Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:76

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Nội dung cuốn sách này gồm 6 bài nhằm phục vụ cho hệ cao đẳng với nội dung những kiến thức cơ bản của Điện tử cơ bản và các kiến thức mở rộng. Nội dung của giáo trình bao gồm các bài sau: Bài mở đầu: Khái quát chung về linh kiện điện tử; Bài 1 Các khái niệm cơ bản; Bài 2 Linh kiện thụ động; Bài 3 Linh kiện bán dẫn. Bài 4: Các Mạch khuếch đại dùng tranzito; Bài 5 Các mạch ứng dụng dùng BJT. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 215/QĐ-CĐDK ngày 1 tháng 3 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Điện Tử Cơ Bản được sử dụng làm tài liệu giảng dạy cho môn học Điện tử cơ bản thuộc chương trình đào tạo cao đẳng ngành Điện Công Nghiệp và một số nghề liên quan. Nội dung cuốn sách này gồm 6 bài nhằm phục vụ cho hệ cao đẳng với nội dung những kiến thức cơ bản của Điện tử cơ bản và các kiến thức mở rộng. Nội dung của giáo trình bao gồm các bài sau: Bài mở đầu: Khái quát chung về linh kiện điện tử Bài 1: Các khái niệm cơ bản. Bài 2: Linh kiện thụ động. Bài 3: Linh kiện bán dẫn. Bài 4: Các Mạch khuếch đại dùng tranzito. Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng BJT Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã tham khảo và trích dẫn từ nhiều tài liệu được liệt kê tại mục Danh mục tài liệu tham khảo. Chúng tôi chân thành cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo. Bên cạnh đó, giáo trình cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Nhóm tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, phản hồi từ quý đồng nghiệp, các bạn người học và bạn đọc. Trân trọng cảm ơn./. Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng 06 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Phan Đúng 2. ThS. Lương Quốc Kông 3. ThS. Nguyễn Thái Bảo
MỤC LỤC TRANG BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ........................... 1 0.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ...................................................... 1 0.2. CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ .......................................... 1 BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ........................................................................... 1 1.1. VẬT DẪN ĐIỆN VÀ CÁCH ĐIỆN ............................................................................. 4 1.2. CÁC HẠT MANG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG ............................................ 5 BÀI 2: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG ............................................................................... 5 2.1. ĐIỆN TRỞ ................................................................................................................... 6 2.2. TỤ ĐIỆN ................................................................................................................... 11 2.3. CUỘN DÂY............................................................................................................... 15 BÀI 3: LINH KIỆN BÁN DẪN ................................................................................ 17 3.1. KHÁI NIỆM CHẤT BÁN DẪN ................................................................................ 18 3.2. TIẾP GIÁP P-N, DIODE TIẾP MẶT ......................................................................... 20 3.3. CẤU TẠO, PHÂN LOẠI VÀ CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA DIODE ................. 20 3.4. TRANSISTOR BJT .................................................................................................... 23 3.5. TRANSISTOR TRƯỜNG .......................................................................................... 25 3.6. DIAC - SCR – TRIAC ............................................................................................... 26 BÀI 4: CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANZITO ........................................ 31 4.1. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐƠN ..................................................................................... 32 4.2. MẠCH GHÉP PHỨC HỢP ........................................................................................ 35 4.3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT........................................................................ 36 BÀI 5: CÁC MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG BJT ........................................................ 39 5.1. MẠCH DAO ĐỘNG .................................................................................................. 40 5.2. MẠCH XÉN .............................................................................................................. 44 5.3. MẠCH ỔN ÁP ........................................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 53 Trang 2
