<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

BÁO CÁO BÀI T P L N <b>ẬỚ</b>

<b>DIODE ZENER VẼ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH V-A </b>

THEO C HAI CHI U THU N VÀ NGH<b>ẢỀẬỊCH</b>

S D NG DIODE ZENER 1N4742A <i><b>Ử ỤGV hướng dẫn: ThS.Đào Đức Thịnh </b></i>

Sinh viên <i><b>thự</b></i>c hi n Nhóm 4: <i><b>ệ</b></i>

Hà N<i>ội, ngày 26 tháng 2 năm 2023</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC L C Ụ</b>

1. Diode Zener 1N4742A ... 3

1.1 Diode Zener là gì? ... 3

1.2 Diode zener 1N4742A ... 4

2. Sơ đồ khối mạch đo Diode Zener ... 5

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

BÁO CÁO 1. Diode Zener 1N4742A

1.1 Diode Zener là gì?

Diode Zener (Zener diode) còn g i là diode n áp, là m t loọ ổ ộ ại điốt bán d n làm viẫ ệc ở chếđộ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng (breakdown). Điện áp này còn gọi là điện áp Zener hay thác lở (avalanche). Khi đó giá trị điện áp ít thay đổi. Nó được ch t o sao cho khi ế ạphân cực ngược thì điốt Zener s ghim m t mẽ ộ ức điện áp g n c ầ ố định b ng giá tr ghi trên diode, ằ ịlàm n áp cho mổ ạch điện.

Do tính ch t dấ ẫn điện m t chiộ ều nên Diode thường được s d ng trong các m ch chử ụ ạ ỉnh lưu ngu n xoay chi u thành m t chi u, các m ch tách sóng, m ch gim áp phân c c cho transistor ồ ề ộ ề ạ ạ ựhoạt động. Trong m ch chạ ỉnh lưu Diode có thể được tích h p thành Diode c u. ợ ầ

* C u t o c a Diode Zener: <i>ấạủ</i>

Dịng điốt này có hai lớp bán dẫn P – N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân c c ự ngược. Khi phân c c thuự ận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener s ghim l i m t mẽ ạ ộ ức điện áp c ố định b ng giá tr ghi trên diode. ằ ị Ở đây, chất nền N và P được khuếch tán với nhau. Vùng tiếp giáp được phủ m t lớp silicon dioxide ộ(SiO₂). Đồng th i trong quá trình thi t k , toàn b t hờ ế ế ộ ổ ợp được m kim loạ ại để ạ t o ra k t nế ối cực dương và cực âm. L p ớ SiO₂ giúp ngăn ngừa s nhi m b n c a các m i n i. Vì vự ễ ẩ ủ ố ố ậy, được sử d ng trong vi c thi t k diode zener. ụ ệ ế ế

Hình 1 <i>Đặ</i>c tính c a Diode Zen <i>ủ</i> er

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Hình 2. C u t o c a diode zener <i>ấạủ</i>

Tuy nhiên, khơng giống diode thơng thường chặn dịng điện đi qua chính nó khi bị phân cực ngược. Khi Cathode trở nên tích cực hơn Anode, điện áp đạ ới giá trị nào đó, diode zener sẽ t thoạt động ngượ ại.c l

Điều này là do khi điện áp ngược vượt quá điện áp định m c c a thi t b . M t quá trình gứ ủ ế ị ộ ọi là S cự ố Avalanche x y ra trong l p suy gi m ch t bán d n và mả ớ ả ấ ẫ ột dòng điện bắt đầu ch y qua ạdiode để hạn chế tăng áp.

Dòng điện chạy qua diode zener tăng đến giá tr cị ực đại (thường b gi i h n bị ớ ạ ởi điện tr nở ối tiếp) và một khi đạt được, nó vẫn hoạt động ổn định trong phạm vi điện áp ngược. Khi điện áp tại diode zener tr nên ở ổn định được gọi là điện áp zener điện tử, (Vz) và đố ới điối v t zener, điện áp này có th ểdao động từ dưới 1-volt đến vài trăm volt.

Điểm tại đó điện áp zener cho dịng điện chạy qua diode có th được điều khi n r t chính ể ể ấxác (dung sai dưới 1%) trong giai đoạn pha tạp của cấu trúc bán dẫn điốt tạo cho diode một điện áp đánh thủng zener cụ thể, (Vz) cho ví dụ: 4.3V hoặc 7.5V. Điện áp đánh thủng zener trên đường cong IV gần như là một đường thẳng đứng.

