Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (2021)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:180

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Khái quát chung về linh kiện điện tử; Linh kiện thụ động; Linh kiện bán dẫn; Các Mạch khuếch đại dùng tranzito; Các mạch ứng dụng dùng BJT; Mạch Ổn áp; Mạch điều khiển và khống chế. 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 Hà Nam (2021)

SỞ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 835 /QĐ – CĐN ngày 31 tháng 12 năm 2021 của Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2021 0
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 nhằm phục vụ cho giáo viên và sinh viên của Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Dựa theo giáo trình này, có thể giảng dạy cho các trình độ hoặc ngành/nghề khác của nhà trường 1
LỜI GIỚI THIỆU Trong thời đại phát triển của khoa học và kỹ thuật ngày nay thì kỹ thuật điện đóng vai trò quan trọng. Kỹ thuật điện nói chung hay điện tử nói riêng là một ngành kỹ thuật liên quan đến việc nghiên cứu, thiết kế và ứng dụng điện.Thông qua kỹ thuật điện con người có thể thiết kế các thiết bị và hệ thống sử dụng các thành phần điện như : Điện trở, tụ điện, bóng bán dẫn… Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề Hà Nam, cùng với các trường trong điểm trên toàn quốc, các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực hiện biên soạn giáo trình Điện tử cơ bản phục vụ cho công tác dạy nghề Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề, và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo mô đun này được thiết kế gồm 6 bài: Bài mở đầu: Khái quát chung về linh kiện điện tử Bài1.Linh kiện thụ động Bài 2. Linh kiện bán dẫn Bài3. Các Mạch khuếch đại dùng tranzito Bài 4. Các mạch ứng dụng dùng BJT Bài 5. Mạch Ổn áp Bài 6. Mạch điều khiển và khống chế Quá trình biên soạn giáo trình, không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thày, cô giáo, bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Hà Nam, ngày 10 tháng 11 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Vũ Hồng Nga 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 2 BÀI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 8 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ......................................... 8 1. Lịch sử phát triển công nghệ điện tử ............................................................. 8 2. PHÂN LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ ................................................. 9 2.1. Phân loại dựa trên đặc tính vật lý ........................................................... 9 2.2. Phân loại dựa trên chức năng xử lý tín hiệu .......................................... 9 2.3. Phân loại theo ứng dụng ......................................................................... 10 3. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ ..................................................... 11 3.1. Chất cách điện (chất điện môi ............................................................... 11 3.2. Chất dẫn điện .......................................................................................... 11 3.3. Vật liệu từ ................................................................................................ 11 BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG .................................................................... 12 Mã bài: MĐ13 - 01 ............................................................................................ 12 1. ĐIỆN TRỞ ..................................................................................................... 12 1.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. .................................................................... 12 1.2. Cách đọc, đo và cách mắc điện trở........................................................ 15 1.3. Cách đo điện trở. ..................................................................................... 