Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Chia sẻ: Troinangxanh10 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:150

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện tử cơ bản được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên phân biệt được hình dạng, ký hiệu, cấu tạo, nguyên lý làm việc của các linh kiện điện tử thông dụng theo các tiêu chuẩn; ứng dụng các linh kiện điện tử, mạch điện tử cơ bản. 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 nghề Đồng Tháp

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGÀNH, NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257 /QĐ-TCĐN-ĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017
Môc lôc tt Néi dung Trang 1 Lêi tùa .......................................................................................................... 3 2 Môc 4 lôc.......................................................................................................... 3 Giíi thiÖu vÒ m«n häc................................................................................... 5 4 S¬ ®å quan hÖ theo tr×nh tù häc 6 nghÒ........................................................... 5 C¸c h×nh thøc ho¹t ®éng häc tËp chÝnh trong m«n häc................................ 8 6 Bµi 1: C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n......................................................................... 9 7 Bµi 2: LÞnh kiÖn thô ®éng.............................................................................. 21 8 Bµi 3: Linh kiÖn b¸n dÉn............................................................................... 38 9 Bµi 4: C¸c m¹ch khuÕch ®¹i dïng TranzÝtor ................................................ 71 10 Bµi 5: M¹ch øng dông dïng BJT.................................................................. 99 11 Tr¶ lêi c¸c c©u hái vµ bµi tËp........................................................................ 121 12 Tµi liÖu tham 129 kh¶o.........................................................................................
Giíi thiÖu vÒ m« ®un/m«n häc VÞ trÝ, ý nghÜa, vai trß m« ®un/m«n häc: Víi sù ph¸t triÓn vµ hoµn thiÖn kh«ng ngõng cña thiÕt bÞ ®iÖn trªn mäi lÜnh vùc ®êi sèng x· héi, m¹ch ®iÖn tö trë thµnh mét thµnh phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, c«ng dông chÝnh cña nã lµ ®Ó ®iÒu khiÓn khèng chÕ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, thay thÕ mét sè khÝ cô ®iÖn cã ®é nh¹y cao. Nh»m môc ®Ých: gän hãa c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, gi¶m tiªu hao n¨ng lîng trªn thiÕt bÞ, t¨ng ®é nh¹y lµm viÖc, t¨ng tuæi thä cña thiÕt bÞ....Do ®ã, nhËn d¹ng ®îc c¸c linh kiÖn, m¹ch ®iÖn tö, kiÓm tra, thay thÕ, ®îc c¸c linh kiÖn, m¹ch ®iÖn h háng lµ mét yªu cÇu quan träng kh«ng thÓ thiÕu ®îc, nhÊt lµ trong lÜnh vùc ®iÖn tö c«ng nghiÖp, khi mµ c¸c d©y chuyÒn c«ng nghiÖp ®îc h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn m¹nh trªn ph¹m vi c¶ níc. Môc tiªu thùc hiÖn cña m«n häc: Sau khi hoµn tÊt m«n häc nµy, häc viªn cã n¨ng lùc:  Ph©n biÖt ®îc h×nh d¹ng, ký hiÖu, cÊu t¹o, nguyªn lÝ lµm viÖc cña c¸c linh kiÖn ®iÖn tö th«ng dông theo c¸c tiªu chuÈn ®· ®îc häc.  øng dông c¸c linh kiÖn ®iÖn tö, m¹ch ®iÖn tö c¬ b¶n vµ thùc tÕ theo yªu cÇu kü thuËt.  