng dụng công nghiệp. Mọi diode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựng của diode) thì diode bị đánh thủng, dòng điện qua diode tăng nhanh và đốt cháy diode. Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây:

• Dòng điện thuận qua diode không được lớn hơn giá trị tối đa cho phép (do nhà sản xuất cung cấp, có thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xác định).
• Điện áp phân cực ngược (tức UKA) không được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng của diode, cũng do nhà sản xuất cung cấp).

Ví dụ diode 1N4007 có thông số kỹ thuật do hãng sản xuất cung cấp như sau: VBR=1000V, IFmax = 1A, VF¬ = 1.1V khi IF = IFmax. Những thông số trên cho biết:

• Dòng điện thuận qua diode không được lớn hơn 1A.
• Điện áp ngược cực đại đặt lên diode không được lớn hơn 1000V.
• Điện áp thuận (tức UAK) có thể tăng đến 1.1V nếu dòng điện thuận bằng 1A. Cũng cần lưu ý rằng đối với các diode chỉnh lưu nói chung thì khi UAK = 0.6V thì diode đã bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0.7V thì dòng qua diode đã đạt đến vài chục mA.

Đặc tuyến Volt-Ampere

[sửa | sửa mã nguồn]

Đặc tuyến Volt-Ampere của diode là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng điện qua diode theo điện áp UAK đặt vào nó. Có thể chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:

• Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V > 0 mô tả quan hệ dòng áp khi diode phân cực thuận.
• Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V < 0 mô tả quan hệ dòng áp khi diode phân cực nghịch.

(UAK lấy giá trị 0,7V chỉ đúng với các diode Si, với diode Ge thông số này khác)

Khi diode được phân cực thuận và dẫn điện thì dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở của mạch ngoài (được mắc nối tiếp với diode). Dòng điện phụ thuộc rất ít vào điện trở thuận của diode vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện trở của mạch điện.

Ứng dụng

[sửa | sửa mã nguồn]

Vì diode có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ anode đến cathode khi phân cực thuận nên diode được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Ngoài ra diode có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên diode được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp. Diode chỉnh lưu dòng điện, giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, điều đó có ý nghĩa rất lớn trong kĩ thuật điện tử. Vì vậy diode được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử.

Ký hiệu điện tử

[sửa | sửa mã nguồn]

Ký hiệu điện tử dùng để chỉ diode trong sơ đồ mạch để chỉ các loại diode khác nhau.

Xem thêm

[sửa | sửa mã nguồn]

• Linh kiện điện tử
• Ký hiệu điện tử

Chú thích

[sửa | sửa mã nguồn]

1. ^ "Introduction to Diodes And Rectifiers". allaboutcircuits.com. Truy cập ngày 4 tháng 11 năm 2020.
2. ^ "The Constituents of Semiconductor Components". ngày 25 tháng 5 năm 2010. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 5 năm 2016. Truy cập ngày 6 tháng 8 năm 2010.
3. ^ "Physical Explanation – General Semiconductors". ngày 25 tháng 5 năm 2010. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 5 năm 2016. Truy cập ngày 6 tháng 8 năm 2010.
4. ^ Kỹ thuật điện tử: Chất bán dẫn Lưu trữ ngày 28 tháng 1 năm 2019 tại Wayback Machine. Thư viện Học liệu Mở Việt Nam (VOER), 2015. Truy cập 15/01/2019.

Liên kết ngoài

[sửa | sửa mã nguồn] Wikiquote có bộ sưu tập danh ngôn về: Diode

• Tư liệu liên quan tới Diodes tại Wikimedia Commons

x t s Linh kiện điện tử
Linh kiện bán dẫn	Diode DIAC Tuyết lở Ổn dòng (CLD, CRD) LED OLED PIN Laser Quang Schottky Shockley Step recovery Quadrac Thyristor SCR TRIAC Trisil Tunnel Zener Transistor Lưỡng cực BJT Đơn nối UJT (Khuếch tán • Lập trình PUT) Đa cực Darlington Photo Trường FET JFET ISFET FinFET IGBT IGFET CMOS BiCMOS MESFET MOSFET FGMOS MuGFET LDMOS NMOS PMOS VMOS Màng mỏng TFT Hữu cơ (OFET • OLET) Sensor (Bio-FET • ChemFET) Khác Mạch lượng tử Memistor Memristor Photocoupler Photodetector Solaristor Trancitor Varactor Varicap Vi mạch IC
Ổn áp	Bơm điện tích Boost Buck Buck–boost Ćuk Ổn áp Switching Low-dropout SEPIC Split-pi Tụ Sw.
Đèn vi sóng	BWO Magnetron CFA Gyrotron Cảm ứng IOT Klystron Maser Sutton Sóng chạy TWT
Đèn điện tử, tia âm cực	Audion Compactron Acorn Nhân quang điện Diode Barretter Nonod Nuvistor Pentagrid (Hexode, Heptode, Octode) Pentode Đèn quang điện (Phototube) Tetrode tia Tetrode Triode Van Fleming Lệch tia Charactron Iconoscope Mắt thần Monoscope Selectron Storage Trochotron Video camera Williams
Đèn chứa khí	Cathode lạnh Crossatron Dekatron Ignitron Krytron Van thủy ngân Neon Thyratron Trigatron Ổn áp
Hiển thị	Nixie 7 thanh Đa đoạn LCD Ma trận điểm Đĩa lật
Điều chỉnh	Chiết áp Chiết áp số Tụ biến đổi Varicap
Thụ động	Biến áp Đầu nối (Audio và video • Nối nguồn • Nối RF) Lõi Ferrit Cầu chì Điện trở (Trở quang • Trở nhiệt) Chuyển mạch Varistor Dây Dây Wollaston
Điện kháng	Tụ điện Cộng hưởng gốm Dao động tinh thể Cuộn cảm Parametron Relay (Reed • Thủy ngân)

