GIÁO TRÌNH NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Chia sẻ: Tran Bao Khanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:46

Thêm vào BST

Báo xấu

814
lượt xem 366
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các khái niệm cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử 1 Sử dụng dụng cụ cầm tay và máy đo VOM 1.1 Trình bày đúng công dụng và phương pháp sử dụng các dụng cụ cầm tay nghề điện tử và máy đo VOM - Công dụng và phương pháp sử dụng mỏ hàn thiếc. Dụng cụ và nguyên liệu cần thiết để hành nghề hàn chì hay nghề thợ thiếc rất đơn giản và ít vốn. Một người muốn hành nghề thợ hàn hay thường gọi là thợ thiếc phải có những đồ dùng sau đây:...

Chủ đề:

Bình luận(1) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 1
Bài 1: Các khái niệm cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử ........................................... 3 2.1. Vật dẫn điện và cách điện. ............................................................................................. 5 2.2. Điện trở cách điện của linh kiện và mạch điện tử........................................................ 6 2.3 Linh kiện thụ động........................................................................................................... 6 2. Cách đọc và cách mắc điện trở. ....................................................................................... 7 2.1. Cách đọc điện trở : .......................................................................................................... 7 2.2. Cách mắc điện trở:........................................................................................................... 8 2.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. ............................................................................................. 8 Tụ hoá có kích thước nhỏ nhưng điện dung .......................................................................... 8 2.2. Tính chất và ứng dụng...................................................................................................... 9 . Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện. ........................................................................... 9 2.2 3.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. ............................................................................................ 10 3.2. Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm. ........................................................................... 10 2.1. Tiếp giáp P-N. ................................................................................................................ 10 2.2 Điôt tiếp mặt: Thường dùng đi ốt tiếp mặt Ge hoặc Si................................................... 12 3. Cấu tạo, phân loại và các ứng dụng cơ bản của điôt................................. ................... 12 4. Tranzito - BJT. ................................ ................................................................................. 14 4.1. Cấu tạo, ký hiệu. ................................................................ ............................................ 14 4.2. Đo kiểm tra và ứng dụng. .............................................................................................. 14 5. Tranzito trường. .............................................................................................................. 16 5.1. Phân loại, cấu tạo, ký hiệu. ........................................................................................... 16 5.2. Các cách mắc, ứng dụng. .............................................................................................. 16 5.2.1. Cấu tạo và ký hiệu của MOSFET kênh liên tục ........................................................ 16 5.2.2. Đặc tính của MOSFET kênh liên tục .......................................................................... 16 6.2. SCR(thyristo) ................................ ................................ .................................................. 16 Bài 2: Các mạch điện cơ bản .............................................................................................. 19 1. Mạch khuếch đại đơn. .................................................................................................... 19 1.1. Mạch mắc theo kiểu E-C (CE: Common Emitter) ........................................................ 19 1.2. Mạch mắc theo kiểu B-C (CB: Common Base) ............................................................. 20 1.3. Mạch khuyếch đại kiểu C chung (CC: Common Collector) .......................................... 20 2. Mạch ghép phức hợp. ................................ ..................................................................... 21 2.1. Mạch khuếch đại Cascode. ........................................................................................... 21 2.2. Mạch khuếch đại Dalington................................. ................................ ......................... 22 2.1. Mạch khuếch đại vi sai.............................................................................................. 25 3. Mạch khuếch đại công suất. ........................................................................................... 28 3.1. Khái niệm về mạch khuyếch đại công suất: ................................ ................................ 29 3.2. Phân loại: ....................................................................................................................... 29 4. Phần đọc thêm. ................................................................................................................ 36 Bài 5: Các mạch ứng dụng dùng bJt ................................ .................................................. 38 1. Mạch dao động. ............................................................................................................... 38 1.1. Dao động đa hài. ................................ ........................................................................... 38 1.2. Dao động dịch pha (đổi pha) ................................ ........................................................ 41 1.2.1. Mạch dao động đổi pha dùng FET............................................................................ 42 1.2.2. Bộ tạo dao động đổi pha dùng Transistor. ................................ ............................... 43 1.2.3. Mạch dao động đổi pha dùng IC. .............................................................................. 43 1.3. Dao động thạch anh. ................................ ..................................................................... 43 1.3.1. Mạch công hưởng nối tiếp ................................ ........................................................ 44 1.3.3. Bộ tạo dao động thạch anh dùng IC. ......................................................................... 45 2