Sö dông m¸y ®o VOM ®Ó ph©n lo¹i, ®o kiÓm tra x¸c ®Þnh chÊt lîng linh kiÖn vµ m¹ch ®iÖn tö c¬ b¶n trong c«ng nghiÖp theo c¸c ®Æc tÝnh linh kiÖn vµ m¹ch ®iÖn tö Néi dung chÝnh cña m«n häc: M«n häc nµy cã n¨m bµi, häc trong 90 giê, trong ®ã 40 giê lý thuyÕt vµ 50 giê thùc hµnh. C¸c bµi häc nh sau: Bµi 1: C¸c kh¸I niÖm c¬ b¶n Bµi 2: Linh kiÖn thô ®éng Bµi 3: Linh kiÖn b¸n dÉn Bµi 4: C¸c m¹ch khuyÕch ®¹i dïng tranzito Bµi 5: C¸c m¹ch øng dông dïng tranzito 2
2.4. s¬ ®å mèi liªn hÖ gi÷a c¸c m«-®un vµ m«n häc trong ch¬ m¸y ®IÖn -17 cung cÊp ®IÖn 1 - 19 vÏ kt c¬ khÝ- 10 q -d©y m¸y ®IÖn -18 trang bÞ ®Ön kü thuËt nguéi - 12 trang bÞ ®IÖn 1 - 21 Plc c¬ b¶n kü thuËt ®IÖn - 08 kü thuËt sè - 25 vËt liÖu ®IÖn -13 Thùc tËp s¶n k-thuËt c¶m biÕn - 24 khÝ cô ®IÖn - 14 ®IÖn tö øng dông - 23 ChÝnh trÞ - 01 ®o lêng ®IÖn 1 - 16 kt l¾p ®Æt ®IÖn - 20 PH¸P LUËT - 02 vÏ ®IÖn - 11 THÓ CHÊT - 03 t-h trang bÞ ®IÖn 1 - 22 ®IÖn tö c¬ b¶n - 09 Q. phßNG - 04 thiÕt bÞ ®IÖn gd - 15 TIN HäC - 05 ANH V¡N - 06 Mét m«-®un bæ trî Atl® - 07 3
Ghi chó: M«n häc §iÖn tö c¬ b¶n cung cÊp nh÷ng kiÕn thøc c¬ së ®Ó häc viªn cã thÓ ph©n tÝch ho¹t ®éng, l¾p r¸p vµ söa ch÷a cña c¸c m¹ch ®iÖn töætng thiÕt bÞ ®iÖn, KhÝ cô ®iÖn. M«n häc nµy cã tÇm quan träng kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong phÇn ®µo t¹o tay nghÒ cho c«ng nh©n ho¹t ®éng trong lÜnh vùc ®iÖn. Khi häc viªn häc tËp vµ thùc hµnh m«n häc nµy, nÕu phÇn nµo kh«ng ®¹t yªu cÇu, cÇn ph¶i ®îc häc l¹i vµ kiÓm tra kiÕn thøc vµ thùc hµnh vÒ phÇn cha ®¹t ®ã. Khi chuyÓn trêng, chuyÓn ngµnh, häc viªn nÕu ®· häc ë mét c¬ së ®µo t¹o kh¸c råi th× ph¶i xuÊt tr×nh giÊy chøng nhËn; Trong mét sè trêng hîp cã thÓ vÉn ph¶i qua s¸t h¹ch l¹i. 4
C¸c ho¹t ®éng häc tËp chÝnh trong m«n häc  Ho¹t ®éng häc trªn líp cã th¶o luËn.  Ho¹t ®éng tù häc, tù su tÇm c¸c tµi liÖu liªn quan vµ lµm c¸c bµi tËp vÒ m«n häc §iÖn tö c¬ b¶n.  Ho¹t ®éng thùc hµnh t¹i xëng vÒ c¸c m¹ch ®iÖn tö c¬ b¶n ®· häc, l¾p r¸p vµ ph¸t hiÖn nh÷ng sai lçi cña c¸c m¹ch ®iÖn tö c¬ b¶n. Yªu cÇu vÒ ®¸nh gi¸ hoµn thµnh m«n häc  Néi dung kiÓm tra viÕt:  Tr×nh bµy cÊu t¹o, nguyªn lÝ ho¹t ®éng, øng dông c¸c linh kiÖn ®iÖn tö c¬ b¶n.  Tr×nh bµy øng dông cña c¸c m¹ch ®iÖn tö c¬ b¶n.  Ph©n tÝch c¸c m¹ch ®iÖn tö c¬ b¶n.  Néi dung kiÓm tra thùc hµnh:  KiÓm tra kü n¨ng thùc hµnh l¾p r¸p, söa ch÷a, thay thÕ c¸c linh kiÖn ®îc ®¸nh gi¸ theo c¸c tiªu chuÈn: - §é chÝnh x¸c cña c¸c d¹ng tÝn hiÖu ë ngâ ra, sau khi l¾p r¸p, söa ch÷a. - TÝnh thÈm mü cña m¹ch l¾p r¸p, söa ch÷a .  C¸c vËt liÖu khi thùc hµnh: C¸c linh kiÖn ®iÖn tö thô ®éng vµ b¸n dÉn c¸c lo¹i theo yªu cÇu m¹ch ®iÖn thùc tÕ 5
Bµi 1 C¸c kh¸I niÖm c¬ b¶n M· bµi: cie 01 09 01 Giíi thiÖu: NÒn t¶ng c¬ së cña hÖ thèng ®iÖn nãi chung vµ ®iÖn kü thuËt nãi riªng xoay quanh vÊn ®Ò dÉn ®iÖn, c¸ch ®iÖn cña vËt chÊt gäi lµ vËt liÖu ®iÖn. Do ®ã hiÓu ®îc b¶n chÊt cña vËt liÖu ®iÖn, vÊn ®Ò dÉn ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn cña vËt liÖu, linh kiÖn lµ mét néi dung kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong kiÕn thøc cña ngêi thî ®iÖn, ®iÖn tö. §ã chÝnh lµ néi dung cña bµi häc nµy. Môc tiªu thùc hiÖn: Häc xong bµi häc nµy, häc viªn cã n¨ng lùc:  §¸nh gi¸ / x¸c ®Þnh tÝnh dÉn ®iÖn trªn m¹ch ®iÖn, linh kiÖn phï hîp theo yªu cÇu kü thuËt.  