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRANG Hình 1.1. Dây cáp kết nối làm từ vật liệu dẫn điện ....................................................... 1 Hình 1.2. Phip đồng làm từ vật liệu cách điện trong chế tạo mạch in ........................... 2 Hình 2.1. Hình dạng điện trở ....................................................................................... 5 Hình 2.2. Ký hiệu điện trở ........................................................................................... 5 Hình 2.3. Cấu tạo của điện trở không phải dây quấn .................................................... 6 Hình 2.4. Cấu tạo của điện trở dây quấn ...................................................................... 6 Hình 2.5. Ký hiệu của biến trở ..................................................................................... 6 Hình 2.6. Cầu chì ......................................................................................................... 6 Hình 2.7. Điện trở 4 vòng màu và 5 vòng màu thực tế ................................................. 7 Hình 2.8. Điện trở 4 vòng màu..................................................................................... 7 Hình 2.9. Điện trở mắc nối tiếp.................................................................................... 8 Hình 2.10. Điện trở mắc song song .............................................................................. 8 Hình 2.11. Đấu nối tiếp với bóng đèn một điện trở. ..................................................... 9 Hình 2.12. Cầu phân áp để lấy ra áp U1 tuỳ ý ............................................................ 10 Hình 2.13. Ký hiệu và cấu trúc của tụ điện ................................................................ 10 Hình 2.14. Các loại tụ sứ thường gặp ......................................................................... 11 Hình 2.15. Tụ giấy ..................................................................................................... 11 Hình 2.16. Hình dạng của tụ điện hoá ........................................................................ 11 Hình 2.17. Ký hiệu của biến dung.............................................................................. 12 Hình 2.18. Tụ xoay sử dụng trong Radio ................................................................... 12 Hình 2.19. Mạch 3 tụ điện ghép nối tiếp .................................................................... 13 Hình 2.20. Mạch 3 tụ điện ghép song song ................................................................ 14 Hình 2.21. Mạch lọc RC ............................................................................................ 15 Hình 2.22. Ký hiệu các loại cuộn dây ........................................................................ 15 Hình 2.23. Cuộn dây mắc nối tiếp .............................................................................. 16 Hình 2.24. Cuộn dây mắc song song .......................................................................... 16 Hình 2.25. Cuộn cảm trong thực tế ............................................................................ 16 Hình 3.1. Chất bán dẫn loại P .................................................................................... 21 Hình 3.2. Chất bán dẫn loại N.................................................................................... 21 Trang 1