x t s Máy móc
Máy cơ đơn giản	Mặt phẳng nghiêng Đòn bẩy Ròng rọc Screw Nêm Wheel and axle
Đồng hồ	Đồng hồ nguyên tử Chronometer Đồng hồ quả lắc Quartz clock
Máy nén khí và Máy bơm	Vít Archimedes Eductor-jet pump Hydraulic ram Máy bơm Trompe Bơm chân không
ECE	Động cơ hơi nước Động cơ Stirling
ICE	Động cơ tuốc bin khí Reciprocating engine Rotary engine Nutating disc engine
Linkages	Pantograph Peaucellier-Lipkin
Tua bin	Động cơ tuốc bin khí Động cơ phản lực không khí Tựa tuốc-bin Động cơ tuốc bin hơi nước Tuốc bin nước Turbine gió Cối xay gió
Aerofoil	Buồm Wing Rudder Flap Propeller
Điện tử	Đèn điện tử chân không Transistor Diode Điện trở Tụ điện Cuộn cảm
Xe	Ô tô
Miscellaneous	Mecha Robot Máy nông nghiệp Seed-counting machine Máy bán hàng Đường hầm gió Check weighing machines Riveting machines
Springs	Spring_(device)

x t s Công nghệ và các khái niệm liên quan
Các công nghệ chính Các nhu cầu thiết yếu Nông nghiệp Thuần hóa Ghép cây Động vật lao động Quần áo Máy may Nấu ăn Bia Bánh mì Phô mai Xay Rượu vang Bảo quản thực phẩm Gốm sứ Vệ sinh Hệ thống ống nước Nhà vệ sinh Công cụ / Thiết bị Lưỡi dao Búa Cái cày Nêm Vũ khí Súng Xã hội Kế toán Tính toán Bàn tính Lịch Mật mã học Ổ khóa và chìa khóa Tiền tệ Tiền giấy Tiền xu Nhạc cụ Máy hát (Phonograph) Đồ chơi Trò chơi Trò chơi điện tử Chữ viết Sách Bản đồ Máy in Máy đánh chữ Xây dựng Cống dẫn nước Kênh đào Thủy lợi Vòm cung Cầu Tòa nhà Công sự Nền móng Giàn giáo Tháp Đập nước Hộp chìm Thợ đá xây dựng Đường Đường hầm Giao thông Máy bay Khí cầu Máy bay Thủy phi cơ La bàn Thang máy Cưỡi ngựa Bàn đạp Động cơ phản lực Tên lửa Phương tiện cơ giới Đường sắt Tàu hỏa Bộ thiết bị lặn (Scuba) Tàu vũ trụ Vệ tinh Trạm vũ trụ Bộ đồ vũ trụ Tàu thủy Thuyền buồm Tàu biển Tàu ngầm Sản xuất In 3D Thủ công mộc Đúc Ép phun Đúc khuôn sáp Sản xuất hàng loạt Dây chuyền lắp ráp Các bộ phận thay thế Máy công cụ Hàn Máy đơn giản Trục xe Vòng bi Vòng bi cầu Dây đai Xích Đòn bẩy Máy bắn đá Cần trục Gàu tát nước Liên kết Cam Bộ ly hợp Liên kết bốn thanh Pít-tông Bánh răng thanh răng Con lắc Vít Vít Archimedes Chân vịt Lò xo Van Bánh xe Ròng rọc Bánh đà Bánh răng Bàn xoay làm gốm Ròng rọc Cánh Máy móc Máy móc nông nghiệp Thiết bị gia dụng Máy rửa chén Máy giặt Động cơ Động cơ điện Động cơ đốt trong Tua-bin Bánh xe nước Cối xay gió Thiết bị hạng nặng Máy thủy lực Xi-lanh thủy lực Bộ chia thủy lực Máy bơm Cơ chế Đồng hồ Vi sai (thiết bị cơ khí) Bánh răng hành tinh Khớp đỡ Con quay hồi chuyển Cơ chế Whippletree Vi cơ điện tử (MEMS) Khí nén Máy nén Máy khoan phá bê tông Súng tán đinh Bơm chân không Rô-bốt Cánh tay rô-bốt Cơ chế chân Phát triển năng lượng Kiểm soát lửa Lò than Lò nướng Tích trữ năng lượng Pin điện Năng lượng địa nhiệt Bộ trao đổi nhiệt Bơm nhiệt Công nghệ hạt nhân Năng lượng hạt nhân Vũ khí hạt