Ph¸t biÓu tÝnh chÊt, ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña dßng ®iÖn trªn c¸c linh kiÖn ®iÖn tö kh¸c nhau theo néi dung ®· häc.  Tinh to¸n ®iÖn trë, dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p trªn c¸c m¹ch ®iÖn mét chiÒu theo ®iÒu kiÖn cho tríc. Néi dung:  VËt dÉn ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn  C¸c h¹t mang ®iÖn vµ dßng ®iÖn trong c¸c m«i trêng Ho¹t ®éng I: Häc lÝ thuyÕt trªn líp 1.1.VËt dÉn ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn: 1.1.1 VËt dÉn ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn: Trong kü thuËt ngêi ta chia vËt liÖu thµnh hai lo¹i chÝnh: VËt cho phÐp dßng ®iÖn ®i qua gäi lµ vËt dÉn ®iÖn VËt kh«ng cho phÐp dßng ®iÖn ®i qua gäi lµ vËt c¸ch ®iÖn Tuy nhiªn kh¸i niÖm nµy chØ mang tÝnh t¬ng ®èi. Chóng phô thuéc vµo cÊu t¹o vËt chÊt, c¸c ®iÒu kiÖn bªn ngoµi t¸c ®éng lªn vËt chÊt VÒ cÊu t¹o: vËt chÊt ®îc cÊu t¹o tõ c¸c nguyªn tö. Nguyªn tö ®îc cÊu t¹o gåm hai phÇn chÝnh lµ h¹t nh©n mang ®iÖn tÝch d¬ng (+) vµ c¸c electron mang ®iÖn tÝch ©m e-- gäi lµ líp vá cña ngyªn tö. VËt chÊt ®îc cÊu t¹o tõ mèi liªn kÕt gi÷a c¸c nguyªn tö víi nhau t¹o thµnh tÝnh bÒn v÷ng cña vËt chÊt. H×nh1.1 6
H×nh 1.1: CÊu tróc m¹ng liªn kÕt nguyªn tö cña vËt chÊt C¸c liªn kÕt t¹o cho líp vá ngoµi cïng cã 8 e--, víi tr¹ng th¸i ®ã nguyªn tö mang tÝnh bÒn v÷ng vµ ®îc gäi lµ trung hoµ vÒ ®iÖn. C¸c chÊt lo¹i nµy kh«ng cã tÝnh dÉn ®iÖn, gäi lµ chÊt c¸ch ®iÖn C¸c liªn kÕt t¹o cho líp vá ngoµi cïng kh«ng ®ñ 8 e--, víi tr¹ng th¸i nµy chóng dÔ cho vµ nhËn ®iÖn tö, c¸c chÊt nµy gäi lµ chÊt dÉn ®iÖn VÒ nhiÖt ®é m«i trêng: Trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é b×nh thêng (< 250C) c¸c nguyªn tö liªn kÕt bÒn v÷ng. Khi t¨ng nhiÖt ®é, ®éng n¨ng trung b×nh cña c¸c nguyªn tö gia t¨ng lµm c¸c liªn kÕt yÕu dÇn, mét sè e-- tho¸t khái liªn kÕt trë thµnh e-- tù do, lóc nµy nÕu cã ®iÖn trêng ngoµi t¸c ®éng vµo, vËt chÊt cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn. VÒ ®iÖn trêng ngoµi: Trªn bÒ mÆt vËt chÊt, khi ®Æt mét ®iÖn trêng hai bªn chóng sÏ xuÊt hiÖn mét lùc ®iÖn trêng E. C¸c e-- sÏ chÞu t¸c ®éng cña lùc ®iÖn trêng nµy, nÕu lùc ®iÖn trêng ®ñ lín, c¸c e-- sÏ chuyÓn ®éng ngîc chiÒu ®iÖn trêng, t¹o thµnh dßng ®iÖn. §é lín cña lùc ®iÖn trêng phô thuéc vµo hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm ®Æt vµ ®é dµy cña vËt dÉn. Tãm l¹i: Sù dÉn ®iÖn hay c¸ch ®iÖn cña vËt chÊt phô thuéc nhiÒu vµo 4 yÕu tè:  CÊu t¹o nguyªn tö cña vËt chÊt  NhiÖt ®é cña m«i trêng lµm viÖc  HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm ®Æt lªn vËt chÊt  §é dµy cña vËt chÊt a. VËt dÉn ®iÖn: Trong thùc tÕ, ngêi ta coi vËt liÖu dÉn ®iÖn lµ vËt chÊt ë tr¹ng th¸i b×nh thêng cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn. Nãi c¸ch kh¸c, lµ chÊt ë tr¹ng th¸I b×nh thêng cã s½n c¸c ®iÖn tÝch tù do ®Ó t¹o thµnh dßng ®iÖn C¸c ®Æc tÝnh cña vËt liÖu dÉn ®iÖn lµ: - §iÖn trë suÊt - HÖ sè nhiÖt - NhiÖt ®é nãng ch¶y - Tû träng C¸c th«ng sè vµ ph¹m vi øng dông cña c¸c vËt liÖu dÉn ®iÖn th«ng thêng ®îc giíi thiÖu trong B¶ng 1.1: 7