Bài 1: Các khái niệm cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử 1 Sử dụng dụng cụ cầm tay và máy đo VOM 1.1 Trình bày đ úng công dụng và phương pháp sử dụng các dụng cụ cầm tay nghề điện tử và máy đo VOM - Công dụng và phương p háp sử dụng mỏ hàn thiếc. Dụng cụ và nguyên liệu cần thiết để h ành nghề hàn chì hay nghề thợ thiếc rất đơn giản và ít vốn. Một người muốn h ành nghề thợ hàn hay thường gọi là thợ thiếc phải có những đồ dùng sau đây: - Một mỏ hàn b ằng đồng đỏ có đuôi b ằng cây sắt và tay cầm bằng gỗ cho khỏi nóng. Có thứ mỏ hàn lớn, có thứ nhỡ và cũng có thứ loại nhỏ. - Một miếng phèn hàn làm b ằng muối diêm Chlorure d’ammonium (cờ-lo-rua-am -mom) hay một cục nhựa thông. - 1 cái hỏa lò (lò lửa) đốt bằng than củi để đun nóng mỏ hàn. Nguyên liệu để h àn là: - 1 thỏi chì nghĩa là thiếc (ê-lanh) thì đúng hơn. - 1 lọ nước h àn ch ế bằng a-xit cờ-lo-ri-rich trong có n gâm n hững m iếng kẽm vụn. kẽm bị tan trong a-xít và nước hàn thành ra “cờ-lo-rua kẽm”. Nước n ày dùng đ ể tẩy ch ỗ sắp được hàn cho chỗ ấy thật sạch, sau chì h ay thiếc mới ăn chặt vào chỗ hàn. Mỏ hàn làm b ằng một cục đồng đỏ, lớn bằng quả trứng gà h ay có th ể b ằng n ửa: một đầu mỏ hàn thì hình bẹt để dễ luồn vào các rãnh đồ vật đ ể h àn, một đ ầu thì vuông, phẳng. Ngày n ay có thứ mỏ hàn chạy b ằng đ iện dùng đ ể hàn các vật dụng nhỏ và mỏ h àn đỏ lên là do dây đ iện trở qu ấn ở phía trong làm cho nóng. Muốn h àn chì hay thiếc vào chỗ đ ể gắn thì dùng nước hàn. Nước hàn có mục đích tẩy ch ỗ h àn cho sạch vết dơ bẩn như mỡ, rỉ sét. Đối với mỗi kim lo ại để hàn thì dùng một loại nước riêng. - Hàn đồ bằng kẽm thì dùng nước h àn cờ-lô-ri-rich. - Hàn đồ bằng sắt tây thì dùng nước h àn như trên hoặc dùng nh ựa thông cô-lô -phan. - Hàn đồ bằng đồng thì dùng nước h àn có kẽm chế b ằng a-xit cờ-lô -ri-rich với mảnh kẽm. Muốn chế nước hàn thì bỏ mảnh kẽm nhỏ vào a-xit cho a-xit ăn kẽm, làm sủi bọt lên, bao giờ hết sủi bọt tức là được nước hàn. 3
Thỏi chì dùng để hàn là một h ợp kim, ta có thể tự ch ế lấy được đ ể dùng, vì đối với mỗi kim loại thì có một thỏi chì có thành phần hợp kim khác nhau. Lấy kim lo ại là thiếc (ê-tanh), chì (p ờ-lông), kẽm (danh) bỏ vào nồi đ ất m à để lên lò than m à nung khi nào kim lo ại chảy ra thì đổ vào khuôn làm bằng đất sét h ay là cát ẩm, theo h ình các thỏi chì, thường d ài 20 phân, dày 1 phân và ngang 3 p hân. Phần lượng hợp kim pha như sau: a/ Hàn kẽm: Chế thỏi chì có hai phần thiếc và ba phần chì b/ Hàn sắt tây: Chế thỏi chì có hai phần kẽm và một phần chì c/ Hàn đồng thau: Chế thỏi chì có một phần kẽm và một phần chì. Đối với việc hàn các kim loại trên thì phải tẩy chỗ hàn, hoặc bằng nước hàn, hoặc bằng bột nh ựa thông m à rắc lên chỗ hàn trước khi h àn bằng mỏ hàn. Nhưng đối với việc h àn máy vô tuyến điện thì n ên dùng nhựa thông để tẩy sạch, vì nếu tẩy mối h àn bằng a-xít thì chỗ ấy sẽ bị luồng điện phân tích ra và mối h àn không được bền. Cách thức hàn chì: Có h ai công việc phải làm khi hàn chì một mối hàn: - Tẩy sạch chỗ định h àn. - Sử dụng mỏ h àn. Trước hết p hải lấy dũa, dao, đ á bọt, giấy n hám m à cạo, cọ sát, d ũa chỗ h àn cho th ật sạch, lo ại hết những chỗ dơ b ẩn, vết gỉ sét. Vì nếu để lại các vết b ẩn thì chì sẽ không ăn và tróc đi. Nếu là đồ dùng còn mới thì ch ỉ cần dùng nước hàn bằng cờ-lo -rua kẽm m à bôi một hai lượt cho chỗ để hàn sáng ra là đủ. Còn đối với đồ dùng cũ thì sau khi cọ rửa h ết sét, rỉ rồi cũng phải tẩy sạch bằng nước h àn cờ-lo-rua. Đoạn cho mỏ hàn vào lò than nóng mà nướng cho đỏ mỏ h àn, lưỡi mỏ hàn đ ể ngửa lên trên, gáy m ỏ h àn để xuống dưới than lửa. Khi mỏ h àn đã nóng, bỏ ra và chùi lưỡi mỏ h àn vào m iếng muối hàn (cờ-lo -rua am -mô-ni-ac) vài lần cho sạch chất ô-xít đồng ở lưỡi mỏ hàn, đoạn lấy thỏi chì để xuống đ ất, đem lia lưỡi mỏ hàn nóng lên đều thỏi chì để chấm lấy m ột tí chì. Chì gặp n óng sẽ chảy ra và b ám vào mỏ h àn. Đem đặt m iếng chì ấy lên chỗ h àn mà rải cho đ ều một giọt chì không đủ thì lấy m iếng khác hoặc giả hàn nhiều thì đặt ngay đầu thỏi chì lên chỗ mối h àn, rồi lấy mỏ hàn h àn luôn tại chỗ cho m au. Nếu thấy chì ít ăn vào chỗ hàn thì lấy n ước hàn tẩy thêm cho sạch rồi lại hàn. 4
Khi hàn đồ đạc b ằng kẽm hay b ằng sắt thì công việc hàn dễ hơn là khi hàn đồ dùng bằng đồng thau, vì kẽm dễ bắt chì h ơn. Vậy nên khi hàn bằng đồng thau thì nên đốt mỏ hàn cho th ật nóng, còn n ếu hàn kẽm thì đốt mỏ hàn nóng vừa cũng đủ hàn. Đối với đồng cũng nên cạo, tẩy cho sạch. Để hàn sắt tây và đ ể h àn các mối dây đ iện trong m áy vô tuyến điện, hiện trên th ị trường có bán dây chì, thiếc làm sẵn, trong ruột có để bột nhựa thông nên khi h àn ch ỉ dí đầu mỏ hàn vào đầu dây là đủ. Dùng dây hàn này và mỏ hàn điện rất tiện và m au khi hàn những mối h àn nhỏ. Mỗi khi h àn xong, phải cạo mỏ hàn cho sạch, đậy nút chai nước h àn cho khỏi bốc hơi và lau chùi dụng cụ hàn cho sạch vì nước hàn có a-xít thường làm hư đồ dùng. Ngày nay trong nghề hàn chì thiếc, n gười ta có thể dùng mỏ hàn đ iện để làm nh ững công việc nhỏ, cần hàn tinh vi hơn, nhất là hàn dụng cụ bằng đồng thau h ay đồng đỏ. Mỏ hàn điện có nhiều kiểu lớn nhỏ, có bán tại các tiệm điện. Mỏ hàn điện là một đồ dùng bằng dây cản điện quấn trong một cái b ao bằng kim loại như đồng thau hoặc đồng đỏ, bao lấy m ột cái dùi n họn dài từ 15 đến 20 phân, cắm lên một chuôi nhựa hay gỗ đ ể cầm cho khỏi nóng. Khi cắm điện thì dây cản điện sẽ làm nóng b ao đồng và làm cho nhiệt độ tăng lên. Muốn h àn thì dí mũi hàn đ iện vào thiếc, y n hư đối với mỏ h àn thường. Tại tiệm điện có bán những d ây thiếc trong ruột có chứa sẵn nh ựa thông. Dùng d ây thiếc này thì khỏi ph ải dùng a-xít nữa, chỉ cần cạo sạch chỗ hàn m à thôi. - Công dụng và phương p háp sử dụng dụng cụ hút thiếc 2. Vật dẫn điện và cách điện. 2.1. Vật dẫn điện và cách điện. - Vật dẫn điện : Vật dẫn điện có thể là vật rắn, lỏng và trong các điều kiện có thể là khí. Vật dẫn điện ở thể rắn là các kim lo ại và hợp kim, vật dẫn điện là kim lo ại chia ra thành hai lo ại : lo ại có điện dẫn cao và loại có điện trở cao, kim loại có điện dẫn cao d ùng làm dây dẫn điện, cáp điện, dây điện từ. Kim loại có điện trở cao dùng trong các dụng cụ đốt nóng bằng điện, đ èn thắp sáng, biến trở và điện trở màu. Các kim loại nóng chảy và dung d ịch điện phân thuộc loại vật dẫn ở thể lỏng, vì các kim loại thường nóng chảy ở nhiệt độ cao, trừ thuỷ ngân có nhiệt độ nóng chảy ở -39 0C, do đó ở nhiệt độ b ình thườngchỉ có thuỷ ngân là kim loại lỏng được sử dụng trong thực tế kỹ thuật(vật dẫn ở thể lỏng). Cơ cấu của vật dẫn trong các kim lo ại rắn và lỏng là do các điện tử tự do chuyển động, do vậy các vật liệu nàycó điện dẫn điện tử hay còn gọi là vật dẫn loại một. Vật dẫn loại hai hay là các chất điện phân là các dung dịch của Axít, Bazơ và muối, cơ cấu của sự dẫn điện loại nà y là do sự chuyển dịch của các phần tử mang điện (Ion) d ưới tác dụng của các điện trường, do đó thành phần dung dịch sẽ bị thay đổi dần dần và trên các điện cực sẽ xuất hiện các sản phẩm điện phân, các tinh thể Ion ở trạng thái lỏng cũng thuộc vật dẫn loại hai. Tất cả các chất khí và hơi, kể cả hơi kim loại, nếu cường độ điện trường ngoài thấp sẽ không phải là vật dẫn điện (mà là vật cách điện). Nhưng nếu cách điện của điện trường vượt quá một giới hạn nào đó đủ gây Ion hoá va chạm thì chất khí đó trở thành vật dẫn Ion và điện tử, khi bị Ion hoá mạnh sẽ có số điện tử và Ion dương bằng nhau sinh ra trong một đơn vị thể tích là môi trường dẫn điện đặc biệt gọi là Plazma. Khi nghiên cứu đặc tính dẫn điện của vật liệu chúng ta cần quan tâm tới các tính chất cơ b ản sau : Điện dẫn suất hay điện trở suất của vật liệu Hệ số nhiệt của điện trở suất 5
