Hình dạng thực của một sổ loại điện trớ Theo nguyên lý cấu tạo có the chia ra các loại: điện trờ than ép, điện trở màng than, điện trờ màng kim loại, điện trở oxit kim loại, điện Theođặc
Trang 1PGS.TS LƯU THẾ VINH (Chủ biên)
Trang 2PGS.TS LƯU THÉ VINH (chủ biên)
TS NGUYỄN NGỌC SƠN
TRƯỔNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHiỆP TP.HC?.;.
THƯ yi.ệ.N
MÃ VACH : yA
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
Trang 3Lời nói đầu 3
LỜI NÓI ĐẦU
Giáo trinh "Linh kiện điện từ"được biên soạn theo đề cương môn
học Linh kiệnđiện tử năm 2018, dùng làm tài liệu giảng dạy chính thức
cho sinh viên hệ đại học của Khoa Công nghệ Điện từ - Trường Đại học Công nghiệp Tp HồChí Minh
Linh kiện điện tử là tế bào cơbản của mọi thiết bị và hệ thống điện
từ Việc nghicn cứu vềcấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng cùa các
linh kiện điện tử là kiến thức nền tàng quan trọng để thiết kế, sửa chữa,
bào hành các thiết bị điện từ
Yêu cầu đối với sinh viên sau khi học môn học này phải có khả năng nhậndạng và sử dụng được các linh kiện điện từ vào thiết kế và lắp
đặt các mạch điện từ ứng dụng đơn giản như chinh lưu, khuếch đại; lắpđượccác bộ nguồn ồn ápdùng linh kiện rời vàdùng IC ổnáp
Chuẩnđầura cùa môn học là:
- Trình bày được nguycn lý cấu tạo, phân loại và ứng dụng của các
linh kiện thụ động R, L, c
- Giải thích được tính chất điện của vật liệu bán dần tinh khiết, bán
dẫn tạp chất loại p, loại N
- Mô tả được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng cùa các linh
- Nhận dạng và đọcđược giá trị các linh kiện thụ động R, L, c theo
- Tính toán được các mạch phân cực và xác định các tham số tĩnhcho BJT, FET
- Vẽ được mô hình tương đương lý tưởng và mô hìnhthực trong các
che độ làm việc cùa các linh kiện bán dẫn: Diode, BJT, FET,
- Biết tra cứu Datasheets và sử dụng được các linh kiện bán dẫn đểlắp đặt các mạch điện từ cơ bàn: Chình lưu, ồn áp, khuếch đại
hoặc các mạch xung đơn giản
- Biết cách đo kiểm, xác định chân cực và đánh giáđược chất lượng
cùa các linh kiện điệntử: R, L, c, Diode, BJT, FET, UJT
Giáo trình "Linh kiện điện tử"được biên soạn gồm 6 chương sau:
Trang 44 Lời nói đàu
Chương 1 Linh kiện thụ động;
Chương 2 Vật liệubán dẫn - Diode;
Chương 3 Transistor lườngcực- BJT;
Chương 4 Transistor hiệu ứng trường - FET;
Chương 5 Các linh kiện điều khiểncông suất;
Chương 6 Mạch tích hợp
Sau mồi chương dều có phần câu hòi và bài tập tương ứng giúp
sinh viên ôn tập và rèn luyện kỹ năng phân tích, tính toán các mạch ứngdụngđơn giàn
Phần phụ lục cuối sách là trích tóm tắt Datashccst các thông số cơ
Offline khi tính toán, thiết kếmạch
Giáo trinh dược biên soạn tươngđối chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các đặc tính và ứng dụng cơ bàn cùa các linh kiện điện tư
