TR NG Đ I H C CÔNG NGHI P TP. HCM ƯỜ Ạ Ọ
Ệ KHOA ĐI N – ĐI N T Ệ
Ệ Ử
ĐI N T C B N Ệ Ử Ơ Ả
GV: Giang Bích Ngân
Đi n t
c b n?
ệ ử ơ ả
Nghe nhìn T đ ng hóa ự ộ Vi n thông ễ Máy tính ngườ Đo l Vũ trụ Y h cọ v,v,,
M c tiêu
ụ
ế ứ ơ ả ệ
t k vá ng d ng các linh ki n ệ ử ệ ụ
Tra c u các linh ki n.
Ki n th c c b n nh t v linh ki n đi n t Tính toán, thi đi n t ệ ử ứ
ấ ề ứ ế ế . vào trong th c t ự ế
ệ
N i dung
ộ
Ch Ch Ch Ch Ch
ng 1: C s đi n h c ọ ơ ở ệ ng 2: Đi n tr . ở ệ ng 3: T đi n, cu n c m và bi n th . ế ế ụ ệ ộ ả ng 4: Ch t bán d n đi n – diode. ệ ẫ ấ ng 5: Transistor BJT (Bipolar Junction
ạ ệ ồ
ng. ề ườ
Ch Ch Ch
ươ ươ ươ ươ ươ Transistor) ươ ươ ươ ng 6: M ch c p ngu n 1 chi u (ngu n đi n) ấ ng 7: Transistor hi u ng tr ng 8: B khu ch đ i thu t toán. ế ồ ệ ứ ạ ậ ộ
Giaùo trình tham khaûo
Leâ Phi Yeán – Löu Phuù – Nguyeãn Nhö Anh, Kyõ thuaät ñieän töû, ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp. HCM.
TS. Nguyeãn Vieát Nguyeân, Giaùo trình Linh kieän Ñieän töû vaø ÖÙng duïng, NXB Giaùo duïc, 12/2003.
Millman & Halkias, Electronic Circuits and
Malvino, Electronic Principles, 1999.
Devices, Prentice Hall, 2000.
Ch
ươ
ng I: C S ĐI N H C Ơ Ở Ệ
Ọ
Ệ Ự
Ụ ọ
ệ
ấ ậ ng đ c tr ng c a chúng. Phân bi ủ ả c b n ch t v t lý c a dòng đi n, các đ i ạ ủ t dòng 1 chi u ề ệ
ề ề
- - M C TIÊU TH C HI N: H c xong bài này h c viên có kh năng: ọ - Hi u đ ể ượ ả l ư ặ ượ và xoay chi u.ề Cách th c hi n dòng đi n 1 chi u và xoay chi u. ệ ệ ự ng d ng ụ Ứ
I. NGU N G C C A DÒNG ĐI N
Ố Ủ
Ồ
Ệ
các nguyên t -
nh nh t không th ti p t c 1. C u t o c a v t ch t: ấ c c u t o t - V t ch t đ ấ ượ ấ ạ ừ ấ ầ ử ỏ ữ ử ể ế ự
ấ ạ ủ ậ ậ nh ng ph n t phân chia.
đ - Nguyên t ạ c c u t o g m h t nhân ồ
ươ
ỹ ạ ờ ự
ớ ự
ỹ ạ ị
gi a ở ữ ử ượ ấ ạ ng và các electron tích đi n mang đi n tích d ệ ệ âm ( e = -1,6. 10-19 C ) quay xung quanh nhân theo các qu đ o xác đ nh nh l c li tâm cân ị b ng v i l c hút c a h t nhân. ủ ạ ằ - Các electron ch quay theo các qu đ o xác đ nh ỉ trong ra ngoài K, c đánh d u theo th t t ứ ự ừ ấ
đ ượ L, M, N, O, P, Q,…,
Xét v đi n tích thì v t ch t s m t trong ba tr ng ấ ẽ ở ộ ậ ạ
ng.
ề ệ thái sau: Nguyên t Nguyên t Nguyên t trung hoà v đi n. ề ệ tr thành ion d ươ tr thành ion âm. ử ử ở ử ở
N u n là s th t
2. Nh v y, các qu ỹ
ỹ ạ
ỗ
ố ư ậ t là 2, 8, 18, 32,… c a qu đ o thì s electron ế ố ứ ự ủ i đa trên m i qu đ o là 2n t ỹ ạ ố đ o có s electron l n l ạ ầ ượ ố
+6e +14e +1e
Nguyên t hydro ử Nguyên t Carbon Nguyên t silic (Si) ử ử
Vùng hoá tr (valence band). ị Vùng d n (conduction band). Vùng c m (band gap energy).