17 1.4. Cách mắc điện trở. .................................................................................. 18 1.5. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng. ....................................... 20 2. TỤ ĐIỆN ........................................................................................................ 23 2.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. .................................................................... 23 2.2. Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện. ........................................................ 25 2.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng. ....................................... 27 3. CUỘN CẢM................................................................................................... 29 3.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. .................................................................... 29 3.2. Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm . ................................................... 32 3.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng. ....................................... 33 3
BÀI 2: LINH KIỆN BÁN DẪN ........................................................................ 39 1. TIẾP GIÁP P-N; ĐIOT TIẾP MẶT ........................................................... 39 1.1. Tiếp giáp P-N khi chưa có điện trường ngoài. ..................................... 39 1.2. Tiếp giáp P-N khi có điện trường ngoài. .............................................. 40 2. CẤU TẠO, PHÂN LOẠI NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, CÁCH ĐỌC, ĐO KIỂM TRA VÀ CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA ĐIOT ........................... 40 2.1. Điôt tiếp mặt. ........................................................................................... 41 2.2. Điôt nắn điện. .......................................................................................... 42 2.3. Điôt tách sóng. ......................................................................................... 45 2.4 Điôt zener. ................................................................................................. 46 2.5. Điôt phát quang. ...................................................................................... 47 2.6. Diode thu quang ( Diode quang - photo diode ). .................................. 49 3. TRANZITOR BJT ........................................................................................ 49 3.1.Cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý làm việc.................................................. 49 3.2. Các tính chất cơ bản. .............................................................................. 53 3.3. Cách đo, kiểm tra xác định chân của transistor. ................................. 61 3.4. Đặc tính kỹ thuật của TZT. ................................................................... 63 3.5. Các thông số kỹ thuật của transistor. ................................................... 64 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với các thông số của TZT. ..................... 65 3.7. Các biện pháp ổn định nhiệt cho BJT ( Ổn định điểm làm việc cho BJT ) ................................................................................................................ 65 3.8. Ứng dụng của TZT lưỡng cực BJT. ...................................................... 67 4. TRANZITO TRƯỜNG................................................................................. 67 4.1. Phân loại, cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý làm việc ............................... 67 4.2. Các cách mắc, ứng dụng. ....................................................................... 75 5. SCR – TRIAC – DIAC .................................................................................. 78 5.2. SCR........................................................................................................... 81 5.3. TRIAC...................................................................................................... 88 6. KIỂM TRA .................................................................................................... 92 BÀI 3 : CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANZITO .......................... 94 Mã bài: MĐ 13-03 ............................................................................................. 94 4