'được nghiên cứu chuyên sâu trong các giáo trinh Mạch điện từ và Mạch
điện từ nâng cao
trong Bộ môn cơ sởvề nội dung, phương pháp trong quá trìnhbiên soạn.Trân trọng cám ơn PGS.TS Hồ Phạm Huy Ánh, TS Hoàng MinhTrí Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh; TS Châu Minh
Thuyên Khoa Công nghệ Điện trường Đại học Công nghiệp Tp Hô Chi
Minhđã đọc bán thảo và đónggóp những ý kiên quý báu đê nhóm tác giá
chình sửa và hoàn thiện cuốn giáo trinh này
Mặc dù dã dành nhiều thời gian cho việc biêntập, nhưngchắc chan
không tránh khỏi những thiếu sót Các tác giá rat mong nhận được ý kiến
phan hồi để có thể sứa chữa, hiệu dính nham phục vụ tốt nhất cho việcdào tạo Mọi ý kiến dóng góp xin gửi về Bộ môn cơ sở, Khoa Công nghệ
Điệntừ, Trường Đại học Côngnghiệp Tp Hồ Chí Minh
Các tác giả PGS.TS Lun Thế Tinh; TS Nguyễn Ngọc Son
Trang 5Mục lục 5
MỤC LỤC
Lời nói đầu 3
Mục lục 5
Chuông 1 CẤC LINH KIỆN THỤ ĐỘNG R, L, c 10
1.1 Điện trở 11
1.1.1 Định nghĩa, ký hiệu 11
1.1.2 Các thông số kỹ thuật 13
1.1.3 Phân loại điện trở 14
1.1.4 Cách ghi các thông số điện trờ 19
1.1.5 Úngdụng 26
1.1.6 Biến trờ 33
1.2 Tụ điện 37
1.2.1 Địnhnghĩa,kỷhiệu 37
1.2.2 Phân loại tụđiện 38
1.2.3 Các thôngsố kỹ thuật của tụđiện 40
1.2.4 ứng dụng của tụ điện 47
1.3 Cuộn cảm 52
1.3.1 Địnhnghĩa,ký hiệu 52
1.3.2 Các thôngsố kỹ thuật của cuộn cảm 54
1.3.3 Hỗ cảm, biến thế 59
1.3.4 Úng dụng cuộn cảm 61
1.4 Đo kiêm linhkiện 62
1.4.1 Đo kiểm điện trở 62
1.4.2 Đo kiểmtụ điện 64
1.4.3 Đo kiêm cuộn cảm 66
Câu hỏi và bài tập chương 1 67
Trang 66 Mục lục
Chương 2 VẶT LIỆU BÁN DẢN - DIODE 71
2.1 Vật liệu bán dẫn 72
2.1.1 Kháiniệm chung 72
2.1.2 Bán dẫn thuần 73
2.1.3 Bán dẫn tạp chất 78
2.1.4 Tiếp giáp P-N 79
2.2 Diodebán dẫn 85
2.2.1 Cấu tạo, ký hiệu và phân loại diodebán dẫn 85
2.2.2 Đặc tuyến V-A và cácthông đặc tính của diode 87
2.2.3 Môhình diode 90
2.2.4 Úngdụng Diode 93
2.2.5 DiodeZener 104
2.2.6 Các loạidiode khác 108
2.3 Đo kiểm linh kiện 117
2.3.1 Đo kiểm tra diode 117
2.3.2 Đo kiểmtra LED, LED 7 đoạn 118
Câu hỏi và bài tập chương 2 119
Chương 3 TRANSISTOR LƯỠNG cực - BJT 122
3.1 Phân loại, cấu tạo, kỷ hiệuTRANSISTOR 123
3.1.1 Phân loại 123
3.1.2 Cấu tạo BJT 123
3.2 Nguyên lýhoạt động của BJT 125
3.3 Phân cực và các chế độlàm việc cùa BJT 126
3.3.1 Chế độkhuếch đại 126
3.3.2 Chế độ khóa 127
3.4 Các kiểu mắccơ bản và họ đặctuyếncủa BJT 128
Trang 7Mục lục 7
3.4.1 Khái niệm chung 128
3.4.2 Mạch khuếch đại mắc Emitter chung (CE) 131
3.4.3 Mạch khuếch đại mác Basechung (CB) 132
3.4.4 Mạch khuếch đại Collector chung (CC) 133
3.5 Các thôngsố kỹ thuật cùa BJT 134
3.6 Kỹthuật phâncực 136
3.6.1 Khái niệm 136