Hình 3.3. Khoảng năng lượng giữa ED và dải dẫn điện .............................................. 21 Hình 3.4. Mối tiếp xúc P – N ..................................................................................... 20 Hình 3.5. Chiều dòng điện trong Diode...................................................................... 20 Hình 3.6. Một số kí hiệu của Diode ........................................................................... 20 Hình 3.7. Hình dạng và ký hiệu của Diode nắn điện .................................................. 20 Hình 3.8. Hình dạng và ký hiệu của diode zener ........................................................ 21 Hình 3.9. Đặc tuyến Von –Ampe của Diode zener ..................................................... 21 Hình 3.10. Mạch ổn áp dung dioze Zener .................................................................. 21 Hình 3.11. Hình dạng và ký hiệu LED đơn ................................................................ 22 Hình 3.12. Cấu tạo của transistor lưỡng cực............................................................... 22 Hình 3.13. Ký hiệu của transistor lưỡng cực .............................................................. 22 Hình 3.14. Nguyên lý hoạt động của transistor NPN .................................................. 23 Hình 3.15. Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N ........................................................... 23 Hình 3.16. Ký hiệu và sơ đồ chân tương đương giữa Mosfet và Transistor ............... 23 Hình 3.17. Cấu tạo và kí hiệu của Diac ...................................................................... 24 Hình 3.18. Diac trong thực tế ..................................................................................... 24 Hình 3.19. Phân cực cho Diac.................................................................................... 24 Hình 3.20. Đặc tính của Diac ..................................................................................... 25 Hình 3.21. Cấu tạo của Thyristor ............................................................................... 25 Hình 3.22. Ký hiệu và hình dạng của một loại Thyristor ............................................ 26 Hình 3.23. Khảo sát đặc tính của Thyristor ................................................................ 29 Hình 3.24. Đặc tính Von-Ampe của SCR................................................................... 26 Hình 3.25. Cấu trúc bán dẫn của triac ........................................................................ 30 Hình 3.26. Ký hiệu của triac ...................................................................................... 30 Hình 3.27. Triac trong thực tế .................................................................................... 30 Hình 3.28. Đặc tính của Triac .................................................................................... 31 Hình 3.29. Đặc tính V-I của Triac .............................................................................. 31 Hình 3.30. Các cách kích dẫn Triac ........................................................................... 31 Hình 3.31. Mắc Triac trong điện xoay chiều .............................................................. 32 Hình 4.1. Mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung.................................................... 31 Hình 4.2. Dạng sóng ngỏ vào và ngỏ ra của mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung 32 Trang 2
Hình 4.3. Mạch khuếch đại mắc theo kiểu B chung ................................................... 32 Hình 4.4. Mạch khuếch đại mắc theo kiểu B chung ................................................... 33 Hình 4.5. Mạch khuếch đại Cascode. ......................................................................... 34 Hình 4.6. Mạch khuếch đại Darlington ...................................................................... 35 Hình 4.7. Sơ đồ mạch khuếch đại ở chế độ A ............................................................ 35 Hình 4.8. Sơ đồ mạch khuếch đại ở chế độ B............................................................. 36 Hình 4.9. Sơ đồ mạch khuếch đại ở chế độ AB .......................................................... 36 Hình 4.10. Sơ đồ mạch khuếch đại ở chế độ C ........................................................... 37 Hình 4.11. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo ghép biến áp ..................................... 37 Hình 5.1. Mạch dao động đa hài ................................................................................ 