1. MẠCH KHUYẾCH ĐẠI ĐƠN .................................................................... 94 1.2. Mạch mắc theo kiểu B-C ( Bazơ common ). ......................................... 96 1.3. Mạch mắc theo kiểu C-C ( Collector common ). ................................. 98 2. MẠCH GHÉP PHỨC HỢP ....................................................................... 100 2.1. Mạch khuếch đại Cascode.................................................................... 100 2.2. Mạch khuếch đại Dalington. ................................................................ 101 3. MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT .................................................. 112 3.1. Khái niệm, Phân loại, Đặc điểm của mạch khuếch đại công suất.... 112 3.2. Mạch khuếch công suất đại đơn. ......................................................... 114 3.3. Mạch khuếch đại đẩy kéo..................................................................... 118 BÀI 4: CÁC MẠCH ỨNG DỤNG DÙNG TRANZITO .............................. 130 1. MẠCH DAO ĐỘNG ................................................................................... 130 1.1. Mạch dao động đa hài .......................................................................... 130 1.2. Dao động dịch pha. ............................................................................... 139 1.3. Dao động thạch anh. ............................................................................. 142 2. MẠCH XÉN: ............................................................................................... 147 2.1. Mạch xén trên, xén dưới....................................................................... 148 2.2. Mạch xén ở hai mức độc lập ................................................................ 150 BÀI 5: MẠCH ỔN ÁP .................................................................................... 154 1. MẠCH ỔN ÁP THAM SỐ ......................................................................... 154 1.1 Mạch ổn áp dùng diode zener. .............................................................. 155 1.2 Mạch ổn áp bù dùng TZT. .................................................................... 156 2. MẠCH ỔN ÁP DÙNG IC........................................................................... 159 2.1. IC ổn áp dương. .................................................................................... 159 2.2 IC ổn áp âm. ........................................................................................... 163 3. MẠCH ỔN ÁP XOAY CHIỀU .................................................................. 164 3.1 Nguyên lý chung. .................................................................................... 164 3.2 Một số mạch thực tế............................................................................... 166 BÀI 6: MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ KHỐNG CHẾ ....................................... 168 1. MẠCH ĐIỀU KHIỂN TẢI AC .................................................................. 168 5