Nhiệt dẫn suất. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt điện động. Giới hạn bền khi kéo và độ d ãn dài tương đối khi đứt. - Vật cách điện : Theo nguyên lý chung thì vật cách điện phải cách điện ho àn toàn, song trong thực tế, vật cách điện luôn tồn tại các điện tích và các điện tử tự do, dưới tác dụng của lực điện trường, các điện tích d ương chuyển động theo chiều của điện trường, còn các điện tích âm(bao gồm cả điện tử tự do) chuyển động theo chiều ngược lại, chúng tạo nên dòng điện đi trong điện môi. Như vậy điện dẫn của điện môi được xác định bởi sự chuyển động có hướng của các điện tích d ưới tác dụng của điện trường b ên ngoài. Trị số của dòng điện phụ thuộc vào số lượng điện tích tự do có trong điện môi, thực tế số lượng điện tích tự do của các điện môi không nhiều, do đó có dòng điện đi trong điện môi có trị số nhỏ. Qua trình đặc trưng chủ yếu của điện môi là sự phân cực điện môi khi có điện trường bên ngoài tác động, phân cực là sự dịch chuyển có giới hạn của ác điện tích liên kết hay là sự định hướng của các phần tử lưỡng cực d ưới tác dụng của điện trường, trong quá trình phân cực cũng tạo nên dòng điện phân cực. Do có dòng điện dẫn và sự phân cực mà một phần năng lượng điện bị tiêu hao và to ả ra d ưới dạng nhiệt năng làm cho điện môi nóng lên, phần năng lượng tiêu hao đó gọi là tổn hao điện môi, dựa vào trị số tổn hao điện môi người ta đánh giá chất lượng của vật liệu cách điện. Mỗi một điện môi có một chiều d ày nhất định chỉ chịu được một điện áp giới hạn nhất định, khi điện áp cao hơn trị số giới hạn sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện làm hỏng điện môi. Độ bền điện được đặc trưng bởi trị số cường độ điện trường đánh thủng. 2.2. Điện trở cách điện của linh kiện và mạch điện tử. Điện trở cách điện của linh kiện điện tử là vấn đề rất quan trọng, vì chúng có thể cấy trên cùng 1 đ ế bán dẫn(cùng trên 1 b ảng mạch) với mật độ cao. Thường có hai phương pháp cách điện là cách điện bằng tiếp xúc P-N và cách điện bằng chất điện môi. * Cách điện bằng tiếp xúc P-N. Tiếp xúc P-N khi phân cực ngược thì không dẫn điện, điện trở của nó rất lớn, do vậy trong vi mạch điện tử người ta dùng tiếp xúc cực collectơ để phân cực ngược để cách điện. Đối với transistor NPN đế bán dẫn là lo ại P, muốn đảm bảo cách điện tốt khi làm việc đế phải đ ược nối với thế âm nhất, khi đó tiếp xúc phân cực ngược mạnh nhất. Như ợc điểm của phương pháp này là cách điện không tuyệt đối. * Cách điện bằng chất điện môi. Trong phương pháp này các phần tử sẽ cách điện với nhau thông qua lớp điện môi, lớp điện môi này bao quanh phần góp, ngăn cách phần góp với đế. Phương pháp cách điện bằng chất điện môi cho các tham số tốt như: dòng điện rò trong tất cả các trường hợp đều có thể bỏ qua vì đây là dòng qua lớp điện môi. Điện dung ký sinh cũng được giảm nhỏ, nhược điểm của phương pháp này là thực hiện phức tạp làm cho giá thành sản phẩm cao. 2.3 Linh kiện thụ động A.Điện trở. 1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. a. Ký hiệu của điện trở: b. Phân lo ại điện trở: - Điện trở vững: có trị số điện trở cố định, được làm bằng than và dây qu ấn, ký hiệu trên sơ đồ như hình vẽ: - Điện trở đổi: thông thường có 3 đầu, nếu làm b ằng dây quấn gọi là biến trở, làm b ằng than gọi là chiết áp, ký hiệu trên sơ đồ như hình vẽ: 6
- Điện trở thay đổi: có trị số điện trở (R) thay đổi theo nhiệt độ gọi là “Themisto”, nếu làm bằng bột oxytcoban sẽ có hệ số nhiệt âm, nếu làm b ằng bột Titanatbari có hệ số nhiệt d ương, ngoài ra có lo ại điện trở thay đổi theo điện áp, được chế tạo bằng Cácbitsilic gọi là Varitto (VDR). - Ngoài ra còn rất nhiều loại điện trở như điện trở Quang, điện trở nhiệt, điện trở suất...vv. c. Cấu tạo của điện trở: Điện trở thông thường(không dây quấn) được chế tạo bằng than hay chất đặc biệt có tính dẫn đ iện kém, các vật liệu này bao bọc bên ngoài một lõi bằng sứ hoặc lớp bọc bị xẻ theo đ ường rãnh xoắn ốc xung quanh lõi (điện trở mặt), hoặc chúng bị ép lại thành khối(điện trở khối), loại này có kích thư ớc bé, điện cảm và điện dung nhỏ, giá thành hạ, nhưng độ ổn định kém và công su ất tiêu thụ nhỏ. Điện trở dây quấn được làm bằng dây công tan tan (điện trở thấp) hay nicrôm(điện trở cao) quấn trên một ống bằng sứ, đ ược bao phủ bằng một lớp men màu nâu hay xanh. Điện trở dây quấn có ưu điểm độ ổn định và đ ộ chính xác cao, mức tạp âm bé, công suất tiêu thụ lớn nhưng có nhược điểm là b ị giới hạn về tần số do điện cảm và điện dung tạp tán hơn. Điện trở kiểu chiết áp dây quấn có cấu tạo tương tự như điện trở dây quấn nhưng biến đổi đ ược, con chạy bằng kim loại nối với trục trượt hoặc trục quay và Điện trở than và điện trở trượt trên các vòng dây, chiết áp dây quấn có giá trị thay đổi chiết áp trong kho ảng từ 1  200K Điện trở chiết áp than hỗn hợp: Là điện trở có lớp vật liệu hỗn hợp được phủ lên trên tấm đế hình móng ngựa, hai đầu có phủ một lớp bạc nối với chân ra, chiết áp than hỗn hợp có giá trị b iến đổi trong khoảng từ 10 10M, công su ất khoảng từ 0,1  2 W 2. Cách đọc và cách mắc điện trở. 2.1. Cách đọc điện trở : Trên sơ đồ, nếu trị số điện trở không ghi đơn vị thì quy ước đơn vị là Ôm () - Các trị số điện trở của nhiều nước đông âu thường in trực tiếp vào thân nên d ẽ nhận biết: Chữ  là Ôm Chữ K là Kilôôm = 1.000 ôm Chữ M là Mêgaôm = 1.000.000 Ôm - Điện trở của nhiều nước khác lại d ùng 3 đến 4 vòng màu, khi hàn vào mạch không bị che lấp, nhưng phải đọc trị số theo quy tắc màu: Đen = 0 Lơ = 6 Cam = 3 Nâu = 1 Vàng = 4 Tím = 7 Đỏ = 2 Trắng = 9 Xanh lá cây = 5 Xám = 8 Cách đọc trị số theo vòng màu: - Vòng thứ nhất là màu mà ứng với con số có nghĩa thứ nhất. - Vòng thứ 2 là màu mà ứng với con số có nghĩa thứ hai. - Vòng thứ 3 là màu ứng với con số 0 phải thêm vào. Nếu có vòng thứ 4 là vòng màu chỉ sự sai số: Màu kim nhũ thì sai số  5 % Màu ngân nhũ thì sai số  10% Không có vòng thứ 4 thì sai số  20% Vòng sai số Vòng hệ s ố nhân tính = Nếu gặp các điện trở mà vòng thứ 3 đ ã có màu kim nhũ (chia cho 10) hoặccngân nhũ (chia cho Vòng giá trị thự s ố 2 100) là những điện trở có trị số nhỏ dưới 10 Ôm, những màu này không Vòng giá trị thiệu ốchỉ sai số (chỉ là phải ký hực s 1 mốc cuối, khi đọc chia kết quả cho 10 hoặc 100). 7