40 Hình 5.2. Nguyên tắc dao động dịch pha ................................................................... 40 Hình 5.3. Mạch dao động dịch pha ............................................................................ 41 Hình 5.4..................................................................................................................... 41 Hình 5.5. Hình dạng và ký hiệu của thạch anh ........................................................... 42 Hình 5.6. Ký hiệu - sơ đồ tương đương và hình dạng của thạch anh........................... 42 Hình 5.7. Một biện pháp để thay đổi tần số cộng hưởng riêng ................................... 43 Hình 5.8. Mạch tạo dao động bằng thạch anh ............................................................ 43 Hình 5.9..................................................................................................................... 43 Hình 5.10................................................................................................................... 44 Hình 5.11................................................................................................................... 44 Hình 5.12................................................................................................................... 44 Hình 5.13................................................................................................................... 45 Hình 5.14................................................................................................................... 45 Hình 5.15................................................................................................................... 45 Hình 5.16................................................................................................................... 46 Hình 5.17................................................................................................................... 46 Hình 5.18. Mạch ổn áp dùng diode Zener .................................................................. 46 Hình 5.19. Mạch ổn áp song dùng BJT ...................................................................... 48 Hình 5.20. Mạch ổn áp nối tiếp .................................................................................. 49 Trang 3
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 1. Tên mô đun: Điện tử cơ bản 2. Mã mô đun: AUTM62103 Thời gian thực hiện mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra: 2 giờ) Số tín chỉ: 2 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: 3.1. Vị trí: Là mô đun kỹ thuật cơ sở, thuộc các môn học đào tạo nghề bắt buộc. Mô đun này có ý nghĩa bổ trợ các kiển thức cần thiết về lĩnh vực điện tử cho học viên ngành điện; làm cơ sơ để tiếp thu các môn học, mô đun khác như: PLC cơ bản, kỹ thuật cảm biến... Mô đun có thể học song song với môn Mạch điện. 3.2. Tính chất: Giáo trình cung cấp kiến thức, kỹ năng và năng lực tự chủ và trách nhiệm cho người học liên quan đến các linh kiện điện tử cơ bản thường được sử dụng trong các mạch điện tử. Người học sẽ nhận biết, đọc giá trị và cách sử dụng các linh kiện điện tử này để tiến hành lắp ráp các mạch điện tử cơ bản cũng như các mạch ứng dụng trong cuộc sống. 3.3. Ý nghĩa và vai trò của môn học: Điện tử cơ bản là mô đun cơ bản và dành cho đối tượng là người học thuộc các chuyên ngành điện – tự động hóa như Sửa chữa thiết bị tự động hóa, điện công nghiệp... Nội dung chủ yếu của môn học này nhằm cung cấp các kiến thức và kỹ năng thuộc điện tử cơ bản: nhận biết, đọc giá trị và cách sử dụng các linh kiện điện tử. Qua đó, giáo trình cung cấp các kỹ năng cơ bản để tiến hành lắp ráp các mạch điện tử cơ bản cũng như các mạch ứng dụng trong cuộc sống. 4. Mục tiêu mô đun: Về kiến thức: + A1. Giải thích được cấu tạo, nguyên lý các linh kiện kiện điện tử thông dụng + A2. Phân tích được nguyên lý hoạt động của một số mạch ứng dụng cơ bản của tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén...; Về kỹ năng: + B1. Lắp ráp được các mạch điện cơ bản trong lĩnh vực điện tử như: mạch khuếch đại, mạch ta ̣o dao đô ̣ng, ma ̣ch chỉnh lưu,…; + B2. Nhận dạng được chính xác ký hiệu của từng linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng. + B3. Phân tích được nguyên lý một số mạch ứng dụng cơ bản của tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén... + B4. Xác định được chính xác sơ đồ chân linh kiện, lắp ráp, cân chỉnh một số mạch ứng dụng đạt yêu cầu kỹ thuật và an toàn. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm + C1. Có thái độ tự tin, vững vàng khi làm việc với các linh điện, mạch điện tử; + C2. Tuân thủ các bước, nguyên tắc an toàn phân tích mạch điện tử; + C3. Có ý thức bảo quản thiế t bi,̣ vê ̣ sinh an toàn lao đô ̣ng. Trang 1