1.2 Diode zener 1N4742A * Thông s k thu <i><b>ố ỹật:</b></i>

Công su t max ấ 1𝑊 Trở kháng Z_ZT 9 𝑂ℎ𝑚𝑠 Nhiệt độ hoạt động −55°C~175°C Dung sai điện áp ±5%

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>2. Sơ đồ khối mạch đo Diode Zener</b>

Hình 4<i>. Sơ đồ khố</i>i m<i>ạch đo Diode Zener 1N4742A</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

* Thông s : <i><b>ố đo</b></i>

Dòng điện 5AĐiều chỉnh t i ả Điện áp ≤ 30mV

Dòng điện ≤ 50mAĐộ phân gi i line ả Điện áp ≤ 10mA

Dòng điện ≤ 20mAĐộ phân giải cài đặt Điện áp 10mV

Dòng điện 10mAĐộ phân giải đọc lại Điện áp 10mV

Dòng điện 10mAĐộ chính xác cài đặt (trong vịng 12

tháng) (25 ℃ ± 5 ℃)

Điện áp ≤ 0.3% + 10mVDịng điện 30 3%. + 20mAĐộ chính xác đọc lại （25oC ± 5oC) Điện áp ≤ 0,3% + 10mV

<b>4. Khối phát xung răng cưa </b>

Trong bài t p này, nhóm 4 quyậ ết định s d ng máy phát xung ử ụ OWON AG4121

Hình 6<i>. Máy phát xung răng cưa</i>

* Thơng s k thu <i><b>ố ỹật:</b></i>

Tốc độ ấ l y m u: ẫ 400MS/s Độ phân gi i: ả 14 bits

Các d ng xung ạ Sine, Square, Pulse, Ramp, and Noise

Độ phân gi i ả

- Sóng Sine ^1μHz1μHz - 100MHz

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

- Sóng Square - Sóng Pulse - Ramp - Noise

- Arbitrary Waveform

1μHz - 50MHz 1μHz - 25MHz 1μHz - 1MHz 50MHz (-3dB) (typical) 1μHz - 10MHz

Điều ch xung ế AM, FM, PM, FSK, Sweep, and Burst Điều ch t n s ế ầ ố 2mHz to 20.00KHz (FSK 2mHz - 100KHzMàn hình 4-inch (480 × 320 pixels) TFT LCD Giao ti p ế USB host, USB device, LAN, RS232 (optiona

Phụ ệ ki n Dây ngu nồ , CD Rom, HDSD, Cáp USB, Dây đo * Cách s d<i><b>ử ụng để phát xung răng cưa:</b></i>

B1: Ấn nút để chọn ch xung tam giác ế độ

B2: Để cài đặt giá trị biên độ ấn F1, (sau đó ấn F1~F3 để, chọn đơn vị, F4 để tiếp tục, F5 đểquay lại), điều ch nh giá tr b ng các nút v n, phím sỉ ị ằ ặ ố, mũi tên

B3: Tương tự ới điề v u chỉnh giá trị của tần số và dòng offset (tần số là ấn F2, dòng offset là ấn F3)

B4: Ấn nút F4 để điều chỉnh Symmetry (để phát răng cưa chỉnh Symmetry 100%)

5. Kh i hi n th <b>ốểị đường đặc tính </b>

Trong bài t p này, nhóm 4 quyậ ết định s d ng máy hi n sóng ử ụ ệ TBS1002B

5 Dedicated control knobs per channel 6 BNC probe interface

7 USB Host port for save/recall 8 7-inch display

Hình 7. Máy hi n sóng TBS1002B Series <i>ệ</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Image

1 IEC power connector

2 USB device port for remote control 3 Kensington Lock

* Thông s k thu t c<i><b>ố ỹậ ủa máy đo hiệ</b></i>n sóng TBS1002B:

<b>Trục tung </b>

Giới hạn băng thông 20 MHz

Trở kháng đầu vào 1 tri u ệĐộ phân gi i ả 8 bit

Điện áp đầu vào tối đa 300 VRMS CAT II

Loại ngu n ồ Cạnh, PWM, Video

<b>Đế</b>m t n s <b>ầố</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Độ phân gi i ả 6 s ốĐộ chính xác 51 ph n tri u ầ ệ

<b>6. Mạch đo Diode Zener 1N4742A </b>

*

Thông s c a Diode zener 1N4742A <i><b>ố ủ</b></i>

- V i dịng Iớ <small>F</small> = 200mA thì điện áp thuận V max = 1.2V <small>F</small>- V i dòng I -21mA thì V -12V (-12.6V ~ -11.4V) ớ <small>Z</small>= <small>Z</small>= - Với điện áp ngược V -9.1V thì dịng I <small>R</small>= <small>R</small>max = 5 (μA)

<i><b>* Cài đặt thông số đầu vào cho máy phát xung </b></i>

- Cài đặt biên độ xung: 15V - T n s : 50Hz ầ ố

- Điện áp DC offset: 0mV - Điều ch nh Symmetry: 100% ỉ* M<i><b>ạch đo</b></i>

Hình 8. M<i>ạch đo Diode Zener 1N4742A</i>

Sử dụng điện trở R3 để ạn dòng khi đi qua diode zener tránh dịng có cường độ ớ trực h l n tiếp đi qua diode sẽ gây hư hỏng cho diode, điện trở Shunt RS để đo cường độ dòng điện đi qua diode b ng áp hi n th trên máy hi n sóng ằ ệ ị ệ

- Khi Diode zener phân c c thu n ự ậ V_in > V_F, ta có mạch tương đương:

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Hình 9. M<i>ạch tương đương </i>khi V <small>in</small>>V<small>F </small>Dòng điện qua diode được tính là:

I =

^V<small>in</small>−V<small>F</small>

- Khi Diode zener phân cực ngược V_Z < V_in < V_F, ta có mạch tương đương:

Hình 10. M<i>ạch tương đương khi</i> V < V < V<small>ZinF </small>Dòng điện qua diode lúc này là: I ≈ 0(A)

- Khi Diode zener phân cực ngược V < V , ta có m<small>inZ</small> ạch tương đương:

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Hình 11. M<i>ạch tương đương khi</i> V < V<small>inZ </small>Dòng điệ qua diode đượn c tính là: I =^V<small>in−VZ</small>

<small>R3+RS</small>Theo thơng s t datasheet: ố ừ I_Z = 21mA thì V_Z

= −12V (−11 4V. ~ −12 6V. ) => L a ch n ự ọ R3 + RS ≥ ^V<small>in−VZ</small>

<small>IZ</small> = ^{− +}^{15 12}

<small>−21 10.−3</small>≈ 143(Ω)

- Điện áp V và V <small>XY</small>được lấy cho đầu vào 2 kênh c a oscilloscope v i Vủ ớ <small>Y</small> thể hiện cường độ dòng điện qua Diode zener, V<small>X</small> th hiể ện điện áp hai đầu Diode zener nhưng theo mạch đo V<small>X</small> = V + V = V<small>DRSD</small>+ I x RS. Do đó, cần chọn RS sao cho V<small>RS</small> ≪ V<small>D</small> để không nh ảhưởng quá lớn tới k t qu ế ảđo được.

Chọn RS = 0. (Ω) = (mΩ)01 10 , ta thấy:

I_F × RS = 0.002 ( ) 0.V 002 V_F,max Ivà _Z × RS = 0.00021 (V) ≪ VZ=> Có th <b>ể chấ</b>p nh<b>ận đượ</b>c

- T ừ các điều kiện tính tốn được, chọn R3 = 150 (Ω)Lúc này, dòng điện qua Diode zener là:

+ Khi V_in > V_F, I_max = _150+0.01^15−1.2 ≈ 0.092 (A) + Khi V_in < V_Z, I_min = ^{− +}^{15 12}

<small>150+0.01</small>≈ −0.02 (A) => Công su t tiêu tán trên các t i lấ ả ần lượt là:

P_R3,max= 0.092<small>2</small>× 150 = 1.2696 (W) => chọn P_R3,đm= 2 (W) P_RS,max= 0.092<small>2</small>× 0.01 = 0.00008464 (W) => chọn P<small>RS,đm</small>= 1 (W) - V i các giá trớ ị điện trở đã chọn ta tính được:

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Hình 12. M ch khu<i>ạếch đạ</i>i 10 l n s d ng Opamp LM741 <i>ầử ụ</i>

Ta s d ng m ch khuử ụ ạ ếch đại không đảo s d ng Opamp LM741 v i h s khuử ụ ớ ệ ố ếch đại là:

K = 1 + ^{RV1 + R2}_R1 = 10

=> Ch n R1 ọ = 10 kΩ => chọn R2 = 82 kΩ, biến trở RV1 = 10kΩ, điều ch nh bi n tr RV1 ỉ ế ởsao cho h s khuệ ố ếch đại K = 10

Chọn ngu n c p cho Opamp LM741 sử d ng b nguồ ấ ụ ộ ồn đa năng OWON P3051, điều chỉnh điện áp đến 20V, nối đầu điện áp dương vào chân số 7, nối đầu điện áp âm vào chân số 4

Sau khi qua kh i khuố ếch đại, ta thu được:

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- Điều ch nh ỉ oscilloscope để có th ể quan sát được đường đặc tính: + Cài đặt chế độ X-Y

+ T i chạ ế độ X-Y có 100 ơ, m i góc phỗ ần tư có 25 ơ (5 ơ chiều d c và 5 ô chi u ngang), ọ ềv i V n i vào kênh CH1 là tr c X, ớ <small>X</small> ố ụ <small>′</small>V n i vào kênh CH2 n i vào kênh CH2 là tr c Y _Yố ố ụ+ Điều chỉnh độ phân giả ủi c a kênh CH1, với giá trị đầu vào V<small>X</small> thì độ chia lớn nh t là ấ

<small>5</small> = 2.52 (V/div)=> điều chỉnh độ chia đến 3 (V/div)

+ Điều chỉnh độ phân giả ủi c a kênh CH2, với giá trị đầu vào V<small>′</small> thì độ chia lớn nhất là _Y<small>9.2</small>

<small>5</small>= 1.84 (mV/div) => điều chỉnh độ chia đến 2 (mV/div)

Hình 13. Oscilloscope <i>ở chế độ</i> X-Y

7. K t lu n <b>ếậ</b>

Mạch đo có thể sử dụng để đo các diode zener khác, tùy vào từng loại diode zener mà điều chỉnh điện trở R3 sao cho phù hợp.

Tuy nhiên, mạch chưa có bảo v q dịng nên c n thệ ẩ ận trong việc điều ch nh nguỉ ồn đầu vào và l a chự ọn điện tr . ở

</div>