1.1 Mạch điều khiển động cơ AC dùng Diac và Triac. ............................ 168 1.2. Mạch điều khiển động cơ AC dùng SCR và diac. ............................. 169 2. MẠCH ĐIỀU KHIỂN TẢI DC .................................................................. 171 2.1. Mạch đảo chiều quay động cơ 1 chiều dùng TZT. ............................ 172 2.2 Mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều dùng IC tuyến tính. ........... 173 3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHÁC ................................................................... 174 3.1 Mạch điều tốc độ động cơ điện một chiều dùng cầu chỉnh lưu, SCR và Transistor...................................................................................................... 174 3.2 Mạch khống chế động cơ điện KĐB 3 pha quay 2 chiều dùng IC HA17324 và TZT. ........................................................................................ 175 3.3. Mạch tự động khống chế đèn chiếu sáng dùng IC 741và Rơle trung gian. ............................................................................................................... 176 3.4. Mạch tự động đóng căt đèn chiếu sáng dùng Transistor quang. ..... 177 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 179 6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Điện Tử Cơ Bản Mã mô đun: MĐ12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun Điện tử cơ bản học trước các môn học, mô đun như: PLC cơ bản, kỹ thuật cảm biến; có thể học song song với môn học Mạch điện. - Tính chất: Là mô đun kỹ thuật cơ sở. - Ý nghĩa và vai trò: Với sự phát triển và hoàn thiện không ngừng của thiết bị điện trên mọi lĩnh vực đời sống xã hội, mạch điện tử trở thành một thành phần không thể thiếu được trong các thiết bị điện, công dụng chính của nó là để điều khiển khống chế các thiết bị điện, thay thế một số khí cụ điện có độ nhạy cao. Nhằm mục đích gọn hoá các thiết bị điện, giảm tiêu hao năng lượng trên thiết bị, tăng độ nhạy làm việc, tăng tuổi thọ của thiết bị ... Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức: + Giải thích và phân tích được cấu tạo nguyên lý các linh kiện kiện điện tử thông dụng. + Nhận dạng được chính xác ký hiệu của từng linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng. - Kỹ năng: + Phân tích được nguyên lý một số mạch ứng dụng cơ bản của tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén... + 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. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Hình thành tư duy khoa học phát triển năng lực làm việc theo nhóm + Rèn luyện tính chính xác khoa học và tác phong công nghiệp 7
BÀI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Giới thiệu: Linh kiện điện tử là các phần tử linh kiên rời rạc, mạch tích hợp (IC) …tạo nên mạch điện tử, hệ thống điện tử. Linh kiện điện tử được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Nổi bật nhất là ứng dụng trong lĩnh vực điện tử -viễn thông, CNTT. Linh kiện điện tử rất phong phú, nhiều chủng loại đa dạng. Công nghệ chế tạo linh kiện điện tử phát triển mạnh mẽ, tạo ra những vi mạch có mật độ rất lớn (Vi xử lý Pentium 4: > 40 triệu Transistor, …) Xu thế các linh kiện điện tử có mật độ tích hợp ngày càng cao, tính năng mạnh, tốc độ lớn… Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Mục tiêu: + Giải thích và phân tích được cấu tạo nguyên lý các linh kiện kiện điện tử thông dụng. + Nhận dạng được chính xác ký hiệu của từng linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng. + Phân tích được nguyên lý một số mạch ứng dụng cơ bản của tranzito như: mạch khuếch đại, dao động, mạch xén... + 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. + Hình thành tư duy khoa học phát triển năng lực làm việc theo nhóm + Rèn luyện tính chính xác khoa học và tác phong công nghiệp 1. Lịch sử phát triển công nghệ điện tử Mục tiêu: Trình bầy được lịch sử phát triển công nghệ điện tử Các cấu kiện bán dẫn như diodes, transistors và mạch tích hợp (ICs) có thể tìm thấy khắp nơi trong cuộc sống (Walkman, TV, ôtô, máy giặt, máy điều hoà, máy tính, …). Những thiết bị này có chất lượng ngày càng cao với giá thành rẻ hơn. PCs minh hoạ rất rõ xu hướng này Nhân tố chính đem lại sự phát triển thành công của nền công nghiệp máy tính là việc thông qua các kỹ thuật và kỹ năng công nghiệp tiên tiến người ta chế tạo được các transistor với kích thước ngày càng nhỏ→ giảm giá thành và công suất. Lịch sử phát triể: - 1883 Thomas Alva Edison (“Edison Effect”) - 1904 John Ambrose Fleming (“Fleming Diode”) - 1906 Lee de Forest (“Triode”) Vacuum tube devices continued to evolve - 1940 Russel Ohl (PN junction) - 947 Bardeen and Brattain (Transistor) - 1952 Geoffrey W. A. Dummer (IC concept) 8