5. Nội dung mô đun: 5.1. Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Tín Thực hành, Kiểm Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun chỉ Tổng Lý thí nghiệm, tra số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Các môn học chung/đại I 23 465 180 260 17 8 cương COMP64002 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 0 COMP62004 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 COMP62008 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng và COMP62010 4 75 36 35 2 2 An ninh COMP63006 Tin học 3 75 15 58 0 2 FORL66001 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 0 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành, 70 1755 435 1241 30 49 nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 11 240 84 145 6 5 ELEI53132 Mạch điện 3 60 28 29 2 1 ELET51165 Vẽ điện 1 30 0 29 0 1 ELET62064 Vật liệu điện 2 30 28 0 2 0 ELEI53117 Khí cụ điện 1 3 75 14 58 1 2 AUTM62103 Điện tử cơ bản 2 45 14 29 1 1 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn ngành, 59 1515 351 1096 24 44 nghề AUTM63114 Điều khiển điện khi nén 3 60 28 29 2 1 ELEI53115 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 ELEI56135 Máy điện 6 150 28 116 2 4 ELEI6509 Cung cấp điện 5 90 56 29 4 1 ELET55157 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 Trang 2
Thời gian đào tạo (giờ) Tín Thực hành, Kiểm Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun chỉ Tổng Lý thí nghiệm, tra số thuyết thảo luận, LT TH bài tập ELEI62158 Trang bị điện 2 2 45 14 29 1 1 AUTM64116 PLC 3 75 14 58 1 2 ELEI55138 Thí nghiệm điện 1 3 75 14 58 1 2 ELEI62139 Thí nghiệm điện 2 2 45 14 29 1 1 ELEI55124 Kỹ thuật lắp đặt điện 5 120 28 87 2 3 ELEI54123 Kỹ thuật lạnh 4 90 28 58 2 2 ELEI54148 Thiết bị điện gia dụng 4 90 28 58 2 2 Bảo dưỡng sửa chữa thiết ELEI6412 4 90 28 58 2 2 bị điện ELEI6317 Bảo vệ rơ le 3 75 14 58 1 2 ELEI54152 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 ELEI63119 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 0 129 0 6 Tổng cộng 93 2220 615 1501 47 57 5.2. Chương trình chi tiết môn học Thời gian (giờ) Thực hành, Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra số thuyết thảo luận, bài tập LT TH Bài mở đầu: Khái quát chung về 1 1 1 0 0 0 linh kiện điện tử 2 Bài 1: Các khái niệm cơ bản 2 2 0 0 0 3 Bài 2: Linh kiện thụ động 3 1 2 0 0 4 Bài 3: Linh kiện bán dẫn 4 1 2 1 0 Bài 4: Các Mạch khuếch đại dùng 5 15 6 9 0 0 tranzito Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng 6 20 3 16 0 1 BJT Cộng: 45 14 29 1 1 6. Điều kiện thực hiện mô-đun: 6.1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Trang 3
- Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn. - Phòng thực hành: Phòng Điện tử cơ bản. 6.2. Trang thiết bị máy móc: - Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn trắng và màu, giẻ lau. - Các thiết bị, máy móc: mô hình học tập điện tử cơ bản, testboard, dây dẫn, LED, điện trở, các loại IC, kìm tuốt dây, VOM và các thiết bị/ công cụ/dụng cụ khác như đã liệt kê ở mục III. 6.3. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Đáp ứng phòng học chuẩn - Giáo trình, giáo án - Qui trình thực hành (nếu có) - Phiếu đánh giá thực hành 6.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thêm về các mạch điện tử cơ bản trên mạng internet. 7. Nội dung và phương pháp đánh giá: 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Bài 1, bài 2 và bài 3. - Kỹ năng: Bài 4 và bài 5. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiêm túc, tuân thủ đúng qui định an toàn khi sử dụng thiết bị đo. + Tự tin khi làm việc với các linh kiện thụ động. + Tự tin khi sử dụng các linh kiện bán dẫn. + Nghiêm túc, tuân thủ đúng quy trình khi lắp ráp các mạch điện tử. 7.2. Phương pháp đánh giá: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 7.2.1. Kiểm tra thường xuyên: - Số lượng bài: 01. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ trong quá trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập. Trang 4