3.6.2 Phân cực từ hai nguồn riêng rẽ VBB và vcc 137
3.6.3 Phân cực kiểu nguồn dòng cố định dùng điện trờ RB 141
3.6.4 Phâncực kiều hồi tiếp điện áp 142
3.6.5 Phân cực bàng cầuphân áp 143
3.6.6 Phân cực bàng dòng Emitter -146
3.6.7 Mạch tương đưong xoay chiều cua BJT 147
3.7 Đo kiêm linh kiện 151
3.7.1 Xác định chân cực BJT theo datasheetsvà chuẩn TO 151
3.7.2 Xác định chân cực BJT bàng cách 151
Câu hỏi và bài tập chương 3 155
Chương 4 TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG - FET 159
4.1 Khái niệm, phân loại, ký hiệu 160
4.2 JFET 161
4.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của JFET 161
4.2.2 Đặc tuyến cùa JFET 163
4.2.3 Cácthông số cơ bàn cua JFET 167
4.3 MOSFET 169
4.3.1 MOSFET kênh liên tục (D-MOSFET) 169
4.3.2 MOSFET kênh gián đoạn (E-MOSFET) 170
Trang 88 Mục lục
4.3.3 Phâncực cho FET 173
4.3.4 Phâncực cho MOSFET 179
4.3.5 Các thông số cơ bảncủa MOSFET 181
4.3.6 Các cách mắc cơbàn của FET 184
4.4 Đo kiểmlinh kiện 186
4.4.1 Đokiểm JFET 186
4.4.2 Đo kiểm MOSFET 187
Câu hòi vàbàitập chương 4 189
Chuông 5 CÁC LINH KIỆN ĐIÈU KHIẾN CÔNG SUÁT 192
5.1 Khái niệm chung 193
5.2 SCR 194
5.2.1 Cấu tạo 194
5.2.2 Nguyên lý hoạt động của SCR 194
5.2.3 Các thamsổ kỹ thuật chính cùa SCR 196
5.2.4 ứng dụng SCR 199
5.3 TRIAC 202
5.3.1 Cấu tạo, ký hiệu 202
5.3.2 Nguyên lý hoạt động 202
5.3.3 Các thông sốkỹ thuật của Triac 204
5.3.4 Úng dụng 208
5.4 Các van cùng họ SCR vàTR1AC 210
5.4.1 Diode bốn lớp 210
5.4.2 DIAC 211
5.4.3 Transistor một tiếp- UJT 212
5.5 Đo kiểmlinh kiện 218
5.5.1 Đokiêm và xác định chân cực UJT 218
Trang 9Mục lục 9
5.5.2 Đo kicmSCR 218
5.5.3 Đo kiểm TRIAC 219
Câuhỏi và bài tập chương 5 220
Chương 6 MẠCH TÍCH HỢP 222
6.1 Tổng quan về mạch tíchhợp 223
6.1.1 Khái niệm chung 223
6.1.2 Phân loại 225
6.2 Khuếchđại thuật toán (Op-Amp) 230
6.2.1 Khái niệm, ký hiệu 230
6.2.2 Đặc tuyến truyềnđạt 232
6.2.3 Các thông số cơbản của Op-Amp 233
6.2.4 Các mạch ứng dụng cơ bàn cùa Op-Amp 236
6.3 Các ICổnáp và ứng dụng 243
6.3.1 Khái niệm 243
6.3.2 Họ IC ổn áp dương 78XX 243
6.3.3 Họ IC ổn áp âm 79xx 245
6.3.4 ICổn áp dương điều chỉnh được LM317 246
6.3.5 ICồn áp âm 3 chânđiều chinh đượcLM337 248
6.3.6 Ví dụ mạch nguồnứng dụng 250
Câuhỏi và bài tập chương 6 251
PHỤ LỤC A Datasheetscác linh kiện cơ bản 255
PHỤ LỤC B Bảng tra cứu cácthuật ngữ kỹthuật 292
Tài liệu thamkhảo 298
Trang 1010 Linh kiện điện tử
Chương 1 CÁC LINH KIỆN THỤ ĐÔNG R, L, c
Sau khi học xong chuông này ngưòi học có thể:
- Trình bày được nguyên lý cấu tạo, ký ’ hiệu, tính năng cùa các linh kiện điện tử R, L, c.
- Nhận dạng, đọc được giá trị các linh kiện theo các chuẩn quy ước.
- Biết cách tra cứu datasheets cùa các linh kiện.
- Mô tả được các ứng dụng cơ bàn của các linh kiện.