ẫ ấ
ạ ậ
ẫ
ả
2. Phân lo i v t ch t theo kh năng d n ấ đi n:ệ
Ở ấ ấ ộ ộ
ả ệ ộ là ch t có đ r ng vùng c m >3eV. t đ phòng cũng không x y ra s d n ự ẫ
ấ ề ệ ấ ề ộ ộ ượ ệ ộ
ấ t đ phòng đ ể ẫ
Ch t đi n môi: ệ đi u ki n nhi ệ . đi n đi n t ệ ử Ch t bán d n: ẫ là ch t có đ r ng vùng c m <3eV. Ở ấ đi u ki n nhi c kích thích các đi n t ệ ử ệ hóa tr có th di chuy n sang vùng d n đ tham gia ể ể ị vào dòng đi n d n. ệ ệ là ch t có đ r ng vùng c m < 0.2eV.
ẫ
ộ ộ t đ phòng, các đi n t ấ ệ ộ ệ ử ệ
Ch t d n đi n: ấ ẫ đi u ki n nhi ị Ở ề th di chuy n sang vùng d n đ tr thành đi n t ệ ử ự ể do.
ấ hóa tr có t ể ở ể ẫ
ng c a v t r n
S đ phân b vùng năng l ố
ơ ồ
ượ
ủ ậ ắ
ΔW ΔW
Vùng d nẫ
Vùng c mấ Vùng hóa trị
3. Đi n tích và đ nh lu t Coulomb: ị
ệ
ậ
ng đi n có trong v t th mang đi n g i là l ệ ọ ậ ệ ượ ể
ệ
ậ ậ ả ồ ạ i m t ộ
a. Đi n tích: ệ đi n tích. b. Đ nh lu t Culông ( Coulomb): ị Gi a hai v t mang đi n cách nhau1 kho ng r t n t ữ l c t ự ươ
kF =
ự ơ
ệ ng tác tĩnh đi n: ệ qq 2.1 2 r
1
ả
pee=k 4
0
F: l c đ n v là Newton (N) ị q1,q2 : đi n tích (C) ệ r: kho ng cách (m) k: h ng s ố ằ
ng h gi a các v t ự ụ ỗ ữ ậ
Qua kh o sát l c tác d ng t ả ươ i ta nh n th y : mang đi n tích ng ậ ệ ườ ấ
-Hai v t mang đi n tích cùng d u (cùng d u âm ấ ậ ấ
- Hai v t mang đi n tích trái d u thì hút nhau. hay cùng d u d ấ ươ ậ ệ ng) s đ y nhau. ẽ ẩ ệ ấ
4. Dòng electron và dòng đi n qui
ệ
c ướ
ự ẩ ừ ự
ủ
do trong v t d n đi n s ch u tác d ng b i l c ụ ệ ẽ ị ng c a ngu n đi n và l c đ y t ệ ồ
ệ ạ
ươ
ệ
Electron t ự ậ ẫ ở ự c c d hút, t c c âm ừ ự ươ ồ c a ngu n đi n t o thành m t lu ng electron ch y theo ồ ạ ộ ủ chi u t đi n tích âm sang đ u có đi n tích d ng trong ề ừ ệ ầ v t d n đi n. ệ ậ ẫ
ướ
ề
ề ủ ứ
c: chi u c a dòng đi n ch y theo chi u i ta qui ệ ạ c v i dòng electron, t c là dòng di n s đi theo chi u ề ệ ẽ ng sang d u có đi n tích âm trong v t ậ ệ ầ
ệ
Ng ườ ng ượ ớ đ u đi n tích d t ệ ừ ầ d n đi n. ẫ
ươ
5. Đi n ápệ
Đi n áp là hi u đi n th gi a 2 đi m khác nhau c a ế ữ ủ ể ệ ệ
ệ m chạ
đi n. ệ
UAB = VA – VB = - UBA , ể ế ủ ệ
ộ ể ủ ượ ạ
ể ệ ấ
ố
ể ạ ị
đi n ệ ệ ế ể ớ
VA, VB :đi n th c a các đi m A và B so v i g c ớ ố Thông th c ch n ng, m t đi m nào đó c a m ch đ ọ ườ làm đi m g c có đi n th b ng 0 (đi m đ t). Khi đó ế ằ ố ể m i đi m khác trong m ch có giá tr âm đi n th ế ở ọ ệ ho cặ ng so v i đi m g c. Và đi n th này chính là d ươ áp
t i đi m t ng ng ạ ể ươ ứ .