nhân Khai thác dầu Khai thác dầu bằng phương pháp thủy lực (Fracking) Làm lạnh Điều hòa không khí Tủ lạnh Năng lượng mặt trời Pin quang điện Vật liệu Xi măng Bê tông Gốm sứ Gạch Đá mảnh Kính Xây dựng bằng đá Luyện kim Nhôm Đồng thiếc Rèn sắt Thép Vật liệu nano Giấy Nhựa Đất nện Tái chế Cao su Lưu hóa cao su Dệt may Khung cửi Guồng quay sợi Công nghệ sinh học Kiểm soát sinh sản Truyền máu Nha khoa Kỹ thuật di truyền Chỉnh sửa gen CRISPR Xét nghiệm gen PCR Bệnh viện Chẩn đoán hình ảnh y tế Thuốc men Gây mê Thuốc kháng sinh Chi giả Phẫu thuật Vắc xin Hóa học Chất tẩy rửa Xà phòng Thuốc nhuộm Chất nổ Dynamite Pháo hoa Thuốc súng TNT Phân bón Quy trình Haber Đồ thủy tinh trong phòng thí nghiệm Thuốc trừ sâu Chất tạo màu Quá trình tách Sắc ký Chưng cất Lọc Máy quang phổ Tổng hợp hóa học Điện từ học Nam châm điện Laser Đĩa quang học Thấu kính Kính mắt Lưu trữ từ tính Lò vi sóng Gương Sợi quang học Thiết bị quang học Kính hiển vi Kính thiên văn Máy gia tốc hạt Nhiếp ảnh Máy ảnh Phim điện ảnh Radar Viễn thông Điện thoại di động Radio Điện báo Điện thoại Truyền hình Điện lực Mạch điện AC Cầu dao điện DC Lưới điện Cầu chì Máy phát điện Công tắc Máy biến áp Đèn điện Đèn huỳnh quang Bóng đèn sợi đốt Đèn LED Đèn neon Điện tử Tụ điện Bảng mạch Điện trở Cuộn cảm Bóng đèn chân không Cột thu lôi Đồng hồ vạn năng Máy hiện sóng Siêu dẫn Diode Mạch tích hợp Transistor Siêu dẫn Máy tính Trí tuệ nhân tạo Phần cứng máy tính CPU GPU Modem Bo mạch chủ Chuột máy tính RAM Router Lưu trữ Màn hình cảm ứng Mạng máy tính Mô hình Client-Server Email Internet Peer-to-peer Mạng xã hội World Wide Web Ngôn ngữ lập trình Phần mềm Trình biên dịch Cơ sở dữ liệu GUI Phần mềm đồ họa Hệ điều hành Bảng tính Trình duyệt web Trình xử lý văn bản
Quan điểm Phê bình Công nghệ phù hợp Công nghệ thấp Luddite Tân Luddite Nguyên tắc phòng ngừa Công nghệ sinh thái Công nghệ môi trường Công nghệ sạch Thiết kế bền vững Kỹ thuật bền vững Chính sách & chính trị Chính quyền bằng thuật toán Sở hữu trí tuệ Bằng sáng chế Bí mật thương mại Công nghệ thuyết phục Chính sách khoa học Chiến lược công nghệ Đánh giá công nghệ Chủ nghĩa công nghệ hiện thực Tiến bộ công nghệ Nghiên cứu về tương lai Dự báo công nghệ Chủ nghĩa không tưởng công nghệ Phong trào kỹ trị Điểm kỳ dị công nghệ Chủ nghĩa siêu nhân Nghiên cứu Sự khuếch tán đổi mới Chuyển giao công nghệ Lịch sử Thời gian của các phát minh lịch sử Triết học Xây dựng xã hội của công nghệ Định mệnh công nghệ Mô hình chấp nhận công nghệ
Các khái niệm liên quan Khoa học ứng dụng Nông học Kiến trúc Xây dựng Kỹ thuật Giám định tư pháp Lâm nghiệp Hậu cần Y học Khai thác mỏ Định vị Khảo sát Đổi mới Thiết kế Công nghệ cao Phát minh Công nghệ trưởng thành Nghiên cứu và phát triển Sự hội tụ công nghệ Chu kỳ công nghệ
Thể loại Đề cương Cổng thông tin