Trang 11Linh kiện điện từ 11
— Ký hiệu điện trở: R (resistor)
— Đon vị đo cơ bản: Q (ohm)
theo chuấn us (United States) hoặc theo chuấn EU (European
Union) (hình 1.1)
Trang 1212 Linh kiện điện tử
Diện trờ biền đôi
VR r
100Q /
(a) Ký hiệu theo chuẩn us (b) Ký hiệu theo chuân EU
I lình 1.1 Ký hiệu điện trờ trên sơ đô
Diện trờ dặc trưng cho sự càn trở dòng diện cùa vật dần Quan hệhàm sổ giữa dòng diện và diện áp trôn một doạn mạch phụ thuộc vào diện trờ theo định luật Ohm (hình 1.2)
Hình 1.2 Định luật Ohtn
dòngvà áp cùa điện trở:
- Điều khiến dòng: cho v = const, dòngdiện l tỳ lệ nghịch với R
- Diều khiến áp: cho /= const, điện áp Ktỷlệ thuận với R
Giá trị điện trở cùa các vật dần phụ thuộc vào bán chat, hình dạng
Trang 13Linh kiện điện tứ 13
Trên báng 1.1 biểu thị giá trị điện trờ suất và hệ số nhiệt điện trờ
cúa một sốchất ticu biểu
Bảng 1.1 Diện trớ suất và hệ số nhiệt điện-trở của một số chất [9]
Vật liệu
Điện trỏ' suất (Qm) ờ 20cC
Hệ số nhiệt diện tro' (K■') *
tiêu tán năng lượng khi có dòng chạy qua p = PR Các diện trở thường
Trang 1414 Linh kiện điện tử
có các mức công suất phổ bicn 1/8W, 1/6W, 1/4W, 1/2W Các điện trở
có công suất 1 w, 2W, 5W, 10W gọi làđiện trở công suất
- Sai số AR (%), biểu diễn sự chênh lệch giữa giá trị thực với giá trị danh định tính theo phần trăm Theo chuẩn EIA (Electronic IndustriesAssociation) chia ra hai nhóm: điện trở thường có sai số 10%; 5%; 2% và điện trờ chính xác có sai số 1%; 0,5%; 0,25% và 0,1%
- Hệ số nhiệt a, biểu thị sự biến thiên tương đối của điện trở theo
nhiệt độ được đo bằng phần triệu trênđộ (ppm/°C)
(ppm = part per million: phần triệu)
1.1.3 Phân loại điện trở
Đe nhận biết điện trở có thể dựa vào các chuẩn đóng vỏ côngnghiệp cùa các hãng sản xuất Trên hình 1.3 mô tả hình dạng thực tế cùa một sổ loại điện trờthông dụng
Điện trở màng than
(Carbon film resistors)
Điện trớ dây quấn
(Wire wound resistors)
Điện trớ công suất (Power resistors)
Quang trở LDR
(Light dependence resistor)
Các loại biến trớ (Variable resistors)
Nhiệt trởNTC (Thermistor)
Hình 1.3 Hình dạng thực của một sổ loại điện trớ
Theo nguyên lý cấu tạo có the chia ra các loại: điện trờ than ép, điện trở màng than, điện trờ màng kim loại, điện trở oxit kim loại, điện
Theođặc tính vật lýchia ra điệntrở cố định,điện trỏ' biến đôi,điện
trớ tùyáp, quang trở, nhiệttrở, điện trở tuyến tính, điện trở phi tuyến
Trang 15Linh kiện điện từ 15
- Điện trở tuyến tính(linear): là loại điệntrởcó trở kháng khôngđôikhi giatăng sự chênh lệch điện áp trên nó Đặc tính vôn-ampc cùa
điện trờ là mộtđường thẳng (hình 1.4, a)
- Điện trờ phi tuyếntính (non-linear): là những điện trờ có đặc tính
vôn-ampc không phái là đường thăng, dòng điện đi qua nó khôngtỷ lệ
thuậnvới sự chênh lệch điện áp trên nó (hình 1.4, b)
Theo công suất người ta chia ra điện trờ công suất nhỏ, công suất
trungbình,côngsuất lớn
Hình 1.4 Đặc tuyến V-A cùa điện trờ tuyến tinh (a) và phi tuyến (b) l.l ỉ.L Điện trở tuyến tính
Các điện trở tuyến tính dược che tạo dưới hai dạng: điện trờ cố định và điện trởbiếnđổi (variable resistor)
Các diện trở cố định có giá trị nhất định theo các chuấn quyước vàđược làm từ các vật liệu khác nhau: điện trờ than (than ép, màng than),
điện trờmàngkim loại, điện trở oxit kim loại, điện trờ dây quấn
Các điện trờ biến đồi cũng có các loại biến trở màng than, biến trở
dây quấnvà tùy thuộc mục đích sừ dụng mảđược chế tạo dưới dạng biến
trờ tuyến tính hoặc biến trở phi tuyến