7.2.2. Kiểm tra định kỳ: - Số lượng bài: 02, trong đó 01 bài lý thuyết và 01 bài thực hành. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định. 7.2.3 Thi kết thúc môn học: lý thuyết và thực hành. - Hình thức thi: Trắc nghiệm và thực hành - Thời giant thi: 90÷120 phút. - Chuẩn đầu ra đáp ứng: A1, A2, B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3. Stt Bài kiểm tra Hình thức Nội dung Chuẩn đầu Thời gian kiểm tra ra đáp ứng 1. Bài kiểm tra Lý thuyết: tự Bài 1, bài 2 A1, A2. 45÷60 phút số 1 luận/trắc và bài 3 nghiệm/báo cáo 2. Bài kiểm tra Thực hành bài 4, bài 5 B1, B2, 90÷120 số 2 B3, B4, phút C1, C2, C3. 3. Thi kết thúc Lý thuyết + Bài 1, bài 2, A1, A2, 90÷120 mô đun thực hành bài 3, bài 4, B1, B2, phút bài 5 B3, B4, C1, C2, C3. 8. Hướng dẫn thực hiện môn học 8.1. Phạm vi áp dụng chương trình - Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa, trình độ trung cấp và cao đẳng. 8.2. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy, học tập môn học: - Đối với giảng viên/giáo viên: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với từng chương/bài học với thời lượng theo giờ dạy hoặc theo buổi dạy. Trang 5
+ Tổ chức giảng dạy: tập trung đối với giờ lý thuyết và chia ca đối với giờ thực hành theo qui định. - Đối với người học: + Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) + Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. + Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 6-8 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. + Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. + Tham dự thi kết thúc môn học. + Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học... 8.3. Những trọng tâm chương trình cần chú ý: Các bài có nội dung quan trọng như nhau.. 9. Tài liệu tham khảo [1] Trần Thu Hà (chủ biên), Giáo trình Điện tử cơ bản, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh (2013) [2] Nhiều tác giả, chuyên ngành kỹ thuật Điện – Điện tử, tủ sách Nhất nghệ tinh, NXB Trẻ (2014) [3] Đặng Văn Chuyết, Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội (2004). [4] Table, Standards, Formulas, Electrical Engineering, Europa-Technical Book Serier, Europa Lehrmittel, (2015). Trang 6
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ GIỚI THIỆU BÀI MỞ ĐẦU: Bài mở đầu là bài giới thiệu bức tranh khái quát chung về linh kiện điện tử để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung mô đun ở những bài tiếp theo. MỤC TIÊU CỦA BÀI MỞ ĐẦU LÀ: - Trình bày đươc̣ khái quát về linh kiê ̣n điện tử - Vâ ̣n du ̣ng đươc̣ các ứng dụng cơ bản của linh kiê ̣n điện tử - Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI MỞ ĐẦU Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập thực hành bài mở đầu (cá nhân hoặc nhóm). Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài mở đầu) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập thực hành bài mở đầu theo cá nhân hoặc nhóm và hoàn thành đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI MỞ ĐẦU Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: phòng thực hành Điện tử cơ bản. Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, qui trình thực hành (nếu có), Phiếu đánh giá thực hành, mô hình học tập điện tử cơ bản, testboard, dây dẫn, LED, điện trở, kìm tuốt dây, VOM và các thiết bị/ công cụ/dụng cụ khác…. Các điều kiện khác: Không có KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI MỞ ĐẦU Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tích cực tham gia bài tập thực hành theo nhóm/ độc lập. Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 1