Ví dụ 1: Vòng thứ nhất màu vàng (4) Vòng thứ hai màu tím (7) Vòng thứ ba màu cam (3 con số 0) Vòng thứ tư màu ngân nhũ (nhũ bạc). Thì điện trở đó có trị số điện trở là 47.000 Ôm hay 47 K  10%. Ví dụ 2: Vòng thứ nhất màu xanh (5) Vòng thứ hai màu đen (0) Vòng thứ ba màu kim nhũ (chia cho 10) Thì điện trở đó có trị số điện trở là 50 Ôm: 10 = 5 Ôm. 2.2. Cách mắc điện trở: Chọn các điện trở mắc vào mạch phải chú ý đến hai thông số cơ bản là trị số và công su ất tiêu thụ của điện trở, nếu không có các điện trở đúng ta đem đấu nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp các điện trở lại để được yêu cầu của mạch điện. Muốn có điện trở trị số lớn hơn thì đấu nối tiếp: R1 + R2 + … Vậy khi đấu nối tiếp các điện trở, điện trở tương đương R R1 R2 của mạch bằng tổng các điện trở thành phần. Khi cần công suất đi qua điện trở lớn hơn m ức quy định R của nó ta phải đấu song song các điện trở, vì đấu song song dòng đ iện chung I bằng tổng số dòng điện trong các nhánh. R1 I = I1 + I2 + … Điện trở tương đương là: R2 R = R1 x R2/ R1 + R2 R Khi thực hành khi không có điện trở công suất lớn người ta thường dùng các điện trở có cùng trị số R để dấu song song với nhau và sẽ đ ược: R = r/n; P= Pxn B. Tụ điện. 2.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. * cấu tạo của tụ điện: là một hệ thống 2 vật dẫn điện đặt gần nhau và cách điện với nhau bằng một chất gọi là điện môi, chất điện môi có thể là không khí, mica, giấy dầu, hoá học...vv. Người ta lấy tên các chất điện môi đ ặt tên cho mỗi loại tụ điện, trong dụng cụ điện gia dụng thường gặp 2 loại tụ điện: Tụ điện hoá học: gồm 2 băng bằng nhôm quấn chặt lại, cách điện bởi một lớp giấy tẩm chất điện phân, tất cả đặt trong vỏ kim loại, đồng thời là cực âm của tụ điện, còn cực d ương là một dây dẫn nhỏ nối với bản cực kia của tụ. Tụ đ ược bịt kín để cho dung dịch hoá học (Axít boric) khỏi khô làm giảm trị số điện dung, tuy vậy trong quá trình làm việc, điện dung vẫn giảm dần theo thời gian do chất điện phân b ị hao mòn, già cỗi. Đầu dây ra Tụ hoá có kích thước nhỏ nhưng điện dung khá lớn (loại K -) của Nga, điện dung từ 5 đến 2.000 F, điện áp từ 8 đến 500 vôn, chú ý khi dùng phải đấu đúng cực d ương và cực âm của nguồn điện, chỉ lắp tụ hoá cho điện một chiều hoặc mạch Băng kim loại đ iện biến đổi trị số nhưng không thay đ ổi cực tính. Nếu dùng tụ hoá vào điện xoay chiều sẽ hỏng, nổ tụ, tuy nhiên cũng có loại tụ hoá không cực tính, có thể dùng vào mạch điện xoay chiều khởi động tủ lạnh (thời gian ngắn) Giấy cách Tụ điện giấy dầu: Tụ điện gồm 2 lá nhôm mỏng đặt sen kẽ giữa 2 băng 8
giấy tẩm dầu dùng làm điện môi và cuộn lại thành hình trụ tất cả đ ược đặt trong vỏ chất dẻo có dây dẫn nối vào 2 băng nhôm để đ ưa ra ngoài, phía đầuđược đổ nhựa kín, đây là tụ giấy. Còn tụ giấy dầu của nga vỏ kim loại được ký hiệu KÁM có điện dung từ 0,01 F đ ến30 F điện áp làm việc từ 200 vôn đến 1.500 vôn. Tụ giấy dầu thường dùng để chạyđộng cơ điện xoay chiều một pha, để khởi động tủ lạnh chạy quạt điện, máy giặt...vv. * Phân lo ại tụ điện: Theo vật liệu chế tạo gồm có tụ điện giấy, tụ gốm, tụ mica, tụ dầu. - Theo yêu cầu sử dụng có tụ điện không phân cực và tụ điện phân cực. (tụ điện không phân cực dùng cho điện áp xoay chiều, tụ điện phân cực d ùng trong điện áp một chiều) - Theo trị số củ a tụ có tụ tính bằng F (tụ có trị số lớn) và tụ tính bằng PF (tụ có trị số nhỏ) * Ký hiệu của tụ điện: + Tụ phân cực Tụ thường Tụ có điện dung thay đổi 2.2. Tính chất và ứng dụng. * Tính chất: - Khả năng tích điện của tụ điện gọi là điện dung của tụ điện, ký hiệu l à C, đơn vị đo là Fara (F), trong thực tế thường dùng các trị số nhỏ là Micrô-Fara (F) và Picrô -Fara (PF) 1 F = 10-6F; 1PF = 10-6F - Khả năng thích ứng với dòng đ iện xoay chiều hay một chiều cho phù hợp. - Điện áp công tác của tụ có thể chịu đựng đ ược sự làm việc lâu dài mà không bị đánh thủng. - Điện dung của tụ điện tính bằng F hay PF 2.2 . Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện. 2.2.1. Đo kiểm tra tụ hoá, tụ giấy, tụ dầu: Dùng đ ồng hồ vạn năng để ở nấc x100 đo 2 đầu tụ, nếu kim đồng hồ vọt lên (hiện tượng nạp điên) rồi trở về vị trí vô cực là tụ điện còn tốt, còn trường hợp kim vọt lên mà không trở về hoặc trở về với trị số r nhỏ là tụ điện bị hỏng, bị chập, bị rò, nếu kim đồng hồ không nhúc nhích là tụ bị khô, với tụ giấy, tụ dầu để chạy quạt, chạy máy có thể dùng ngay dòng điện xoay chiều để kiểm tra bằng đ èn thử mà không cần đồng hồ để kiểm tra vẫn đảm bảo chính xác. Đó là dí 2 đ ầu dây của đèn thử vào 2 đ ầu dây của tụ để tích điện, đ èn không sáng ho ặc sáng chói bình thường , quệt 2 dây tụ không có ánh lửa là tụ bị đứt hoặc bị chập, nếu đèn mờ là tụ chưa b ị hỏng, bỏ 2 dây đ èn thử ra, quệt 2 đầu dây tụ với nhau có tiếng nổ kèm theo tia lửa xanh là tụ còn tốt. Tụ giấy, tụ dầu là tụ không phân cực nên không cần phân biệt đâu là đầu dương hay âm, p ha hay trung tính. 2.2.2. Đo kiểm tra tụ mica, tụ giấy, tụ gốm (cỡ PF, thường gọi là tụ pi). Nếu dùng đ ồng hồ vạn năng b ình thường dí vào 2 đầu cực của tụ điện mà kim đ ồng hồ không nhúc nhích vẫn là tụ tốt, muốn đảm bảo chính xác phải d ùng Ômkế có độ nhạy cao (khoảng 10 M) thử 2 đầu tụ, kim đồng hồ vọt lên rồi trở về vị trí ban đầu () là tụ tốt, kim đông hồ vọt lên rồi đứng yên ho ặc quay vè chút ít là tụ bị chập. 2.2.3. Cách mắc tụ điện: Khi mắc tụ điện vào mạch điện phải biết đấy là m ạch một chiều hay xoay chiều để dùng loại tụ nào cho phù hợp, ngo àI ra còn phảI theo 2 tham số cơ bản của tụ điện là: * Điện áp công tác(vôn) là điện áp mà tụ có thể chịu đ ược lâu dài không b ị đánh thủng. * Điện dung C của tụ điện tính bằng F hay PF. Nếu tụ điện sẵn có chưa đ ạt được 2 yêu cầu trên thì có thể đấu tụ nối tiếp, song song hay hỗn hợp để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. U1 U2 - Đấu nối tiếp: Khi làm việc với nguồn có điện áp cao UC Hơn điện áp của tụ phải đấu nối tiếp các Tụ lại ta sẽ có: UC = U1 + U2 + … Un. C1 C2 Trị số điện dung C của tụ khi đấu nối tiếp sẽ giảm xuống: C 9
1 /C = 1/C1 + 1 /C2 + …1/Cn Thường người ta sử dụng các tụ có trị số C giống nhau để đấu nối tiếp, vì vậy công thức trên sẽ là: C = C1/n. Ví dụ: Một mạch lọ c điện áp 24 vôn - đ iện dung C = 200 F. Thị trường chỉ có tụ 16 vôn - điện dung C = 400 F. vậy ta phải dùng hai tụ đấu nối tiếp lại sẽ đ ược: U = 16 vôn + 16 vôn = 32 vôn (cao hơn càng b ền) C = 400/2 = 200 F. U1 C1 - Đấu song song: Điện dung C của bộ tụ điện đấu U2 C2 song song b ằng tổng các tụ điện thành phần: U3 C3 C = C1 + C2 + C3 + … + Cn C U Khi đấu song song phải đấu các cực tích điện cùng d ấu(dương với dương, âm với âm nếu là tụ phân cực) lại với nhau do đó đ iện áp giữa 2 cực của các tụ điện như sau: Uc = U1 = U2 = U3 = Un Ví d ụ: Máy b ơm nước cá sấu Trung Quốc, điện áp 220 vôn, điện dung tụ điện 15 F – 250 vôn. Thị trường chỉ có tụ 7,5F – 250 vôn. Vậy phải dùng 2 tụ 250 vôn, C = 7,5 F đ ấu song song để có : C = 7,5 F + 7,5 F = 15 F và U = 250 vôn(cao hơn càng tốt) C. Cuộn cảm. 3.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. * Khái niệm: Cuộn dây là một linh kiện điện tử thụ động, thường d ùng trong mạch điện có dòng đ iện biến đổi theo thời gian(như d òng đ iện xoay chiều). Cuộn dây có tác dụng lưu trữ năng lượng ở dạng từ năng(năng lượng của từ trường tạo ra bởi cuộn cảm khi có dòng đ iện đi qua) và làm dòng điện bị trễ pha so với điện áp một góc bằng 900. * Cấu tạo: Cuộn dây gồm nhiều vòng dây qu ấn trên một cốt bằng chất cách điện có lõi hoặc không có lõi tu ỳ theo tần số làm việc. Tuỳ thuộc vào công suất và độ tự cảm để chọn tiết diện dây dẫn và số vòng. Ví d ụ: Cuộn cảm có độ tự cảm 1mH với công suất từ 100W trở xuống thì lấy loại dây đồng có đường kính 0,3 mm  0,5 mm quấn 10 vòng, công suất cao hơn thì chọn đ ường kính 1,2 mm quấn 13  15 vòng. * Ký hiệu của cuộn dây: Cuộn dây Cuộn dây Cuộn dây Cuộn dây 1 lõi Cuộn dây 2 lõi không lõi lõi Ferit lõi sắt điều chỉnh điều chỉnh Sai số Ký hiệu của cuộn dây V2 V V3 1 3.2. Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm. * Cách đọc: Đọc trị số cuộn cảm tương tự s như đọc điện trở Giá trị = V1; V2; V3 + sai số (H) Ví dụ: Đỏ đỏ nhũ bạc  cuộn cảm có giá trị 0,22 H. Chú ý: Vạch màu to nhất là vạch sai số. 3.. Tiếp giáp P-N; điôt tiếp mặt. 2.1. Tiếp giáp P-N. * Mặt ghép p -n khi chưa có điện trường ngo ài Khi cho hai đơn tinh thể bán đẫn tạp chất loại n và loại p tiếp công nghệ với nhau, các hiện 10