B¶ng 1.1: VËt liÖu dÉn ®iÖn §iÖn trë suÈt HÖ sè NhiÖt ®é Tû tt Tªn vËt liÖu  mm2/m nhiÖt  nãng träng Hîp kim Ph¹m vi øng dông 0 ch¶y t C 1 §ång ®á hay 0,0175 0,004 1080 8,9 Chñ yÕu dïng lµm d©y dÉn ®ång kü thuËt 2 Thau (0,03 - 0,06) 0,002 900 3,5 ®ång víi kÏm - C¸c l¸ tiÕp xóc - C¸c ®Çu nèi d©y 3 Nh«m 0,028 0,0049 660 2,7 - Lµm d©y dÉn ®iÖn - Lµm l¸ nh«m trong tô xoay - Lµm c¸nh to¶ nhiÖt - Dïng lµm tô ®iÖn (tô ho¸) 4 B¹c 960 10,5 - M¹ vá ngoµi d©y dÉn ®Ó sö dông hiÖu øng mÆt ngoµi trong lÜnh vùc siªu cao tÇn 5 Nic ken 0,07 0,006 1450 8,8 - M¹ vá ngoµi d©y dÉn ®Ó sö dông hiÖu øng mÆt ngoµi trong lÜnh vùc siªu cao tÇn 6 ThiÕc 0,115 0,0012 230 7,3 Hîp chÊt - Hµn d©y dÉn. dïng ®Ó lµm - Hîp kim thiÕc vµ ch× cã chÊt hµn nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp h¬n gåm: nhiÖt ®é nãng ch¶y cña tõng 8
- ThiÕc 60% kim lo¹i thiÕc vµ ch×.. - Ch× 40% 7 Ch× 0,21 0,004 330 11,4 - CÇu ch× b¶o vÖ qu¸ dßng Dïng lµm ch¸t hµn (xem - Dïng trong ac qui ch× phÇn trªn) - Vá bäc c¸p ch«n 8 S¾t 0,098 0,0062 1520 7,8 - D©y s¨t m¹ kem lµm d©y - D©y s¾t m¹ kÏm gi¸ thµnh dÉn víi t¶i nhÑ h¹ h¬n d©y ®ång - D©y lìng kim gåm lâi s¾t - D©y lìng kim dÉn ®iÖn vá bäc ®ång lµm d©y dÉn gÇn nh d©y ®ång do cã chÞu lùc c¬ häc lín hiÖu øng mÆt ngoµi 9 Maganin 0,5 0,00005 1200 8,4 Hîp chÊt D©y ®iÖn trë gåm: - 80% ®ång - 12% mangan - 2% nic ken 10 Contantan 0,5 0,000005 1270 8,9 Hîp chÊt D©y ®iÖn trë nung nãng gåm: - 60% ®ång - # 40% nic ken - # 1% Mangan 9
11 Niken - Cr«m 1,1 0,00015 1400 8,2 Hîp chÊt - Dïng lµm d©y ®èt nãng (nhiÖt gåm: (d©y má hµn, d©y bÕp ®iÖn, ®é lµm - 67% Nicken d©y bµn lµ) viÖc: - 16% s¨t 900) - 15% cr«m - 1,5% mangan 10
C¸c ®Æc tÝnh cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn gåm: - §é bÒn vÒ ®iÖn. - NhiÖt ®é chÞu ®ùng. - H»ng sè ®iÖn m«i. - Gãc tæn hao. - TØ träng. C¸c th«ng sè vµ ph¹m vi øng dông ®îc tr×nh bµy ë B¶ng 1.2: 1.2 §iÖn trë c¸ch ®iÖn cña linh kiÖn vµ m¹ch ®iÖn tö: - §iÖn trë c¸ch ®iÖn cña m¹ch ®iÖn lµ ®iÖn trë khi cã ®iÖn ¸p lín nhÊt cho phÐp ®Æt vµo gi÷a mµ linh kiÖn kh«ng bÞ ®¸nh thñng (phãng ®iÖn). C¸c linh kiÖn cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ghi trªn th©n linh kiÖn kÌm theo c¸c ®¹i lîng ®Æc trng. VÝ dô: Tô ®iÖn ®îc ghi trªn th©n nh sau: 47/25vV, cã nghÜa lµ Gi¸ trÞ lµ 47 vµ ®iÖn ¸p lín nhÊt cã thÓ chÞu ®ùng ®îc kh«ng qu¸ 25v. C¸c linh kiÖn kh«ng ghi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn th©n thêng cã t¸c dông cho dßng ®iÖn mét chiÒu (DC) vµ xoay chiÒu (AC) ®i qua nªn ®iÖn ¸p ®¸nh thñng cã t¬ng quan víi dßng ®iÖn nªn thêng ®îc ghi b»ng c«ng suÊt. VÝ dô: §iÖn trë ®îc ghi trªn th©n nh sau: 100/ 2W Cã nghÜa lµ Gi¸ trÞ lµ 100 vµ c«ng suÊt chÞu ®ùng trªn ®iÖn trë lµ 2W, chÝnh lµ tû sè gi÷a ®iÖn ¸p ®Æt lªn hai ®Çu ®iÖn trë vµ dßng ®iÖn ®i qua nã (U/I). U cµng lín th× I cµng nhá vµ ngîc l¹i. C¸c linh kiÖn b¸n dÉn do c¸c th«ng sè kü thuËt rÊt nhiÒu vµ kÝch thíc l¹i nhá nªn c¸c th«ng sè kü thuËt ®îc ghi trong b¶ng tra mµ kh«ng ghi trªn th©n nªn muèn x¸c ®Þnh ®iÖn trë c¸ch ®iÖn cÇn ph¶i tra b¶ng. §iÖn trë c¸ch ®iÖn cña m¹ch ®iÖn lµ ®iÖn ¸p lín nhÊt cho phÐp gi÷a hai m¹ch dÉn ®Æt gÇn nhau mµ kh«ng s¶y ra hiÖn tîng phãng ®iÖn, hay dÉn ®iÖn. Trong thùc tÕ khi thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn cã ®iÖn ¸p cµng cao th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c m¹ch ®iÖn cµng lín. Trong söa ch÷a thêng kh«ng quan t©m ®Õn yÕu tè nµy tuy nhiªn khi m¹ch ®iÖn bÞ Èm ít, bÞ bôi Èm... th× cÇn quan t©m ®Õn yÕu tè nµy ®Ó tr¸nh t×nh tr¹ng m¹ch bÞ dÉn ®iÖn do yÕu tè m«i trêng. 