- 1954 First commercial silicon transistor - 1955 First field effect transistor – FET - 1958 Jack Kilby (Integrated circuit) - 1959 Planar technology invented - 960 First MOSFET fabricated At Bell Labs by Kahng - 1961 First commercial Ics Fairchild and Texas Instruments - 1962 TTL invented - 1963 First PMOS IC produced by RCA - 1963 CMOS invented Frank Wanlass at Fairchild Semiconductor - U. S. patent # 3,356,858 2. PHÂN LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ 2.1. Phân loại dựa trên đặc tính vật lý Linh kiện hoạt động trên nguyên lý điện từ và hiệu ứng bề mặt: điện trở bán dẫn, DIOT, BJT, JFET, MOSFET, điện dung MOS… IC từ mật độ thấp đến mật độ siêu cỡ lớn UVLSI. Linh kiện hoạt động trên nguyên lý quang điện: quang trở, Photođiot, PIN, APD, CCD, họ linh kiện phát quang LED, LASER, họ linh kiện chuyển hoá năng lượng quang điện như pin mặt trời, họ linh kiện hiển thị, IC quang điện tử Linh kiện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến: họ sensor nhiệt, điện, từ, hoá học; họ sensor cơ, áp suất, quang bức xạ, sinh học và các chủng loại IC thông minh dựa trên cơ sở tổ hợp công nghệ IC truyền thống và công nghệ chế tạo sensor. Linh kiện hoạt động dựa trên hiệu ứng lượng tử và hiệu ứng mới: các linh kiện được chế tạo bằng công nghệ nano có cấu trúc siêu nhỏ: Bộ nhớ một điện tử, Transistor một điện tử, giếng và dây lượng tử, linh kiện xuyên hầm một điện tử, … 2.2. Phân loại dựa trên chức năng xử lý tín hiệu 9
Hình 1.: Phân loại linh kiện dựa trên chức năng xử lí tín hiệu 2.3. Phân loại theo ứng dụng Vi mạch và ứng dụng: (hình 2; hình 3) - Processors: CPU, DSP, Controllers - Memory chips: RAM, ROM, EEPROM - Analog: Thông tin di động, xử lý audio/video - Programmable: PLA, FPGA - Embedded systems: Thiết bị ô tô, nhà máy, Network cards System-on-chip (SoC). Hình 2: Ứng dụng của vi mạch Hình 3 : Ứng dụng của linh kiện điện tử Linh kiện thụ động: R, L, C… 10
Linh kiện tích cực: DIOT, BJT, JFET, MOSFET… Vi mạch tích hợp IC: IC tương tự, IC số, Vi xử lý… Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển Linh kiện quang điện tử: Linh kiện thu quang, phát quang 3. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ 3.1. Chất cách điện (chất điện môi - Định nghĩa: Là chất dẫn điện kém, là các vật chất có điện trở suất cao (107 ÷1017Ω.m) ở nhiệt độ bình thường. Chất cách điện gồm phần lớn các vật liệu vô cơ cũng như hữu cơ. Tính chất ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của linh kiện - Các tính chất của chất điện môi. - Độ thẩm thấu điện tương đối (hằng số điện môi - ε) - Độ tổn hao điện môi (Pa) - Độ bền về điện của chất điện môi (Eđ.t) - Nhiệt độ chịu đựng - Dòng điện trong chất điện môi (I) - Điện trở cách điện của chất điện môi 3.2. Chất dẫn điện Định nghĩa: Là vật liệu có độ dẫn điện cao. Trị số điện trở suất của nó (khoảng 10-8 ÷ 10-5 Ωm) nhỏ hơn so với các loạivật liệu khác. Trong tự nhiên chất dẫn điện có thể là chất rắn–kim loại, chất lỏng–kim loại nóng chảy, dung dịch điện phân hoặc chấtkhí ở điện trường cao. Các tính chất của chất dẫn điện - Điện trở suất - Hệ số nhiệt của điệntrở suất(α) - Hệ số dẫn nhiệt: λ - Công thoát của điện tử trong kim loại - Điện thế tiếp xúc 3.3. Vật liệu từ Định nghĩa: Vật liệu từ là vật liệu khi đặt vào trong một từ trường thì nó bị nhiễm từ - Các tính chất đặctrưng cho vậtliệutừ - Từ trở và từ thẩm - Độ từ thẩmtương đối(μr) - Đường cong từ hóa 11
BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Mã bài: MĐ13 - 01 Giới thiệu: Các mạch điện tử được tạo nên từ sự kết nối các linh kiện điện tử với nhau bao gồm hai loại linh kiện chính là linh kiện thụ động và linh kiện tích cực trong đó phần lớn là các linh kiện thụ động. Do đó muốn phân tích nguyên lí hoạt động, thiết kế mạch, kiểm tra trong sửa chữa cần phải hiểu rõ cấu tạo, nguyên lí hoạt động của các linh kiện điện tử, trong đó trước hết là các linh kiện điện tử thụ động. Mục tiêu: - Phân biệt được điện trở, tụ điện, cuộn cảm với các linh kiện khác theo các đặc tính của linh kiện. - Đọc đúng trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế. - Đo kiểm tra được chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị của linh kiện. - Thay thế, thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuật của mạch điện công tác. - Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung chính: 1. ĐIỆN TRỞ 1.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. 1.1.1 Ký hiệu. a. Định nghĩa. Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. b. Đặc điểm. Để đạt được một giá trị dòng điện mong muốn tại một điểm nào đó của mạch điện hay giá trị điện áp mong muốn giữa hai điểm của mạch người ta dùng điện trở có giá trị thích hợp. Giá trị của điện trở không phụ thuộc vào tần số dòng điện, nghĩa là giá trị điện trở không thay đổi khi dùng ở mạch một chiều cũng như xoay chiều. c. Ký hiệu và đơn vị. - Ký hiệu: Đơn vị của điện trở: ; K; M Hình 1.1 Điện trở cố định (Điện trở có giá trị điện trở cố định) 12
Hình 1.2. Các loại điện trở biến đổi ( Điện trở có giá trị điện trở thay đổi ) d. Các tham số kỹ thuật đặc trưng của điện trở. * Trị số điện trở: - Trị số của điện trở là tham số cơ bản yêu cầu phải ổn định, ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm…. - Trị số của điện trở phụ thuộc vào tính chất dẫn điện và kích thước của vật liệu chế tạo ra nó. l R= (2.1) S Trong đó: R: Điện trở của một vật dẫn.  : Điện trở suất của vật dẫn chế tạo điện trở. l: Chiều dài của vật dẫn. S: Tiết diện mặt cắt của vật dẫn. * Dung sai ( sai số ) của điện trở: - Dung sai hay sai số của điện trở biểu thị mức độ chênh lệch giữa trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định mà được tính theo %: Rtt − Rdd  100% (2.2) Rdd - Sai số % gồm các cấp: 1%, 2%, 5%, 10% và 20%. * Công suất danh định. - Công suất danh định là cường độ dòng điện tối đa chạy qua điện trở mà không làm điện trở nóng quá PR  2P. - Công suất của điện trở được nhà chế tạo qui ước thay đổi theo kích thước lớn hay nhỏ với trị số gần như đúng như sau: 1 + Công suất W có chiều dài  0,7cm. 4 1 + Công suất W có chiều dài  1cm. 2 + Công suất 1W có chiều dài  1,2cm. + Công suất 2W có chiều dài  1,6cm. + Công suất 4W có chiều dài  2,4cm. Những điện trở có công suất lớn hơn thường là điện trở dây quấn. 1.1.2. Phân loại. Có 5 loại điện trở chính là: 13
- Điện trở than ép dạng thanh. - Điện trở than. - Điện trở màng kim loại - Điện trở oxit kim loại - Điện trở dây quấn 1.1.3. Cấu tạo. a. Điện trở than ép dạng thanh. * Cấu tạo: Được chế tạo từ bột than với chất liên kết nung nóng hoá thể được bảo vệ bằng một lớp vỏ giấy phủ gốm hay lớp sơn. Vỏ bằng gốm Chân Hỗn hợp bột than Hình 1.3. Cấu tạo điện trở than ép dạng thanh. * Đặc + Điện trở này thường được chế tạo với công suất cỡ ¼ W đến 1 W với giá trị từ 1/20 đến + Rẻ tiền tuy nhiên có nhược điểm là tính ổn định kém khi nhiệt độ thay đổi sẽ gây ra dung sai b. Điện trở màng kim loại. *Cấu tạo: Chế tạo theo cách kết lắng mằng Ni-Cr (Niken-Crôm) trên thân gốm có xẻ rãnh xoắn sau đó phủ lớp sơn. Hình 1.4. Cấu tạo điện trở màng kim loại * Đặc điểm: Loại này có độ ổn định cao hơn loại than nhưng giá thành cao hơn vài phần. c. Điện trở oxit kim loại. * Cấu tạo: Hình 1.5. Cấu tạo điện trở oxit kim loại Kết lắng màng oxits thiếc trên thanh SiO2 *Đặc điểm: 14