tượng vật lí xảy ra tại nơi tiếp xúc là cơ sở cho hầu hết các dụng cụ bán dẫn điện hiện đại. Hình 3.3 biểu diễn mô hình lí tưởng hóa một mặt ghép p-n khi chưa có điện áp ngoài đ ặt vào. Với giả thiết ở nhiệt độ phòng, các nguyên tử tạp chất đã b ị ion hóa hoàn toàn. Các hiện tượng xảy ra tại nơi tiếp xúc có thể mô tả tóm tắt như sau: Do có sự chênh lệch lớn về nồng độ (nn >>np và pp >>pn) tại vùng tiếp xúc có hiện tượng khuếch tán các hạt đa số qua nơi tiếp giáp, xuất hiện 1 dòng điện khuếch tán IKT hướng từ p sang n. Tại vùng lân cận hai b ên mặt tiếp xúc, xuất hiện một lớp điện tích khối do ion tạp chất tạo ra, trong đó Lỗ trống Điện tử P N Ion dương Ion âm Hình 3.3: Mặt ghép P-N lý tưởng khi chưa có điện áp ngoài đặt vào Nhiều hạt dẫn đa số và có điện trở lớn (hơn nhiều cấp so với các vùng còn lại), do đó đồng thời xu ất hiện 1 đ iện trường nội bộ hướng từ vùng N (lớp ion dương ND) sang vùng P (lớp ion âm NA ) gọi là điện trường tiếp xúc Etx . Người ta nói đã xuất hiện 1 hàng rào điện thế hay một hiệu thế tiếp xúc Utx. Bề dầy lớp nghèo l(0) phụ thuộc vào nồng độ tạp chất, nếu NA = ND) thì l(0) đối xứng qua mặt tiếp xúc : lon = lop; thường NA >>ND nên lon >>lop và phần chủ yếu nằm bên loại bán dẫn pha tạp chất ít hơn (có điện trở suất cao hơn). điện trường E tx cản trở chuyển động của dòng khu ếch tán và gây ra chuyển động gia tốc (trôi) của các hạt thiểu số qua miền tiếp xúc, có chiều ngược lại với dòng khu ếch tán. Quá trình này tiếp diễn sẽ dẫn tới 1 trạng thái cân bằng động: Ikt = Itr và không có dòng điện qua tiếp xúc p-n. Hiệu thế tiếp xúc có giá trị xác lập. Với những điều kiện tiêu chuẩn, ở nhiệt độ phòng, Utx có giá trị khoảng 0,3V với tiếp xúc p -n làm từ Ge và 0,6V với loại làm từ Si, phụ thuộc vào tỉ số nồng độ hạt dẫn cùng lo ại, vào nhiệt độ với hệ số nhiệt âm (-2mV/K). * Mặt ghép p -n khi có điện trường ngoài Trạng thái cân bằng động nêu trên sẽ bị phá vỡ khi đặt tới tiếp xúc p -n một điện trường ngo ài. Có hai trường hợp xảy ra (hình 3.4 a và b). + + p p N N p N + + Hình 3.4: Phân cực cho tiếp xúc P-N khi điện trường ngoài ngược chiều và cùng chiều với điện áp tiếp xúc Khi điện trường ngo ài (Eng) ngược chiều với Etx (tức là có cực tính dương đ ặt vào p, âm đ ặt vào n) khi đ ó Eng chủ yếu đặt lên vùng nghèo và xếp chồng với Etx nên cường độ điện trường tổng cộng tại vùng đó giảm đi do đó làm tăng chuyển động khuếch tán IKT người ta gọi đó là hiện tượng phun hạt đa số qua miền tiếp xúc p -n khi nó được mở. Dòng đ iện trôi do Ext gây ra gần như giảm không đáng kể do nồng độ hạt thiểu số nhỏ. Trường hợp này ứ ng với hình 3.4a gọi là phân cực thuận cho tiếp xúc p- n. Khi đó bề rộng vùng nghèo giảm đi so với lo. Khi Eng cùng chiều với Etx (nguồn ngo ài có cực dương đặt vào n và âm dặt vào p, tác dụng xếp chồng điện trường tại vùng nghèo,dòng Ikt giảm tới không, dòng Itr có tăng chút ít và nhanh đến một giá trị bão hòa gọi là dòng 11
điện ngược bão hòa của tiếp xúc p -n. Bề rộng vùng nghèo tăng lên so với trạng thái cân bằng. Người ta gọi đó là sự phân cực ngược cho tiến xúc p-n. Kết quả là mặt ghép p-n khi đ ặt trong 1 điện trường ngo ài có tính chất van: dẫn điện không đối xứng theo 2 chiều. Người ta gọi đó là hiệu ứng chỉnh lưu của tiếp xúc p-n: theo chiều phân cực thuận (UAK > 0 ), dòng có giá trị lớn tạo bởi dòng hạt đa số phun qua tiếp giáp p -n mở, theo chiều phân cực ngược (Usk< 0) dòng có giá tr ị nhỏ hơn vài cấp do hạt thiểu số trôi qua tiếp giáp p -n khối. Đây là kết qu ả trực tiếp của hiệu ứng điều biến điện trở của lớp nghèo của mặt ghép p-n dưới tác động của trường ngo ài. 2.2 Điôt tiếp mặt: Thường dùng đi ốt tiếp mặt Ge hoặc Si. - Đi ố t tiếp mặt Ge(Giecmani) gồm tinh thể Ge, bên trên có đ ặt một miếng inđi được nung chảy khuyếch tán vào tinh thể Ge còn lại dẫn điện loại N. Hướng dẫn dòng điện đi từ inđi sang Ge. - Điốt Si cũng tương tự như Ge, trên tinh thể Silic có chứa miếng bo(Al), cho bo nóng chảy khuyếch tán vào Si, tạo nên vùng dẫn điện loại P, Si còn lại dẫn điện loại N, hướng d òng điện đi từ bo sang Si. Nếu so sánh 2 loại điốt Ge và Si thì đ iện trở thuận Rt và điện trở ngược Rn của điốt Ge thấp: Rt từ 200  400 còn Rn từ 100K  300K. Còn đ iện trở thuận và ngược của điốt Si đều cao hơn: Rt từ 1,2K  1,7K còn Rn từ M   Điốt Si chịu đ ược điện áp ngược lớn, chịu đ ược nhiệt độ cao, mật độ dòng đ iện cho phép cũng cao hơn điốt Ge. 3. Cấu tạo, phân loại và các ứng dụng cơ bản của điôt. 3.1. Điôt nắn điện. Cấu tạo: Đi ốt bán dẫn gồm hai chất bán dẫn loại P và loại N (Bán dẫn dẫn điện bằng lỗ và d ẫn điện bằng điện tử) tiếp xúc với nhau. Điện tử tự do b ên N khuyếch tán sang P và lỗ ở bên P khuyếch tán sang N. Ranh giới giữa hai chất bán dẫn tạo thành điện trờng tiếp xúc ETX , chiều từ N sang P ngăn không cho lỗ và điện tử khuyếch tán nữa. * Nguyên lý ho ạt động: Nếu đặt điện áp thuận vào hai chất bán dẫn (cực d ương ở P, cực âm ở N) thì điện trờng do nguồn ngoài sinh ra là Eng sẽ ngược chiều với điện trường tiếp xúc và triệt tiêu điện trường tiếp xúc, điện tử và lỗ lại dễ dàng đi qua mặt tiếp xúc, Đi ốt dẫn điện tốt. Thật ra ở Iđm chạy qua sẽ có một điện áp rơi u # 0,7v-2v - Khi cho điện áp ngược lại (dương vào n, âm vào p) thì Eng sẽ cùng chiều với Etx, điện tử và lỗ càng không đi qua được mặt tiếp xúc; điốt hầu như không d ẫn điện; nếu cứ tiếp tục tăng U ngược quá quy định, các điện tích đ ược gia tốc gây nên va chạm dây chuyền làm hàng rào điện tử bị chọc thủng sẽ hỏng điốt. Tóm lại điốt bán dẫn chỉ dẫn điện theo một chiều từ chất bán dẫn loại p sang chất b án d ẫn loại n. Các thông số cơ bản để chọn đi ốt là: Dòng đ iện định mứcc : Iđm (A) Điện áp định mức :Uđm (V) Điện áp rơi: C u (V) Khi sử dụng điốt người ta còn căn cứ vào: Công suất tiêu hao lớn nhất: P max (W), tần số giới hạn cao nhất fmax (MHz). 3.2. Điôt tách sóng 3.3. Điôt zener (điốt ổn áp) Điốt ổn áp làm việc nhờ hiệu ứng thác lũ của chuyển tiếp p-n khi phân cực ngược. Trong các điôt thông thường hiện tượng đánh thủng này sẽ làm hỏng điôt, nhưng trong các điốt ổn định do được chế tạo đặc biệt và khi làm việc mạch ngoài có điện trở hạn chế dòng ngược (không cho phép nó tăng quá dòng ngược cho phép) nên điôt luồn làm việc ở chế độ đánh thủng nhưng không hỏng. Khác với điốt thông dụng, các điôt ổn định công tác ở chế độ phân cực ngược. Những tham số kĩ thuật của điôt Zener là: - Điện áp ổn định Uz (điện áp Zener) là điện áp ngược đặt lên điốt làm phát sinh ra hiện tượng đánh thủng. Trên thực tế đối với mọi điốt ổn áp chỉ có một khoảng rất hẹp mà nó có thể ổn định được. Kho ảng này bị giới hạn một mặt bởi khoảng đặc tuyến của điôt từ phạm vi dòng bão hòa sang phạm vi đánh thủng làm dòng tăng đ ột ngột, mặt khác bởi công suất tiêu hao cho phép. Hay dòng cực đại cho phép. 12