1.2. C¸c h¹t mang ®iÖn vµ dßng ®iÖn trong c¸c m«i trêng: 1.2.1. Kh¸i niÖm h¹t mang ®iÖn: H¹t mang ®iÖn lµ phÇn tö c¬ b¶n cña vËt chÊt cã mang ®iÖn, nãi c¸ch kh¸c ®ã lµ c¸c h¹t c¬ së cña vËt chÊt mµ cã t¸c dông víi c¸c lùc ®iÖn trêng, tõ trêng. Trong kü thuËt tuú vµo m«i trêng mµ tån t¹i c¸c lo¹i h¹t mang ®iÖn kh¸c nhau, Chóng bao gåm c¸c lo¹i h¹t mang ®iÖn chÝnh sau: 11
- e-- (electron) Lµ c¸c ®iÖn tÝch n»m ë líp vá cña nguyªn tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt, khi n»m ë líp vá ngoµi cïng lùc liªn kÕt gi÷a vá vµ h¹t nh©n yÕu dÔ bøt ra khái nguyªn tö ®Ó t¹o thµnh c¸c h¹t mang ®iÖn ë tr¹ng th¸i tù do dÔ dµng di chuyÓn trong m«i trêng. - ion+ Lµ c¸c nguyªn tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt khi mÊt ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng chóng cã xu híng lÊy thªm ®iÖn tö ®Ó trë vÒ tr¹ng th¸i trung hoµ vÒ ®iÖn nªn dÔ dµng chÞu t¸c dông cña lùc ®iÖn, nÕu ë tr¹ng th¸i tù do th× dÔ dµng di chuyÓn trong m«i trêng. - ion-- Lµ c¸c nguyªn tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt khi thõa ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng chóng cã xu híng cho bít ®iÖn tö ®Ó trë vÒ tr¹ng th¸i trung hoµ vÒ ®iÖn nªn dÔ bÞ t¸c dông cña c¸c lùc ®iÖn, nÕu ë tr¹ng th¸i tù do th× chóng dÔ dµng chuyÓn ®éng trong m«i trêng. 12
b¶ng 1.2: VËt liÖu c¸ch ®iÖn §é bÒn vÒ t0C chÞu H»ng sè Gãc tæn TT Tªn vËt liÖu ®iÖn (kV/mm) ®ùng ®iÖn m«i hao Tû träng §Æc ®iÓm 1 Mi ca 50-100 600 6-8 0,0004 2,8 T¸ch ®îc thµnh tõng - Dïng tro m¶nh rÊt máng - Dïng lµ nãng (VD 2 Sø 20-28 1500-1700 6-7 0,03 2,5 - Gi¸ ®ì c - Dïng tro 3 Thuû tinh 20-30 500-1700 4-10 0,0005- 2,2-4 0,001 4 Gèm kh«ng chÞu kh«ng chÞu 1700-4500 0,02-0,03 4 - KÝch thíc nhá - Dïng tro ®îc ®iÖn ¸p ®îc nhiÖt nhng ®iÖn dung lín cao ®é lín 5 Bakªlit 10-40 4-4,6 0,05-0,12 1,2 6 £b«nit 20-30 50-60 2,7-3 0,01-0,015 1,2-1,4 7 Pretspan 9-12 100 3-4 0,15 1,6 Dïng lµm 8 GiÊy lµm tô ®iÖn 20 100 3,5 0,01 1-1,2 Dïng tron 9 Cao su 20 55 3 0,15 1,6 - Lµm vá b - Lµm tÊm Lôa c¸ch ®iÖn 8-60 105 3,8-4,5 0,04-0,08 1,5 Dïng tron S¸p 20-25 65 2,5 0,0002 0,95 Dïng lµm chèng Èm Paraphin 20-30 49-55 1,9-2,2 Dïng lµm chèng Èm Nhùa th«ng 10-15 60-70 3,5 0,01 1,1 - Dïng lµm - Hçn hîp tÈm sÊy b 13
£poxi 18-20 1460 3,7-3,9 0,013 1,1-1,2 Hµn g¾n c¸c bé kiÖn ®iÖn-®iÖn tö C¸c lo¹i plastic Dïng lµm chÊt c¸ch ®iÖn (polyetylen, polyclovinin) 14
1.2.2 Dßng ®iÖn trong c¸c m«i trêng: Dßng ®iÖn lµ dßng chuyÓn dêi cã híng cña c¸c h¹t mang ®iÖn díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi. a. Dßng ®iÖn trong kim lo¹i: Do kim lo¹i ë thÓ r¾n cÊu tróc m¹ng tinh thÓ bÒn v÷ng nªn c¸c nguyªn tö kim lo¹i liªn kÕt bÒn v÷ng, chØ cã c¸c e- ë tr¹ng th¸i tù do. Khi cã ®iÖn trõ¬ng ngoµi t¸c ®éng c¸c e- sÏ chuyÓn ®éng díi t¸c t¸c dông cña lùc ®iÖn trêng ®Ó t¹o thµnh dßng ®iÖn. VËy: Dßng ®iÖn trong kim lo¹i lµ dßng chuyÓn ®éng cã híng cña c¸c e- díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi. Trong kÜ thuËt ®iÖn ngêi ta qui íc chiÒu cña dßng ®iÖn lµ chiÒu chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t mang ®iÖn d¬ng nªn dßng ®iÖn trong kim lo¹i thùc tÕ ngîc víi chiÒu cña dßng ®iÖn qui íc. b. Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n: ChÊt ®iÖn ph©n lµ chÊt ë d¹ng dung dÞch cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn ®îc gäi lµ chÊt ®iÖn ph©n. Trong thùc tÕ chÊt ®iÖn ph©n thêng lµ c¸c dung dÞch muèi, axit, baz¬. Khi ë d¹ng dung dÞch (hoµ tan vµo níc) chóng dÔ dµng t¸ch ra thµnh c¸c ion tr¸i dÊu. Vi dô: Ph©n tö NaCl khi hoµ tan trong níc chóng t¸ch ra thµnh Na+ vµ Cl- riªng rÏ. Qu¸ tr×nh nµy gäi lµ sù ph©n li cña ph©n tö hoµ tan trong dung dÞch. Khi kh«ng cã ®iÖn trêng ngoµi c¸c ion chuyÓn ®éng hçn lo¹n trong dung dÞch gäi lµ chuyÓn ®éng nhiÖt tù do. Khi cã ®iÖn trêng mét chiÒu ngoµi b»ng c¸ch cho hai ®iÖn cùc vµo trong b×nh ®iÖn ph©n c¸c ion chÞu t¸c dông cña lùc ®iÖn chuyÓn ®éng cã híng t¹o thµnh dßng ®iÖn h×nh thµnh nªn dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n. S¬ ®å m« t¶ ho¹t ®éng ®îc tr×nh bµy ë h×nh 1.2 H×nh 1.2: Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n 15
C¸c ion+ chuyÓn ®éng cïng chiÒu ®iÖn trêng ®Ó vÒ cùc ©m, c¸c ion- chuyÓn ®éng ngîc chiÒu ®iÖn trßng vÒ cùc d¬ng vµ b¸m vµo b¶n cùc. Lîi dông tÝnh chÊt nµy cña chÊt ®iÖn ph©n mµ trong thùc tÕ ngêi ta dïng ®Ó m¹ kim lo¹i, ®óc kim lo¹i. VËy: Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n lµ dßng chuyÓn dêi cã híng cña c¸c ion d¬ng vµ ©m díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi. c. Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ: ChÊt khÝ lµ hçn hîp nhiÒu lo¹i nguyªn tö hay ph©n tö khÝ kÕt hîp tån t¹i trong m«i trêng. ë tr¹ng th¸i b×nh thêng c¸c nguyªn tö, ph©n tö trung hoµ vÒ ®iÖn. V× vËy chÊt khÝ lµ ®iÖn m«i. §Ó chÊt khÝ trë thµnh c¸c h¹t mang ®iÖn ngêi ta dïng nguån n¨ng lîng tõ bªn ngoµi t¸c ®éng lªn chÊt khÝ nh ®èt nãng hoÆc bøc x¹ b»ng tia tö ngo¹i hoÆc tia R¬n ghen Mét sè nguyªn tö hoÆc ph©n tö khÝ mÊt ®iÖn tö ë líp ngoµi trë thµnh ®iÖn tö tù do vµ c¸c nguyªn tö hoÆc ph©n tö mÊt ®iÖn tö trë thµnh c¸c ion+ , ®ång thêi c¸c ®iÖn tö tù do cã thÓ liªn kÕt víi c¸c nguyªn tö hoÆc ph©n tö trung hoµ ®Ó trë thµnh c¸c ion- . Nh vËy lóc nµy trong m«i trêng khÝ sÏ tån t¹i c¸c thµnh phÇn nguyªn tö hoÆc ph©n tö khÝ trung hoµ vÒ ®iÖn, ion+ , ion- . Lóc nµy chÊt khÝ ®îc gäi ®½ bÞ ion ho¸. Khi kh«ng cã ®iÖn trêng ngoµi c¸c h¹t mang ®iÖn chuyÓn ®éng tù do hçn lo¹n gäi lµ chuyÓn ®éng nhiÖt kh«ng xuÊt hiÖn dßng ®iÖn. Khi cã ®iÖn trêng ngoµi ®ñ lín c¸c ion vµ ®iÖn tö tù do chÞu t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi t¹o thµnh dßng ®iÖn gäi lµ sù phãng ®iÖn trong chÊt khÝ. VËy: Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ lµ dßng chuyÓn dêi cã híng cña c¸c ion d¬ng, ©m vµ c¸c ®iÖn tö tù do, díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi. C¸c ion d¬ng chuyÓn ®éng cïng chiÒu ®iÖn trêng, c¸c ion ©m vµ ®iÖn tö tù do chuyÓn ®éng ngîc chiÒu ®iÖn trßng ngoµi. S¬ ®å m« t¶ thÝ nghiÖm ®îc tr×nh bµy ë h×nh 1.3: H×nh 1.3: S¬ ®å m« t¶ thÝ nghiÖm dßng ®iÖn trong chÊt khÝ. ë ¸p suÊt thÊp chÊt khÝ dÔ bÞ ion ho¸ ®Ó t¹o thµnh dßng ®iÖn gäi lµ dßng ®iÖn trong khÝ kÐm. Trong kÜ thuËt øng dông tÝnh chÊt dÉn ®iÖn trong khÝ kÐm mµ ngêi ta chÕ t¹o nªn ®Ìn 16