Chịu được nhiệt độ cao và độ ẩm cao. Công suất danh định ½ W. Người ta dùng điện trở này khi cần có độ tin cậy cao, độ ổn định cao. d. Điện trở dây quấn. * Cấu tạo: Vật liệu làm điện trở là dây quấn hợp kim được quấn trên lõi làm vật liệu *Đặc điểm: Thường dùng khi yêu cầu giá trị điện trở rất thấp hay yêu cầu dòng điện rất cao, công suất 1W đến 25W. Sai số nhỏ lên giá thành đắt. Hình 1.6. Cấu tạo điện trở dây quấn. 1.2. Cách đọc, đo và cách mắc điện trở. 1.2.1 Cách đọc điện trở. a. Biểu thị giá trị điện trở bằng số và chữ: Đọc trực tiếp trên thân diện trở có ghi rõ trị số và đơn vị R. Cách đọc điện trở: - Chữ E, R ứng với đơn vị . - Chữ K ứng với đơn vị K. - Chữ M ứng với đơn vị M. - Trị số trước đơn vị sau: 1K R = 1 K - Đơn vị xen giữa trị số 1K5 R = 1,5 K - Đơn vị đứng trước R15 R = 0,15  Ví dụ: Đọc các điện trở sau: 15R, 1M5, K22 → Điện trở lần lượt có giá trị là R = 15 ; 1,5M; 0,22 K. b. Biểu thị giá trị diện trở theo mã thập phân: Vì thân điện trở nhỏ nên khó ghi được nhiều số và đơn vị. Vì vậy người ta thốngnhất đơn vị là , để tránh ghi nhiều số người ta chỉ ghi một số có 3 chữ số trong đó: - Hai số đầu là 2 số của trị số điện trở. - Số thứ 3 là số các chữ 0 thêm vào tiếp theo bên phải của hai số trước. 102 R = 1000  = 1K c. Biểu thị trị số điện trở bằng các vạch màu: 15
Thông thường dùng 3 vòng, 4 vòng hay 5 vòng màu để biểu thị giá trị điện trở. Khi đọc giá trị của điện trở vạch màu thì ta phải tuân thủ theo bảng quy ước mã màu quốc tế nư sau: Bảng 2.1. Quy ước mã màu quốc tế Màu Vòng Vòng Vòng Bội Sai số 1 2 3 số Đen 0 0 0 100 Nâu 1 1 1 101 ±1% Đỏ 2 2 2 10 2 ±2% 3 Cam 3 3 3 10 ±2% 4 Vàng 4 4 4 10 ±2% 5 Xanh lá 5 5 5 10 ±2% (lục) Xanh 6 6 6 106 ±2% dương(Lam) Tím 7 7 7 107 ±2% 8 Xám 8 8 8 10 ±2% Trắng 9 9 9 10 9 ±2% - Vàng kim 10 ±5% (nhũ vàng) 1 Bạc (Nhũ 10- ±10% bạc) 2 Không màu ±20% - Trường hợp 3 vòng màu: + Vòng 1: nằm ở sát đầu điện trở chỉ số thứ nhất: (V1) + Vòng 2: chỉ số thứ 2 (V2) + Vòng 3: bội số (vòng biểu thị số luỹ thừa của 10): (V3) + Sai số mặc định là 20% → R = (V1V 2  V 3)  20% Ví dụ: Đọc điện trở có các vòng màu lần lượt như sau: Đỏ: vòng 1 Đỏ: vòng 2 Đỏ Đỏ Đỏ: vòng 3 Do đó giá trị của điện trở này là: Đỏ → R = (V1V 2  V 3)  20% = (22 102 )  20% = 2,2K  20% - Trường hợp 4 vòng màu: + Vòng 1,2: là vòng giá trị (V1,V2) + Vòng 3: là vòng luỹ thừa của 10 (V3) + Vòng 4: là vòng sai số (V4) → R = (V1V 2  V 3)  V 4 Ví dụ ứng dụng 1: Đọc điện trở có các vòng màu lần lượt như sau: Đỏ: vòng 1 Đỏ: vòng 1 Đỏ: vòng 2 Đỏ Vàng kim 16 Đỏ Vàng
Vàng: vòng 3 Vàng kim: vòng 4 - Do đó giá trị của điện trở này là: → R = (V1V 2  V 3)  V 4 = (22 104 )  5% = 220K  5% - Trường hợp 5 vòng màu + Vòng 1,2,3: là vòng giá trị (V1, V2, V3) + Vòng 4 : là vòng biểu thị số luỹ thừa của 10 (V4) + Vòng 5 : là vòng sai số (V5) → R = (V1V 2V 3  V 4)  V 5 Ví dụ ứng dụng 2: Đọc điện trở các vòng màu lần lượt như sau: Xanh lá: vòng 1 Vàng Xanh dương: vòng 2 Đen : vòng 3 Đỏ: vòng 4 Đỏ Xanh lá Vàng : vòng 5 Xanh dương Đen - Do đó giá trị của điện trở này là: → R = (V1V 2V 3  V 4)  V 5 = (560102 )  2% = 56K  2% Ví dụ ứng dụng 3: Đọc các điện trở có các vòng màu lần lượt như sau: R1: vàng, tím, đỏ R2: xanh dương, xám, nâu, vàng kim. R3: nâu, đen, đen, đỏ, đỏ. - Chú ý: + Vòng 1 là vòng gần mép điện trở nhất, tiếp theo là vòng 1,2,3.. + Điện trở 5 vòng màu có độ chính xác cao hơn điện trở 4 vòng màu và điện trở 3 vòng màu. 1.3. Cách đo điện trở. a. Cách đo điện trở cố định (R): - Để thang đo của đồng hồ vạn năng ở vị trí đo , chỉnh không que đo. Sau đó cặp 2 đầu que đo vào hai đầu điện trở. Giá trị ( trị số ) điện trở bằng thang đo nhân chỉ số khắc độ trên thang đọc. - Nếu chưa ước lượng được giá trị R thì để thang đo lớn nhất rồi dựa vào trị số cụ thể trên đồng hồ xoay thang đo sao cho thích hợp. - Lưu ý đo thang nào phải chỉnh không thang đó. - Trong quá trình đo điện trở cố định cần lưu ý: + Nếu kim đồng hồ chỉ một giá trị nhất định trên thang đọc mà giá trị này đem nhân với thang