II. DÒNG ĐI N M T CHI U (DC)
Ộ
Ệ
Ề
ệ ộ ị
chi u và tr s không thay đ i theo th i gian. ề Dòng đi n m t chi u là dòng di n có ề ờ ệ ổ Đ nh nghĩa: ị ố
ệ ệ
ộ
C ng đ dòng đi n (I): ộ ườ ệ ượ ng qua thi C ng đ dòng đi n đo ộ ườ do chuy n đ ng ng đi n tích c a các đi n t t ể ệ ử ự ủ t đi n dây d n trong 1 đ n v th i gian. ị ờ ệ ế ẫ ơ b ng l ằ có h ướ
I ==
ệ ộ
Q t
Q: đi n tích (coulomb – C) I: c ng đ dòng đi n (A) t: th i gian (giây- s) ệ ườ ờ
Trong các m ch đi n t
ạ
ệ ử ớ ườ ườ ng đ dòng điên ộ ng dùng i ta th ườ
thì c có tr s 1A là khá l n nên ng ị ố ướ ố ủ
c s c a A là: 1mA (miliampere) = 10-3A 1m A (microampere) = 10-6A
Ngu n đi n 1 chi u ệ
ồ
ề
ạ
Các lo i ngu n đi n 1 chi u: ề ồ ế
ệ ổ
ệ
Pin, acquy ( bi n đ i hóa năng thành đi n năng). Pin m t tr i (bi n đ i tr c ti p quang năng thành ổ ự ế ặ ờ ế
ổ ơ ệ ề
công su t (bi n đ i đi n áp xoay ệ ế ổ
đi nệ năng). Máy phát đi n 1 chi u (bi n đ i c năng thành đi n ệ ế năng) B ngu n đi n t ệ ử ồ ộ chi u thành đi n áp 1 chi u). ệ ấ ề ề
ồ đi n áp làm ệ ọ ủ
Hai thông s quan tr ng c a ngu n: ng. ệ
ng đi n ch a trong ố ệ ượ ng Q (Ah) là dung l ứ vi c và đi n l ệ ượ ượ ệ
ng ử ụ ộ ườ
Đi n l ngu n.ồ Th i gian s d ng ngu n (t) tuỳ thu c vào c ờ ồ t = độ
Q I
dòng tiêu th I :ụ
Đ tránh cho ngu n b h ng i ta gi ng ồ
Q i h n c ớ ạ ườ 10h
ị ư ườ I ≤ ể độ
dòng tiêu th m c: ụ ở ứ
Các cách ghép ngu n đi n 1 chi u
ồ
ề
ệ
ố ế
Ghép n i ti p: U = U1 + U2 + U3 Q = Q1 = Q2 = Q3 Ghép song song: U = U1 = U2 = U3 Q = Q1 + Q2 + Q3 Ghép h n h p: ỗ U = U1 + U2 + U3 Q = Q1 + Q2 + Q3
ợ
III. DÒNG ĐI N XOAY CHI U
Ề
Ệ
ề
Dòng đi n xoay chi u hình sine là ệ dòng bi n đ i theo th i gian m t cách tu n hoàn v i ớ Đ nh nghĩa: ổ ầ ờ ộ
ị ế qui lu t hình sine: ậ i(t) = Imax sin (ωt + φ)
ω = 2Лf ầ ố ệ ớ ầ ố
ω t n s góc quan h v i t n s f : ờ ấ ể ả
ế ị
Chu kỳ T là kho ng th i gian ng n nh t đ dòng đi n ệ ắ l p l i giá tr và chi u bi n thiên. ề ặ ạ T n s f (hertz – Hz) ầ ố là s chu kỳ c a dòng đi n ủ ệ ố
xoay
ề
chi u trong th i gian 1 giây: f = 1/ T ờ
ng đ c tr ng cho dòng đi n xoay
ặ
ạ ượ
ư
ệ
Đ i l chi uề Giá tr đ nh Up: Đi n áp c a dòng đi n xoay
ệ ệ ỉ ị
max ho c giá tr ị ặ p = Umax.
Giá tr trung bình: ị U = 0.63 Up Giá tr hi u d ng: ị ệ ụ U = 0.707 Up
chi u có th đ t giá tr c c đ i U ề c c ti u –U ự ể ọ ủ ị ự ạ ỉ ị ể ạ max , ta g i giá tr đ nh U
IV. Công và công su t c a dòng đi n
ấ ủ
ệ
ượ ể
ệ ng khác: Bàn ng đi n có th chuy n đ i thành các ổ ể i, b p đi n, bóng đèn, ế ủ ệ ượ
Công: Năng l d ng năng l ạ đ ngộ
ệ
Ta nói dòng đi n th c hi n 1 công: ệ ệ
c đi n, bình đi n phân… ơ ệ ự W (J) = U(V) . I(A) . t(s)
J (Joule) = w.s, 1kWh = 1000Wh = 3.600.000Ws ệ Công su t:ấ Công c a dòng đi n sinh ra trong 1 đ n v ị ủ ơ
ờ th i gian (1s). P = W/ t = U.I (watt)