- Điện trở động rdz của điốt Zener được định nghĩa là đ ộ dốc đặc tuyến tĩnh của điốt tại điểm làm việc. 3.4. Điôt phát quang : Điốt phát quang là linh kiện bán dẫn có một lớp tiếp giáp P – N, trong đó có sự biến đổi năng lượng điện thành năng lượng bức xạ ánh sáng do sự tái hợp của electron và lỗ trống. Điốt phát quang được dùng làm đèn chỉ thị, đèn báo trong các thiết bị số, thiết bị điều khiển. Hiện tượng phát quang được giải thích như sau : Khi phân cực thuận, electron từ bán dẫn N chuyển sang bán dẫn P, electron nhận năng lượng của điện trường chuyển trạng thái từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao, electron ở trạng thái kích thích chuyển xuống mức năng lượng tự phát rồi chuyển xuống mức năng lượng thấp và phát xạ ánh sáng có năng lượng bằng h.f (h: hằng số Plack, f : tần số ánh sáng). Khi xảy ra hiện tượng tái hợp giữa electron với lỗ trống, electron di chuyển từ vùng dẫn xuống vùng hoá trị. Năng lượng của photon tương ứng với sự chuyển dời này được xác định bởi độ rộng vùng cấm của chất bán dẫn, nó tuỳ thuộc vào vật liệu làm điốt phát quang. Thông số đặc trưng của LED. Độ d ài bước sóng ánh sáng phát ra: Thông thường LED không phát ra một bước sóng duy nhất mà nó phát ra một khoảng b ước sóng tương đ ối hẹp. Vì vậy mỗi loại LED thường phát ra một màu sắc nhất định. Chỉ những LED đặc biệt mới phát ra ánh sáng nằm trong vùng không gian nhìn thấy. Người ta có thể chế tạo LED nhiều màu phụ thuộc vào điện áp lối vào hay điện áp mạch điều khiển. Độ dài bước sóng phát ra phụ thuộc vào bản chất của chất bán dẫn chế tạo ra nó. Công su ất của LED: Đối với các LED phát ra ánh sáng mà mắt thường có thể nhìn thấy đ ược thì công suất từ 100 đến 120 mW, còn các LED phát ra ánh sáng hồng ngoại thì công suất đạt từ 100 đến 500 mW. Dòng đ iện và điện áp sụt trên linh kiện: Các LED phát ra ánh sáng nhìn thấy được có dòng điện chạy qua nó khoảng vài mA. Bảng một số thông số của các Điôt phát quang Màu Vật liẹu UD (10mA) Công suất (mW) Bước sóng Hồng ngoại 900 GaAs 1,3 -1,5 100 -500 Đỏ 655 -665 GaP,GaAsP 1,6 -1,8 100 Vàng 583 GaP,GaAsP 2,0 -2,2 120 Xanh 565 GaP 2,2 -2,4 120 Trong kỹ thuật điện tử để tiện cho công việc hiển thị người ta chế tạo ra LED 7 thanh để hiển thị số và ký tự, LED 7 thanh đ ược tạo bằng cách nối 7 điốt phát quang theo sơ đồ chung một cực Anốt(gọi là anốt chung) hoặc chung một cực catốt(gọi là catốt chung) Đặc trưng vôn-ampe của LED. Cách mắc: Để LED hoạt động đ ược phải mắc LED theo chiều phân cực thuận và phảI mắc nối tiếp một điện trở R để hạn chế dòng qua LED khỏi lớn quá giới hạn dòng cho phép. Giá trị của điện trở được xác định tuỳ theo điện áp nguồn cung cấp cho mạch và lo ại LED được dùng, giá trị của điện trở R đ ược xác định theo biểu thức sau: R = (Vcc – UD)/ID Ví dụ: Có một đèn LED màu đỏ, dòng qua điốt(LED) ID = 5mA, sụt áp trên điốt là 1,7vôn, R = (5 – 1 ,7)/5.103  nguồị nuôi nuôi 5vôn. Điện trở hạn chế dòng qua LED cần chọn có giá trị: 660. Đi ố t phát quang còn gọi là đèn LED, được dùng làm đèn báo tín hiệu xang đỏ vàng trong các d ụng cụ điện, điện tử. Nó chính là 2 chất bán dẫn P – N đ ặt trong bóng thuỷ tinh màu, khi được phân cực thu ận với điện áp ngưỡng khoảng 1,8 vôn sẽ có dòng điện đi qua LED. Dưới tác dụng của điện trường các điện tử chuyển động từ cực âm xang cực dương, còn các lỗ trống chuyển động từ cực d ương xang cực âm, và từ mối tiếp giáp P – N sẽ phát ra ánh sáng, do điện năng đ ã chuyển thẳng ra quang năng. Muốn kiểm tra chất lượng điốt phát quang cũng dùng vạn năng kế, đặt ở nấc thang đo điện trở X1.000, đo điện trở thuận kim đồng hồ vọt lên gần số 0 và đo điện trở nghịch kim đồng hồ phải nằm im là điốt còn tốt(giống như đo kiểm tra điốt thông thường), còn nếu cả 2 lần đo kim đồng hồ đều ở vô cực hoặc đều bằng nhau là điốt đã b ị hỏng. 13
Với nguồn điện một chiều phải nối chúng đúng cực tính(Dương ngu ồn điện vào cực đầu nhỏ, âm vào cực đầu to) thì chúng mới sáng, còn điện xoay chiều thì đ ấu thế nào cũng sáng miễn là đúng điện áp. Khi điốt sáng có tính chất gim áp, dòng đ iện định mức từ 15  35 mA, nếu quá mức này phải hạn chế bằng cách nối tiếp thêm điện trở, tính toán R vẫn theo định luật Ôm. 4. Tranzito - BJT. 4.1. Cấu tạo, ký hiệu. - Transitor là một dụng cụ bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn ghép liên tiép lại với nhau - Có 2 khả năng ghép nối là: P-N-P và N-P-N tương ứng với các trasitor thuận và ngược. Transitor gồm có 3 cực: - Cực phát E ( hay là cực êmittor) - Cực góp C ( hay là cực côllector) còn gọi là cực thu - Cực gốc B ( hay là cực Base) còn gọi là cực điều khiển (cực nền) Các trazitor công su ất thường có dòng Ic lớn nên cực góp thường gắn nối với vỏ để toả nhiệt tốt, vỏ lại được bắt ốc ép vào bộ tản nhiệt bằng nhôm hay b ằng đồng hoặc bắt vào bệ máy. Hiện nay tranzitor NPN Được dùng phổ biến hơn vì khả năng chịu nhiệt tốt hơn ngoại trừ trường hợp C C P N P N P N C E C E B B B E B E Hình 3.5: Cấu tạo và ký hiệu của transistort buộc p hải dùng Tranzitor PNP + Nguyên lý làm việc: Để phân tích nguyên lý làm việc của Tranzito (lấy PNP làm ví dụ), ta phải d ùng hai điện áp ngo ài đặt vào giữa 3 điện cực của Tranzito tức là phải phân IC cực cho nó. Muốn Tranzito khuyếch đ ại thì tiếp giáp JE (tiếp giáp P-N giữa C E và B) phải phân cực thuận để mở cửa cho điện tử đa số xuất phát ra đi; Etx P tiếp giáp JC (tiếp giáp P-N giữa B IB C và C) phải được phân cực ngược EC để có điện trường gia tốc lôi kéo tập N Etx trung các điện tử đa số chạy đến cực B EB C hình thành dòng điện chạy qua P E Tranzito. Do JE được phân cực thuận ở trạng thái mở, các hạt đa số (lỗ +) IE từ miền E chạy qua JE tạo nên dòng IE, chúng chạy qua miền B hướng tới Hình 3.6: Tranzito ở chế độ khuyếch đại JC, trên đường khuyếch tán một số ít lỗ (+) bị tác hợp với điện tử (-) của miền B tạo lên dòng điện IB. Khuyếch tán được tới bờ của JC và được điện trường của gia tốc (do JC phân cực ngược) lôi kéo tràn qua miền C tạo nên dòng JC. Mối quan hệ giữa dòng đ iện của Tranzito là: IE = IB + IC Hệ số khuyếch đại dòng đ iện của Tranzito (mắc cực phát chung) là:  = IC/IB Hệ số khuyếch đại của  để đánh gia tác dụng điều khiển của dòng IB với dòng IC (có giá trị từ vài chục đến vài trăm lần).  càng lớn thì hệ số khuyếch đại của Tranzito càng cao. 4.2. Đo kiểm tra và ứng dụng. 14