đo bằng giá trị điện trở thực tế ta đọc được → R tốt. + Nếu kim đồng hồ chỉ ∞Ω trên thang đọc trong mọi nấc của thang đo → R bị đứt, cháy ( áp dụng cho cả điện trở cầu chì ). + Nếu kim đồng hồ chỉ một giá trị nhất định trên thang đọc mà giá trị này đem nhân với thang đo khác với giá trị điện trở thực tế ta đọc được ( giá trị đo thường cao hơn giá trị thực tế ta đọc được trên thân điện trở ) → R tăng trị số. b. Cách đo điện trở biến đổi ( VR ): Để thang đo của đồng hồ vạn năng ở vị trí đo , chỉnh không que đo.Sau đó cặp 2 đầu que đo vào 2 chân của biến trở để đo điện trở cố định, sau đó 17
dời 1 trong 2 que đo vào chân giữa, rồi dùng tay từ từ xoay trục điều khiển theo chiều kim đồng hồ và ngược lại nếu: + Kim đồng hồ lên xuống một cách từ từ → VR tốt. + Trong quá trình vặn có vài vị trí kim đứng lại hay nảy vạch → biến trở bị mòn hay do tiếp xúc không tốt → VR hỏng. c. Cách đo điện trở phụ thuộc vào ánh sáng ( quang trở: Cds ) Để thang đo của đồng hồ vạn năng ở vị trí đo  nấc ×10 hoặc ×100, chỉnh không que đo. Sau đó cặp 2 đầu que đo vào 2 chân của quang trở rồi ta thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào nơi tiếp nhận ánh sáng của Cds ( bằng cách dùng một tay che lại rồi mở ra nơi tiếp nhận ánh sáng của Cds và quan sát kim đồng hồ, nếu thấy: - Kim đồng hồ lên và xuống ( tức điện trở của Cds thay đổi ) theo cường độ ánh sáng → Cds tốt. - Kim đồng hồ không lên hoặc lên nhưng không xuống được → Cds hỏng. 1.4. Cách mắc điện trở. Trong mạch điện tuỳ theo nhu cầu thiết kế mà người ta sử dụng điện trở có giá trị khác nhau, tuy nhiên trong sản xuất người ta không thể chế tạo mọi giá trị của điện trở được mà chỉ sản xuất một số điện trở tiêu biểu đặc trưng ,nên trong sử dụng nhà thiết kế phải sử dụng một trong hai phương án sau: Một là phải tính toán mạch điện sao cho phù hợp với các điện trở có sẵn trên thị trường. Hai là tính toán mắc các điện trở sao cho phù hợp với mạch điện. Điện trở mắc nối tiếp: Cách này dùng để tăng trị số của điện trở trên mạch điện (Hình 1-7) a. Mắc nối tiếp: Hình 1.7. Sơ đồ mắc nối tiếp các điện trở Dùng 3 điện trở ghép nối tiếp nhau như hình 2.7. U1 = R1  I Theo định luật Ohm ta có: U 2 = R2  I U = R  I  3 3 Tổng số điện áp trên 3 điện trở chính là điện áp nguồn nên ta có: U = U1 + U 2 + U 3 U = R1  I + R2  I + R3  I = ( R1 + R2 + R3 )  I = U  I  R = R1 + R2 + R3 Như vậy: điện trở tương đương của điện trở mắc nối tiếp có trị số bằng tổng số các điện trở riêng rẽ. n R = R1 + R2 + .......... .. + Rn =  Ri (2.3) i =1 Lưu ý: khi sử dụng điện trở phải biết hai đực trưng kỹ thuật của điện trở là trị số điện trở R và công suất tiêu tán PR của điện trở. 18
Ví dụ1: Cho mạch điện như hình vẽ. Với R1 = 2,2K, R2 = 4,7K. Tính điện trở tương đương của mạch điện Giải: Từ công thức (2.1) ta có Rtđ = 2,2 + 4,7 = 6,9K Trong thực tế, người ta chỉ mắc nối tiếp từ 02 đến 03 điện trở để tránh rườm rà cho mạch điện. Nếu các điện trở trong mạch mắc nối tiếp có trị số R khác nhau trì việc tính công suất tiêu tán của điện trở tương đương sẽ phức tạp. Do vậy, để đơn giản nên chọn các điện trở có cùng trị số mắc nối tiếp thì ta có: Ví dụ 2: Giả sử: R1 = R2= R3 = 1 K PR1 + PR2 + PR3 = 1 W 2 → Điện trở tương đương: R = 3.R1 = 3 K Công suất tiêu tán của điện trở tương đương: PR1 = 3  PR1 = 3  1 W = 3 W 2 2 Kết luận: khi điện trở mắc nối tiếp sẽ làm tăng giá trị số điện trở và tăng công suất tiêu tán. b. Mắc song song: Cách này dùng để giảm trị số điện trở trên mạch điện. Chú ý: Điện trở tương đương của mạch điện luôn nhỏ hơn hoặc bằng điện trở nhỏ nhất trên mạch điện Thông thường người ta dùng điện trở cùng trị số để mắc song song, để đạt trị số theo yêu cầu, đồng thời đạt được dòng chịu tải lớn theo ý mốn và tăng vùng diện tích toả nhiệt trên mạch điện khi công suất tỏa nhiệt cao(Hình 1-8) Dùng 3 điện trở mắc song song nhau như ( hình 1.8 ). Hình 1.8. Sơ đồ mắc song song các điện trở. Theo định luật Ohm ta có: 19