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: không có Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG BÀI MỞ ĐẦU 0.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 0.1.1 Khái niệm chung về linh kiện điện tử Linh kiện điện tử là các phần tử rời rạc cơ bản có những tính năng xác định được dùng cho ghép nối thành mạch điện hay thiết bị điện tử. 0.1.2. Phân loại a) Linh kiện chủ động: là loại tác động phi tuyến lên nguồn nuôi AC/DC để cho ra nguồn tín hiệu mới, như: đi ốt, tranzito… b) Linh kiện thụ động: không cấp nguồn vào mạch, có quan hệ tuyến tính với điện áp, dòng, tần số… như: điện trở, tụ điện… c) Linh kiện điện cơ: tác động liên kết với cơ học, như: thạch anh, rơ le, công tắc… 0.2. CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Linh kiện điện tử được sử dụng để lắp ráp thành các mạch điện tử với từng yêu cầu, chức năng cụ thể…  TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI MỞ ĐẦU: 0.1 Khái quát chung về linh kiện điện tử 0.2 Các ứng dụng cơ bản của linh kiê ̣n điện tử  CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI MỞ ĐẦU: Câu 1: Trình bày khái niệm chung về linh kiện điện tử? Câu 2: Linh kiện điện tử được chia làm mấy loại? Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 2
BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN GIỚI THIỆU BÀI 1: Bài 1 là bài giới thiệu về các khái niệm cơ bản: vật dẫn điện và cách điện, các hạt mang điện và dòng điện trong các môi trường để người học có được kiến thức về tính chất, điều kiện làm việc của dòng điện trên các linh kiện điện tử. MỤC TIÊU CỦA BÀI NÀY LÀ: - Phát biểu được tính chất, điều kiện làm việc của dòng điện trên các linh kiện điện tử theo nội dung bài đã học. - Tính toán được điện trở, dòng điện, điện áp trên các mạch điện một chiều theo điều kiện cho trước. - Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập thực hành bài 1 (cá nhân hoặc nhóm). Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập thực hành bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và hoàn thành đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: phòng thực hành Điện tử cơ bản. Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, qui trình thực hành (nếu có), Phiếu đánh giá thực hành, mô hình học tập điện tử cơ bản, testboard, dây dẫn, LED, điện trở, kìm tuốt dây, VOM và các thiết bị/ công cụ/dụng cụ khác…. Các điều kiện khác: Không có KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 3
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tích cực tham gia bài tập thực hành theo nhóm/ độc lập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng / bài tập thực hành) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG BÀI 1 1.1. VẬT DẪN ĐIỆN VÀ CÁCH ĐIỆN 1.1.1. Vật dẫn điện và cách điện *Vật dẫn điện: Là vật khả năng cho phép sự di chuyển của các hạt mang điện đi qua nó. Trong vật lý và kỹ thuật điện, một chất dẫn điện là một đối tượng hoặc loại vật liệu đó cho phép dòng chảy của dòng điện qua nó theo một hoặc nhiều hướng. Ví dụ, một dây điện là một dây dẫn điện có thể dẫn điện dọc theo chiều dài của nó. Hình 1.1. Dây cáp kết nối làm từ vật liệu dẫn điện Trong các kim loại như đồng hoặc nhôm, các hạt tích điện chuyển động là các electron. Điện tích dương cũng có thể di động, chẳng hạn như chất điện li cực dương của một pin, hoặc các proton di động của điện li proton của một tế bào nhiên liệu. Chất cách điện là vật liệu không dẫn điện với ít điện tích di động tự do và chỉ hỗ trợ các dòng điện không đáng kể. Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 4
*Vật cách điện: Là vật dẫn điện kém, không cho phép sự di chuyển của các hạt mang điện đi qua nó Chất cách điện là các chất dẫn điện kém, có điện trở suất rất lớn (khoảng 106 - 1015 Ωm). Các vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống, nhằm mục đích ngăn chặn sự tiếp xúc của dòng điện với người hoặc với các dòng điện khác. Hình 1.2. Phip đồng làm từ vật liệu cách điện trong chế tạo mạch in. Nhiều chất cách điện là các chất điện môi, tuy nhiên cũng có những môi trường cách điện không phải là chất điện môi (như chân không). Các loại vật liệu cách điện gồm có: cách điện rắn (ví dụ: gỗ, nhựa, vỏ bọc dây diện), cách điện lỏng (ví dụ: dầu máy biến áp), cách điện khí (không khí, khí SF6). 1.1.2. Điện trở cách điện của linh kiện và mạch điện tử Đối với các chất cách điện là chất điện môi, các đặc trưng như điện trở suất, độ thẩm điện môi (hằng số điện môi), tổn hao điện môi, độ bền điện môi (điện áp đánh thủng cách điện) được quan tâm khi chế tạo các thiết bị cách điện. Yếu tố quan trọng để đánh giá một vật liệu cách điện là cường độ điện trường đánh thủng. Khi cường độ điện trường đặt lên vật liệu vượt quá giá trị cho phép thì sẽ xuất hiện sự phóng điện (quá điện áp), phá hủy vật liệu và vật liệu mất đi đặc tính cách điện vốn có. Cường độ điện trường đánh thủng cũng là yếu tố quan trọng nhất để lựa chọn cách điện cho các ứng dụng. Các nghiên cứu để chế tạo các loại vật liệu cách điện có khả năng chịu được điện trường ngày càng cao được chú ý, để cho phép giảm kích thước của các thiết bị điện. 1.2. CÁC HẠT MANG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG 1.2.1. Dòng điện trong kim loại Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 5