neon vµ mét sã lo¹i ®Ìn kh¸c, ®Æc biÖt trong kÜ thuËt ®iÖn tö ngêi ta chÕ t¹o ra c¸c ®Ìn chèng ®¹i cao ¸p ë c¸c n¬i cã ®iÖn ¸p cao gäi lµ (spac). d. Dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng: Ch©n kh«ng lµ m«i trêng hoµn toµn kh«ng cã nguyªn tö khÝ hoÆc ph©n tö khÝ cã nghÜa ¸p suÊt kh«ng khÝ trong m«i trêng = 0 at (at : atm«t phe lµ ®¬n vÞ ®o lêng cña ¸p suÊt). Trong thùc tÕ kh«ng thÓ t¹o ra ®îc m«i trêng ch©n kh«ng lÝ tëng. M«i trêng ch©n kh«ng thùc tÕ cã ¸p suÊt kho¶ng 0,001 at, lóc nµy sè lîng nguyªn tö, ph©n tö khÝ trong m«i trêng cßn rÊt Ýt cã thÓ chuyÓn ®éng tù do trong m«i trêng mµ kh«ng s¶y ra sù va ch¹m lÉn nhau. §Ó t¹o ra ®îc m«I trêng nµy trong thùc tÕ ngêi ta hót ch©n kh«ng cña mét b×nh kÝn nµo ®ã, bªn trong ®Æt s½n hai b¶n cùc gäi lµ Anod vµ katot. Khi ®Æt mét ®iÖn ¸p bÊt k× vµo hai cùc th× kh«ng cã dßng ®iÖn ®I qua v× m«i trêng ch©n kh«ng lµ m«i trêng c¸ch ®iÖn lÝ tëng. Khi sëi nãng cat«t b»ng mét nguån ®iÖn bªn ngoµi th× trªn bÒ mÆt cat«t xuÊt hiÖn c¸c e- bøc x¹ tõ cat«t. Khi ®Æt mét ®iÖn ¸p mét chiÒu (DC) t¬ng ®èi lín kho¶ng vµi tr¨m votl vµo hai cùc cña b×nh ch©n kh«ng. Víi ®iÖn ¸p ©m ®Æt vµo Anod vµ ®iÖn ¸p D¬ng ®Æt vµo cat«t th× kh«ng xuÊt hiÖn dßng ®iÖn. Khi ®æi chiÒu ®Æt ®iÖn ¸p; D¬ng ®Æt vµo Anod vµ ¢m ®Æt vµo cat«t th× xuÊt hiÖn dßn ®iÖn ®I qua m«i trêng ch©n kh«ng trong b×nh. Ta nãi ®· cã dßng ®iÖn trong m«i trêng ch©n kh«ng ®ã lµ c¸c e- bøc x¹ tõ cat«t di chuyÓn ngîc chiÒu ®iÖn trêng vÒ Anod. VËy: Dßng ®iÖn trong m«I trêng ch©n kh«ng lµ dßng chuyÓn dêi cã hêng cña c¸c e - díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi. Trong kÜ thuËt, dßng ®iÖn trong ch©n kh«ng ®îc øng dông ®Ó chÕ t¹o ra c¸c ®Ìn ®iÖn tö ch©n kh«ng, hiÖn nay víi sù xuÊt hiÖn c¶ linh kiÖn b¸n dÉn ®Ìn ®iÖn tö ch©n kh«ng trë nªn l¹c hËu do cång kÒnh dÔ vì khi rung sãc va ®Ëp, tæn hao c«ng suÊt lín, ®iÖn ¸p lµm viÖc cao. Tuy nhiªn trong mét sè m¹ch ®iÖn cã c«ng suÊt cùc lín, tæng trë lµm viÖc cao,hay cÇn ®îc ph¸t s¸ng trong qua tr×nh lµm viÖc th× vÉ ph¶i dïng ®Ìn ®iÖn tö ch©n kh«ng. Nh ®Ìn hinh, ®Ìn c«ng suÊt. e. Dßng ®iÖn trong chÊt b¸n dÉn: ChÊt b¸n dÉn lµ chÊt n»m gi÷a chÊt c¸ch ®iÖn vµ chÊt dÉn ®iÖn, cÊu tróc nguyªn tö cã bèn ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng nªn dÔ liªn kÕt víi nhau t¹o thµnh cÊu tróc bÒn v÷ng. §ång thêi còng dÔ ph¸ vì díi t¸c dông nhiÖt ®Ó t¹o thµnh c¸c h¹t mang ®iÖn. Khi bÞ ph¸ vì c¸c mèi liªn kÕt, chóng trë thµnh c¸c h¹t mang ®iÖn d¬ng do thiÕu ®iÖn tö ë líp ngoµi cïng gäi lµ lç trèng. C¸c ®iÖn tö ë líp vá dÔ dµng bøt khái nguyªn tö ®Ó trë thµnh c¸c ®iÖn tö tù do. Khi ®Æt ®iÖn trêng ngoµi lªn chÊt b¸n dÉn c¸c e- chuyÓn ®éng ngîc chiÒu ®iÖn trêng, C¸c lç trèng chuyÓn ®éng cïng chiÒu ®iÖn trêng ®Ó t¹o thµnh dßng ®iÖn trong chÊt b¸n dÉn. VËy: dßng ®iÖn trong chÊt b¸n dÉn lµ dßng chuyÓn dêi cã hêng cña c¸c e- vµ c¸c lç trèng díi t¸c dông cña ®iÖn trêng ngoµi. 17
