BÀI 7: CÁC LOẠI DIODE ĐẶC BIỆT

2.1. DIODE QUANG (OPTO-DIODES)

2.1.1. Ký hiệu

• LED (Phát quang): Hình ký hiệu diode với hai mũi tên hướng ra ngoài.

• Photodiode (Thu quang): Hình ký hiệu diode với hai mũi tên hướng vào trong.

2.1.2. Nguyên lý làm việc của Diode phát quang (LED)

• Cơ chế: Hoạt động dựa trên hiện tượng phát quang điện tử. Khi phân cực thuận, electron từ vùng N tràn sang vùng P và lỗ trống từ vùng P sang vùng N.

• Sự tái hợp: Tại lớp tiếp giáp, electron tái hợp với lỗ trống và giải phóng năng lượng dưới dạng các hạt ánh sáng (Photon).

• Màu sắc: Phụ thuộc vào loại vật liệu bán dẫn (ví dụ: GaAs cho ánh sáng hồng ngoại, GaP cho ánh sáng đỏ/vàng).

2.1.3. Nguyên lý làm việc của Diode thu quang (Photodiode)

• Cơ chế: Hoạt động ở trạng thái phân cực ngược.

• Quá trình: Khi ánh sáng chiếu vào lớp tiếp giáp, năng lượng photon phá vỡ liên kết cộng hóa trị tạo ra các cặp electron - lỗ trống mới.

• Dòng điện: Các hạt dẫn này làm tăng dòng điện ngược trong mạch (dòng quang điện). Cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào.

2.2. DIODE ZENER (DIODE ỔN ÁP)

2.2.1. Ký hiệu

• Tương tự diode thường nhưng vạch ngang có hai nét bẻ góc (giống hình chữ Z). Ký hiệu trên sơ đồ là DZ hoặc ZD.

2.2.2. Nguyên lý hoạt động

• Đặc điểm: Được chế tạo để hoạt động bền vững trong vùng đánh thủng ngược.

• Nguyên lý: Khi phân cực ngược, nếu điện áp đặt vào thấp hơn điện áp Zener ($V_Z$), diode không dẫn điện. Khi điện áp vượt quá $V_Z$, diode dẫn dòng ngược rất mạnh nhưng điện áp trên hai đầu diode vẫn giữ nguyên ở mức $V_Z$.

• Ứng dụng: Dùng để ổn định điện áp hoặc bảo vệ quá áp cho mạch điện.

2.3. DIODE BIẾN DUNG (VARICAP DIODE)

• Nguyên lý: Tận dụng tính chất của điện dung ký sinh ($C_j$) tại lớp tiếp giáp P-N khi phân cực ngược.

• Hoạt động: Khi thay đổi điện áp ngược, bề rộng vùng nghèo thay đổi, dẫn đến điện dung của diode thay đổi (tương tự một tụ điện có thể điều chỉnh bằng điện áp).

• Ứng dụng: Dùng trong các mạch cộng hưởng, mạch điều chỉnh tần số (tivi, radio), mạch điều chế FM.

2.4. DIODE HẦM (TUNNEL DIODE)

• Cấu tạo: Được pha tạp nồng độ cực cao (gấp hàng nghìn lần diode thường).

• Hiệu ứng hầm: Các hạt dẫn có thể "chui hầm" xuyên qua hàng rào điện thế dù năng lượng thấp.

• Đặc tính: Có một vùng điện trở âm (điện áp tăng nhưng dòng điện lại giảm).

• Ứng dụng: Hoạt động ở tần số cực cao (hàng GHz), dùng trong các mạch dao động siêu cao tần, mạch khuếch đại vi ba.