* Các tham số cơ bản của tranzito: để sử dụng thay thế tranzito chính xác đảm bảo chất lượng cần có sổ tay để tra cứu để tìm ra các thông số cơ bản, các trị số giới hạn lớn nhất cho phép, cụ thể là: - Điện áp làm việc lớn nhất: UCB, UCE, và UBE (Vôn) - Dòng điện cho phép: IC (mA, A) - Công suất lớn nhất: Pmax (mw, w) Ngoài ra khi sử dụng vào mạch khuyếch đại phải so sánh hệ số khuyếch đại  (với tranzito cần thay). Tần số giới hạn (MHz)...vv Về nguyên tắc khi thay thế phải tìm đ úng kí hiệu của Tranzito và hàn vào mạch đúng chân EBC rồi điều chỉnh điện trở định thiên nếu cần thiết. Cách kí hiệu và sắp xếp thứ tự chân Tranzito của ác nước không giống nhau. + Tranzito của nhật Cao tần ghi chữ A là bóng thuận (PNP) Cao tần ghi chữ C là bóng ngược NPN). Âm tần thuận (PNP) ghi chữ B. Âm tần ngược NPN) ghi chữ D. + Tranzito Trung Quốc thì kí tự thứ 3 là chữ: G tần số cao, công suất nhỏ. A tần số cao công suất lớn; X tần số thấp công suất nhỏ. D tần số thấp công suất lớn; K là chuyển mạch. Tiêu chuẩn châu Âu thì kí tự thứ 2 là chữ dùng để phân loại: C là tranzito tần số thấp công suất nhỏ; D là tranzito tần số thấp công suất lớn. F là tranzito tần số cao, công suất nhỏ; L là tranzito tần số cao công suất lớn. U là tranzito chuyển mạch, công suất lớn...vv. Tiêu chuẩn Liên Xô (cũ) và tiêu chu ẩn mỹ lại được ghi bằng số: Ví dụ tranzito liên xô (cũ) chữ đầu G là Giécmani, K là Silic, số tiếp theo từ 101 đến 399 là công suất nhỏ. Từ 401 đến 699 là công su ất trung bình, từ 701 đến 999 là công suất lớn...vv. Chính vì thế mà không có quy ước quốc tế nào mà phải tra cứu để biết các tham số ở các sổ tay, để chính xác chân của tranzito thì có thể dùng vạn năng kế để tìm theo tu ần tự như sau. - Xác đ ịnh cực gốc B: vặn đồng hồ đến nấc thang đo x 100 hoặc 1.000 (tranzito Si), đặt một đầu que đo vào một trong 3 chân, còn que đo kia đ ặt lần lư ợt vào hai chân còn lại, nếu kim đồng hồ đều chỉ trị số lớn (hoặc nhỏ) bằng nhau thì chân của que đo đồng hồ không đổi trong khi đo là cực B. - Xác đ ịnh bóng thuận hay bóng ngược: Tiếp tục đổi que đo d ương âm của đồng hồ, nếu que dương (đỏ) của đồng hồ (âm pin nguồn) đặt vào cực B mà số đo nhỏ (cỡ trăm ôm) thì đó là tranzito PNP (bóng thuận), nếu số đo lớn (hàng trăm kilôôm) thì đấy là tranzitoNPN (bóng ngược) - Xác đ ịnh cực p hát E và cực góp C: Khi đã xác đ ịnh được bóng thuận (PNP)và chân B,còn lại 2 chân, ta đo điện trở 2 chân còn lại 2 lần (đảo que đo) lần 1 đây que đo dương vào 1 chân, que đo âm vào 1 chân mà điện trở khoảng 80 K (kim vọt lên nhiều), ta đảo que đo ta đ ược đ iện trở lớn hơn 1 chút, khoảng 100 K (kim vọt lên ít hơn trước) thì chân đầu ta đặt que đo d ương là cực phát E, chân còn lại là cực góp C. Nếu là bóng ngược (NPN) điện trở lớn phải đặt đồng hồ ở mức 1 K mà đo xong cũng rất khó phân biệt. Kinh nghiệm đo theo kiểu định thiên sẽ dễ d àng, đặt que đo âm của đồng hồ vào một chân, còn que d ương dí vào chân còn lại, một tay sờ vào chân B (điện trở người làm R định thiên), nếu kim vọt lên mạnh thì chân que đo âm là cực C và chân dương que đo là cực E. Trường hợp kim không vọ lên nhiều thì cần đảo lại que đo. Tóm lại: muốn xác định chân tranzito trước hết cần xác định cực B và bóng thuận hay bóng ngược sau đó tiếp tục tìm chân E và C. Nếu khi kiểm tra mà các trị số điện trở của 3 chân đều giống nhau (cũng  là ho ặc 0) hoặc kim đồng hồ chỉ lung tung là tranzito đã b ị hỏng. 4.4. Ký hiệu của tranzito. (hình 3.7) c d e a b Hình 3.7: Ký hiệu của 1 số lo15 transistor. ại a): Tranzito ngược; b) Tranzito thuận; c,d) Tranzito FET; h
5. Tranzito trường. 5.1. Phân loại, cấu tạo, ký hiệu. Khác với Tranzito thông thường mà đặc điểm chủ yếu là dòng đ iện trong cả hai hạt dẫn tạo nên(điện tử tự do và lỗ trống), còn Tranzito trường(còn gọi là Tranzito đơn cực) hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng trường, điều khiển độ bán dẫn điện của bán dẫn nhờ tác dụng của một điện trường ngo ài, dòng điện trong FET chỉ do một loại hạt dẫn tạo ra. Ngoài Tranzito trường trung bình, thường FET(hình b, c) còn có Tranzito trường cực cửa cách ly MOSFET (hình vẽ c) D D D G G G S S S b) a) c) Tranzito trường cũng có 3 chân gồm: cực nguồn(Source), cực máng D (Drenin) và cực cửa G(Gate) là cực diều khiển và cũng có bóng thuận và bóng ngư ợc như Tranzito thông thường. Xác đ ịnh chất lượng cho Tranzito trường có máy đo đ ặc biệt cho FET, cũng có thể dùng Ôm kế có điện trở trong cao để kiểm tra. - Giữa cực G và cực D và giữa cực G với cực S, đo điện trở thuận và điện trở ngịch của những cực này 2 chiều phải khác nhau(giống như đo điốt). Tiếp tục đo giữa cực D và cực S phải cho điện trở vài K và bằng nhau là Tranzito còn tốt, nếu đo GD và GS cả 2 chiều đều như nhau(bằng 0 hoặc bằng ) và giữa DS và SD đều bằng 0 hoặc bằng  là Tranzito đã b ị hỏng. Tranzito trường có điện trở vào rất lớn(cỡ M trở lên), xử lý tín hiệu đạt độ tin cậy cao và tiêu hao năng lượng cực ít, tiếng ồn rất nhỏ nên ngày càng được sử dụng nhiều trong các mạch điện tử, mạch logic C và cả đồ điện dân dụng như quạt điện ...vv. 5.2. Các cách mắc, ứng dụng. MOSFET được chia hai loại là MOSFET kênh liên tục và MOSFET kênh gián đo ạn. Mỗi loại kênh liên tục (kênh đặt sẵn) hay gián đoạn ( cảm ứng ) đều có phân loại theo chất bán dẫn là kênh N ho ặc P. Ta chỉ xét các loại MOSFET kênh N và suy ra ngư ợc lại cho kênh P. 5.2.1. Cấu tạo và ký hiệu của MOSFET k ênh liên tục Người ta chế tạo sẵn kênh d ẫn điện gồm hai vùng bán dẫn loại N có nồng độ tạp chất cao được nối liền bằng một kênh bán dẫn loại N có nồng độ tạp chất thấp hơn. Các lớp bán dẫn này được khuyếch tán trên một nền là chất bán dẫn loại P, phía trên kênh d ẫn điện có phủ một lớp cách điện SiO2 Hai dây dẫn xuyên qua lớp cách điện nối vào hai vùng bán d ẫn N nồng độ cao gọi là cực S và D. Cực G có tiếp xúc kim loại bên ngo ại lớp ôxít nhưng vẫn cách điện với kênh dẫn, thường cực S được nối chung với nền P 5.2.2. Đặc tính của MOSFET kênh liên tục a. Khi UGS = 0 V Trường hợp này kênh dẫn điện có tác dụng như m ột điện trở, khi tăng điện áp UDS thì dòng ID tăng lên đ ến một trị số giới hạn là IDSS (dòng ID b ão hoà) Điện áp UDS ở tri số IDSS cũng gọi là điện áp ngắt UP giống JFET . - Điện áp định mức – Un (vôn) - Dòng đ iện định mức – In (Ampe) - Điện áp điều khiển - Ug (vôn) - Dòng đ iện điều khiển – Ig (mA) J1 J3 J2 6.2. SCR(thyristo) * Cấu tạo : Thyristo được chế tạo A K P1 P2 N2 N1 16 Hình 3.10: Cấu tạo G Của thyristo