ChÊt b¸n dÉn ®îc tr×nh bµy ë trªn ®îc gäi lµ chÊt b¸n dÉn thuÇn kh«ng ®îc øng dông trong kÜ thuËt v× ph¶i cã c¸c ®iÒu kiÖn kÌm theo nh nhiÖt ®é ®iÖn ¸p... khi chÕ t¹o linh kiÖn. Trong thùc tÕ ®Ó chÕ t¹o linh kiÖn b¸n dÉn ngêi ta dïng chÊt b¸n dÉn pha thªm c¸c chÊt kh¸c gäi lµ t¹p chÊt ®Ó t¹o thµnh chÊt b¸n dÉn lo¹i P vµ lo¹i N ChÊt b¸n dÉn lo¹i P lµ chÊt b¸n dÉn mµ dßng ®iÖn chñ yÕu trong chÊt b¸n dÉn lµ c¸c lç trèng nhê chóng ®îc pha thªm vµo c¸c chÊt cã 3 e- ë líp ngoµi cïng nªn chóng thiÕu ®iÖn tö trong mèi liªn kÕt ho¸ trÞ t¹o thµnh lç trèng trong cÊu tróc tinh thÓ. ChÊt b¸n dÉn lo¹i N lµ chÊt b¸n dÉn mµ dßng ®iÖn chñ yÕu lµ c¸c e- nhê ®îc pha thªm c¸c t¹p chÊt cã 5 e- ë líp ngoµi cïng nªn chóng thõa ®iÖn tö trong mèi liªn kÕt ho¸ trÞ trong cÊu tróc tinh thÓ ®Ó t¹o thµnh chÊt b¸n dÉn lo¹i N cã dßng ®iÖn ®i qua lµ c¸c e - . Linh kiÖn b¸n dÉn trong kÜ thuËt ®îc cÊu t¹o tõ c¸c mèi liªn kÕt P, N. Tõ c¸c mèi nèi P, N nµy mµ ngêi ta cã thÓ chÕ t¹o ®îc rÊt nhiÒu lo¹i linh kiÖn kh¸c nhau. TuyÖt ®¹i ®a sè c¸c m¹ch ®iÖn tö hiÖn nay ®Òu ®îc cÊu t¹o tõ linh kiÖn b¸n dÉn, c¸c linh kiÖn ®îc chÕ t¹o cã chøc n¨ng ®éc lËp nh Diãt, tran zitor… ®îc gäi lµ c¸c linh kiÖn ®¬n hay linh kiÖn rêi r¹c, c¸c linh kiÖn b¸n dÉn ®îc chÕ t¹o kÕt hîp víi nhau vµ víi c¸c linh kiÖn kh¸c ®Ó thùc hiÖn hoµn chØnh mét chøc n¨ng nµo ®ã vµ ®îc ®ãng kÝn thµnh mét khèi ®îc gäi lµ m¹ch tæ hîp (IC: Integrated Circuits). C¸c IC ®îc sö dông trong c¸c m¹ch tÝn hiÖu biÕn ®æi liªn tôc gäi lµ IC t¬ng tù, c¸c IC sö dông trong c¸c m¹ch ®iÖn tö sè ®îc gäi lµ IC sè. Trong kÜ thuËt hiÖn nay ngoµi c¸ch ph©n chia IC t¬ng tù vµ IC sè ngêi ta cßn ph©n chia IC theo hai nhãm chÝnh lµ IC hµn xuyªn lç vµ IC hµn bÒ mÆt SMD: Surface Mount Device, Chóng kh¸c nhau vÒ kÝch thíc vµ nhiÖt ®é chÞu ®ùng trªn linh kiÖn. Xu híng ph¸t triÓn cña kü thuËt ®iÖn tö lµ kh«ng ngõng chÕ t¹o ra c¸c linh kiÖn míi, m¹ch ®iÖn míi trong ®ã chñ yÕu lµ c«ng nghÖ chÕ t¹o linh kiÖn mµ nÒn t¶ng lµ c«ng nghÖ b¸n dÉn. C©u hái vµ bµi tËp: C©u hái tr¾c nghiÖm: H·y lùa chän ph¬ng ¸n ®óng ®Ó tr¶ lêi c¸c c©u hái díi ®©y b»ng c¸ch t« ®en vµo « vu«ng thÝch hîp: tt Néi dung c©u hái a b c d 1.1 ThÕ nµo lµ vËt dÉn ®iÖn? a. VËt cã kh¶ n¨ng cho dßng ®iÖn ®i qua. □ □ □ □ b. VËt cã c¸c h¹t mang ®iÖn tù do. c. VËt cã cÊu tróc m¹ng tinh thÓ d. C¶ a,b. 1.2 ThÕ nµo lµ vËt c¸ch ®iÖn? 18
a. VËt kh«ng cã h¹t mang ®iÖn tö do. □ □ □ □ b. VËt kh«ng cho dßng ®iÖn ®i qua. c. VËt ë tr¹ng th¸i trung hoµ vÒ ®iÖn. d. C¶ ba yÕu tè trªn 1.3 1. C¸c yÕu tè nµo ¶nh hëng ®Õn tÝnh dÉn ®iÖn cña vËt chÊt? □ □ □ □ a. CÊu t¹o c. §iÖn trêng ngoµi b. NhiÖt ®é d. C¶ ba yÕu tè trªn 1.4 2. Dùa vµo tÝnh chÊt cÊu t¹o cho biÕt chÊt nµo cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn tèt nhÊt? □ □ □ □ a. Nh«m c. B¹c Vµng b. §ång d. S¾t 1.5 3. Dùa vµo tÝnh chÊt cÊu t¹o cho biÕt chÊt nµo cã kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn tèt nhÊt? □ □ □ □ a. Kh«ng khÝ. c. Gèm. b. Thuû tinh. d. Mi ca 1.6 4. C¸c h¹t nµo lµ h¹t mang ®iÖn? a. ion+ I c. on-- □ □ □ □ b. e-- d. C¶ ba h¹t nªu trªn 1.7 5. Dßng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n lµ dßng cña lo¹i h¹t m¨ng ®iÖn nµo? □ □ □ □ a. e-- c. ion- ion+ d. Gåm b vµ c. 1.8 Dßng ®iÖn trong chÊt khÝ lµ dßng cña c¸c h¹t mang ®iÖn nµo? □ □ □ □ a. e-- c. ion - + b. ion d. C¶ a,b,c. 1.9 Dßng ®iÖn trong kim lo¹i lµ dßng cña h¹t mang ®iÖn nµo? a. e- c. ion- □ □ □ □ + b. ion d. Gåm a,b,c 1.10 Trong chÊt b¸n dÉn dßng ®iÖn di chuyÓn lµ dßng cña h¹t mang ®iÖn nµo? □ □ □ □ a. e-- c. on-- b. ion+ d. lç trèng 19