Thực tế các proton (tích điện dương) chỉ có các dao động tại chỗ, còn các electron (tích điện âm) chuyển động. Chiều chuyển động của electron, do đó, ngược với chiều dòng điện quy ước. Dòng điện trong kim loại là dòng êlectrôn tự do chuyển dời có hướng. - Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρo [1 + α(t – to)]. α: hệ số nhiệt điện trở (K-1) ρo: điện trở suất của vật liệu tại nhiệt độ t0 - Suất điện động của cặp nhiệt điện: E = αT(T1 – T2). Trong đó T1 – T2 là hiệu nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh; αT là hệ số nhiệt điện động. - Hiện tượng siêu dẫn: Là hiện tượng điện trở suất của vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0 khi khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giá trị Tc nhất định. Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu. 1.2.2. Dòng điện trong chất lỏng, chất điện phân Trong dung dịch điện phân, plasma... các hạt tích điện trái dấu (ví dụ các ion âm và dương) có thể chuyển động cùng lúc, ngược chiều nhau. Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển rời có hướng của các iôn dương theo chiều điện trường và các iôn âm ngược chiều điện trường. Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan. 1.2.3. Dòng điện trong chân không Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng của các electron bứt ra từ catôt bị nung nóng. Diot chân không chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều, nó gọi là đặc tính chỉnh lưu. Dòng electron được tăng tốc và đổi hướng bằng điện trường và từ trường và nó được ứng dụng ở đèn hình tia catot (CRT). 1.2.4. Dòng điện trong chất bán dẫn Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng đồng thời của các êlectrôn tự do và lỗ trống dưới tác dụng của điện trường. Một số chất ở phân nhóm chính nhóm 4 như Si, Ge trong những điều kiện khác nhau có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện, gọi là bán dẫn. Bán dẫn dẫn điện hằng hai loại hạt tải là electron và lỗ trống. Ở bán dẫn tinh khiết, mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. Ở bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống rất lớn hơn mật độ electron. Ở bán dẫn loại n, mật độ electron rất lớn hơn mật độ lỗ trống. Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 6
Lớp tiếp xúc n – p có đặc điểm cho dòng điện đi theo một chiều từ p sang n. Đây gọi là đặc tính chỉnh lưu. Đặc tính này được dùng để chế tạo diot bán dẫn. Bán dẫn còn được dùng chế tạo transistor có đặc tính khuyếch đại dòng điện.  TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1: 1.1 Vật dẫn điện và cách điện 1.2 Các hạt mang điện và dòng điện trong các môi trường  CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 1: Câu 1: Dòng điện trong kim loại là? Câu 2: Dòng điện trong chất bán dẫn là? A. Dòng electron tự do chuyển dời có hướng A. Dòng chuyển dời có hướng đồng thời của B. Dòng chuyển dời có hướng của các ion các electron tự do và lỗ trống dưới tác dương theo chiều điện trường và các ion dụng của điện trường âm ngược chiều điện trường B. Dòng chuyển dời có hướng của các ion C. Dòng chuyển dời có hướng của các dương theo chiều điện trường và các ion electron bứt ra từ catot bị nung nóng âm ngược chiều điện trường D. Dòng chuyển dời có hướng đồng thời của C. Dòng chuyển dời có hướng của các các electron tự do và lỗ trống dưới tác electron bứt ra từ catot bị nung nóng dụng của điện trường D. Dòng electron tự do chuyển dời có hướng Câu 3: Tính chất nào sau đây là “Sai” khi Câu 4: Trình bày công thức cho điện trở nói về chất bán dẫn? suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt A. Ở nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện kém độ? giống như điện môi B. Ở nhiệt độ cao bán dẫn dẫn điện khá tốt giống như kim loại C. Dòng điện trong bán dẫn tuân theo định luật Ôm giống kim loại D. Ở nhiệt độ cao, trong chất bán dẫn có sự phát sinh các electron và lỗ trống Bài 1: Các khái niệm cơ bản Trang 7