từ 4 lớp bán dẫn P-N-P-N đ ặt xen kẽ nhau như hình vẽ 3.10 giữa các lớp bán dẫn này hình thành các chuyển tiếp J1, J2, J3, thyristo là dụng cụ 3 chân cực được ký hiệu bằng các chữ A(anốt), chữ K (catốt) và G (cực điều khiển). Cực anốt nối với thành phần bán dẫn P trước, còn catốt nối với thành phần bán dẫn N sau, cực điều khiển G nối với thành phần bán dẫn P sau. A * Nguyên lý làm việc: A Có thể xem thyristo được tạo ra P1 N1 bởi 2 transistor: P1N1P2 và N1P2N2 thể hiện trên hình vẽ 3.11 P2 N1 * Đặc tuyến vôn-ampe của thyristo G Đặc tuyến chia làm 4 miền G P2 gồm miền dẫn thuận, miền dẫn N2 K ngược, miền chắn thuận, miền K chắn ngược. a) b) - Trường hợp phân cực ngược Hình 3.11: a) Sơ đồ tương thyristo với UAK 0. Đặc tuyến ở đương đo ạn này có thể coi như hai điốt b) Ký hiệu của thyristo phân cực ngược mắc nối tiếp (J1 và J3) Dòng qua thyristo chính là dòng rò ngược của điốt, nếu tăng điện áp ngược đến một giá trị nhất định thì 2 tiếp giáp J1 và J3 sẽ lần lượt bị đánh thủng, dòng ngược qua thyristo tăng lên đ ột ngột, nếu không có biện pháp ngăn chặn, d òng ngược này sẽ làm hỏng thyristo. Vùng đặc tuyến ngược của thyristo trước khi bị đánh thủng gọi là miền chắn ngược. - Trường hợp phân cực thuận thyristo với UAK 0 + Khi cực điều khiển G hở mạch (IG=0), tiếp giáp J1 và J3 lúc này được phân cực thuận còn J2 phân cực ngược, khi UAK còn nhỏ, dòngqua Thyristo quyết định chủ yếu bởi dòng rò nược qua J2. Xét chung cho cả thyristo thì dòng đ iện chảy qua thyristo lúc này là dòng rò thuận IFX. Giá trị điển hình của d òng rò thuận (IFX) và dòng rò ngược (IRX) khoảng 100A. Nếu IG = 0 thì dòng rò thu ận sẽ giữ nguyên giá trị ban đầu. Khi tăng UAK lên tới giá trị xấp xỉ điện áp đánh thủng chuyển tiếp J2 (gọi là điện áp đánh thủng UBE) thì dòng rò IC0 trong thyristo đủ lớn làm cho 2 transistor trong sơ đồ tương đương mở và lập tức chuyển hẳn xang trạng thái b ão hoà. Thyristo chuyển xang trạng thái mở, nội trở của nó đột ngột giảm đi, điện áp sụt giữa hai cực A và K cũng giảm xuống đến một giá trị UE gọi là điện áp dẫn thuận. Phương pháp chuyển thyristo từ khoá sang mở bằng cách tăng dần UAK gọi là kích mở bằng điện áp thuận. + Khi IC  0, nghĩa là giữa cực G và cực K có một điện áp sao cho J3 phân cực thuận.Dòng IG do UGK cung cấp sẽ cùng với d òng ngược vốn có trong thyristo IC0 làm cho T 2 có thể mở ngay với điện áp UAK nhỏ hơn nhiều giá trị kích mở lúc IG = 0. Dòng IG càng lớn thì UAK cần thiết tương ứ ng để mở thyristo càng nhỏ. Chú ý rằng nếu ngay từ đầu điện áp UGK đ ã cung cấp một dòng IC lớn hơn dòng mở cực tiểu của T2, nhưng điện áp UAK vẫn chưa đ ủ lớn để phân cực thuận cho T1 và T2 thì thyristo cũng vẫn chưa mở. Như đặc tuyến của thyristo mức d òng điều khiển IC tăng từ IG1 đến IG4 tương ứ ng với mức điện áp UAK giảm xuống từ U1 đến U4. Đây là phương pháp kích mở thyristo bằng dòng trên cực điều khiển. Điện áp dẫn thuận UF có thể viết: UF = UBE1 + UBE2 = UBE2 + UCE1.Đối với vật liệu Silic thì điện áp bão hoà của transistor silic vào cỡ 0,2 vôn, còn UBE như đã biết cỡ khoảng 0,7 vôn. Như vậy suy ra UF = 0,9 vôn. Trên phần đặc tuyến thuận phần mà thyristo chưa mở gọi là miền chắn thuận, miền thyristo đã mở gọi là miền dẫn thuận (hình vẽ 3.12). Quan sát miền chắn thuận và miền chắn ngược của thyristo thấy có d ạng giống như đặc tuyến ngược của Điốt chỉnh lưu thông thường. I Miền dẫn thuận 17 IG1 IG2 I
Sau khi các điều kiện kích mở kết thúc, muốn duy trì cho thyristo luôn mở thì phải đảm bảo cho dòng thu ận IE lớn hơn một giá trị nhất định gọi là dòng ghim I4(là giá trị cực tiểu của dòng IE). Nếu trong quá trình thyristo mở, IG vẫn được duy trì thì giá trị d òng ghim tương ứng sẽ giảm đi khi dòng IG tăng(hình vẽ 3.12).Trong các sỏ tay thuyết minh của các nhà sản xuất còn ký hiệu IHC đ ể chỉ dòng ghim khi cực G hở mạch và IHX để chỉ d òng ghim đ ặc biệt khi giữa cực G và K được nối nhau bằng điện trở phân cực đặc biệt. * Tham số của thyristo. Hai tham số quan trọng cần chú ý khi chọn các thyristo là dòng điện và điện áp cực đại mà thyristo có thể làm việc không bị đánh thủng thuận và ngược, điện áp dẫn thuận cực đ ại đảm bảo cho thyristo chưa mở theo chiều thuận chính là điện áp thuận, điện áp này thường đ ược ký hiệu là UFom ho ặc URXM đối với trường hợp G nối với điện trở phân cực. Với ý nghĩa tương tự, người ta định nghĩa điện áp chắn ngược cực đại là UROM ho ặc URXM, dòng điện thuận cực đại là IROM hoặc IRXM. Công suất tổn hao cực đại FAM là công suất lớn nhất cho phép khi thyristo hoạt động bình thường. Điện áp khống chế UG là điện áp ngưỡng cần để mở thyristo khi UAK = 6 vôn. Những tham số vừa nêu trên đây thường được cho trong các sổ tay linh kiện điện tử ở nhiệt độ 25 0C. Với những thyristo làm việc ở chế độ xung tần số cao còn phải quan tâm đến thời gian đóng mở thyristo tm là thời gian chuyển từ trạng thái đóng sang trạng thái mở và tđ là thời gian chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái đóng của thyristo. * Một số ứng dụng của thyristo.(mạch báo động) Sơ đồ nguyên lý mạch thể hiện trên hình vẽ 3.13. - Bình thường ánh sáng phát ra từ LED được PD (điốt thu quang) nhận, làm cho PD dẫn bão hoà nên sụt áp qua R2 nhiều dẫn đến VG của SCR thấp nên SCR tắt. - Khi có người đi ngang qua khu vực giữa LED và PD thì PD tắt (do bị che ánh sáng) nên không còn sụt áp qua R2, lúc này áp +UCC đi qua R2 đ ến G đủ lớn đến ngưỡng kích cho SCR làm cho SCR dẫn nên rơle hoạt động làm đóng công tắc K2 kích ho ạt còi báo hoặc sáng đèn. R1 +UCC +UCC K R PD LED K2 R Hình 3.13: Mạch báo động sử dụng thyristo Do tính tự giữ của SCR, nên SCR vẫn tiếp tục dẫn khi có người lướt ngang qua LED và PD trong một tích tắc thì PD d ẫn trở lại làm cho VG sụt thấp làm mất áp kích cho SCR, muốn làm tắt SCR thì ta phải tắt công tắc K1 ra (công tắc K1 hở ra). 18
Thyristo còn được sử dụng trong mạch khống chế như mạch khống chế xung, mạch khống chế pha...vv. Bài 2: Các mạch điện cơ bản 1. Mạch khuếch đại đơn. 1.1. Mạch mắc theo kiểu E-C (CE: Common Emitter) Sơ đồ mạch khuyếch đại E chung như hình 4.1a, tín hiệu vào ở cực gốc B và ra ở cực C, ở trạng thái xoay chiều các tụ điện liên lạc và tụ phân d òng CE có tổng trở rất nhỏ nên coi như b ị nối tắt. Hình 4.1b là mạch tương đương của transistor khi lắp ráp kiểu E chung. Trên mạch tương đương có thể tính các thông số kỹ thuật của mạch: V i r  i r i r   ib re hie  ri  i  b b e e  b b  rb   re ( vài kilôôm) * Tổng trở ngõ vào: ii ib ib +VCC RB1 RC V0 rb C B Vi ib iC rC r0 Vi iC RC V0 RE RB2 CE + E b) a) + + Hình 4.1: a) Mạch khuyếch đại kiểu E chung; b) Mạch tương đương 19
* Tổng trở ngõ ra: r  vài chục kilôôm đến vài trăm kilôôm Do r0 có trị số rất lớn nên trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua r0. * Độ khuyếch đại dòng đ iện: i i Ai  0  c   h fe (vài chục đến vài trăm lần) ii ib * Độ khuyếch đại điện áp: i R V iR R Av  ce  c c   b c    c Vbc ib ri ib hie hie * Góc pha: đ iện áp của tín hiệu vào và tín hiệu ra đảo pha nhau. 1.2. Mạch mắc theo kiểu B-C (CB: Common Base) Sơ đồ mạch khuyếch đại E chung như hình 4.2a, tín hiệu vào ở cực E và ra ở cực C. ở trạng thái xoay chiều, các tụ liên lạc và tụ điện phân dòng CB có tổng trở rất nhỏ nên được coi như nối tắt. Hình vẽ 4.2b là mạch tương đương của transistor khi lắp ráp kiểu B chung. +VCC RB1 RC ic re C E V0 Vi rb ib V0 Vi CE B + RB2 RE b) a) + Hình 4.2: a) Mạch khuyếch đại kiểu B chung; b) Sơ đồ tương đương Các thông số kỹ thuật của mạch được tính như sau: * Tổng trở ngõ vào: V i r  i r i r   ib re rb   re hie ri i  b b e e  b b ( vài chục ôm)    ib   ii ie * Tổng trở ngõ ra: VV r0  0  c ( vài trăm kilôôm vì BC phân cực ngược) i0 ic * Độ khuyếch đại dòng đ iện:  ib  i i Ai  0  c   1 ii ie    1 ib   1 * Độ khuyếch đại điện áp:  Rc V iR R R Av  cb   c c  c   c hie Veb ie ri hie hie  * Góc pha: Điện áp của tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha nhau. 1.3. Mạch khuyếch đại kiểu C chung (CC: Common Collector) 20