Nhóm biến trờlại chia ra các loại: chiếtáp (potentiometer), biến trở(rheostat), chiếtáptinh chình (trimmer potentiometer)
- Điệntrờ than ép (carbon composite) được chế tạo từ hỗn hợpbộtthan vớichất liên kết nung nóng sau dó hóa rắn và ép thành thỏi hình trụ, sơn vò cách điện và gắn liên kếthai dầu bằng dây kim loại (hình 1.5, a)
Đây là loại điệntrở có độ bền cao chịudược điện áp làm việc tối da
từ 150 V đến 500 V Giá trị từ 10 Q đến 22 MQ với công suất từ 1/4 w
số nhiệt âm vàlớn tới 1200 ppm/°c
Trang 1616 Linh kiện diện tử
-Điện trờ màng than (carbon film) được tạo ra bằng công nghệ tạomàng carbon phú (hoặc quấn) trên lõi gốm cách điện (hình 1.5, b) Giátrị
cùa điện trờ có thethayđồi nhờđiều chinh độdày cùa lớp phù, hoặc thay
đối be rộng và chiều dài cùa rãnhxoan lớp phù màngthan
Điện trờ màng than có công suất từ 1/16 w đến vài w có dộ ổn dịnh tốthơn diện trở composit và được sừ dụng rất phổ biến hiện nay
cắt rành xoắn đẽ tạo giá Mang than tri (ỊÍÍ;II lr(ị mong „iU(ị,Ị
(a) Diện trớ than ép
Hình 1.5 Điện trờ than
- Điện trờ màng kim loại (metal film resistors) được chế tạo bằng
công nghệ kết lắng màng kim loại Ni-Cr bốc hơi trong chân không trên
bề mặt một lõi gốm chất lượngcao có xè rãnh xoan đe tạo giá trị điện trởkhác nhau, haiđầu lắp dây nối vàsau dó phủ sơn (hình 1.6)
Đây là loại diện trờ dược sử dụng rat phô biến hiện nay vì có độ chính xác cao, có dung sai nhỏ từ0,1; 0,25; 0.5; 1 đến 2% Hệ số nhiệt từ
50đến 100 ppm/°c
Cắt rãnh xoắn đế tạo giá
Mã màu trị điện trớ mong muốn
Vỏ cách điện Màng kim loại Lõi gôm
Hình 1.6 Diện trử màng kim loại
Trang 17Linh kiện điện từ 17
- Điện trờ màng oxit kim loại (metal oxide film resistors) (hình
oxit thiếc trên lõi gốm Lớp màng oxit kim loại được tạo ra bàng phương
pháp lắng đọng hóa học Quá trình lắng đọng bao gồm phản ứng cùa một kim loại tinh khiết với khíờ nhiệt độ cao và ở áp suất thấp
Điện trở màng oxit kim loại có độ bền cao và có đặc tinh tốt hơn
điện trờ màng kim loại và màng carbon về dải công suất làm việc, khả năng quá tái và nhiệt độ cao Dung sai ± 2% và hệ số nhiệt khoáng 300 ppm/°c, cao hơn so với các loại màng kim loại
Màng oxit kim loại
Chân kết nối Chán kèt nồi
Hình 1.7 Điện trỏ' màng oxit kim loại
- Điện trờ dây quấn (wire wound resistors) được tạo ra bằng cách quấn dây hợp kim Ni-Cr(hay nichrome) trên một lõi sứcách điện Giá trị
của điện trở phụ thuộc vàođiện trở suất của hợp kim và được điều chình
bằng kích thước và số vòng cùa dây quấn Loại điện trở này có độ ônđịnh và độ chính xác rất cao, công suất lớn từ 1W đen 25w và thường
được sử dụng cho các mạch ứngdụng công suất yêu cầu điện trở rất nhò
và tải dòng lớn Đe tản nhiệt thường sừ dụng lớp vò bằng nhôm hoặc sứ
chịu nhiệt bao xung quanh(hình 1.8)
Bọc nhôm Đầu kết nổi Cánh tản nhiệt
nzi LÂt "Ăi Day quan nichrome n , ' ,
Đau ket noi Bọc sứ tán nhiệt Dây quấn trên lõi sứ
(Ni-Cr) trẽn lõi sứ ■ 1
Hình 1.8 Đtệỉ^ừớtíitâ^qìĩấtò 1IỆP TPJ
TH ự VIỀN /ịr)13.2?ziAo2y
Trang 1818 Linh kiện điện tử 1.1.3.2 Điện trờ phi tuyến
Nhóm các điện trở phi tuyến bao gồm nhiệt trở, quangtrở, điệntrởtùy áp, thường được dùng trong các mạch cảm biến đo lường và điều
khiên
- Nhiệt trờ (thermistor) là loại điện trở có giá trị thay đổi rõ rệt
theo nhiệt độ, được sử dụng rộng rãi làm càm biến nhiệt trong các mạch
đo lường, điều khiên, các mạch tự bảo vệquá dòng, tựbảo vệ quá nhiệt
về cấu tạo chúng được tạo ra từ các vậtliệu bán dần hoặc hồnhợp -các bột oxit kim loại hòa trộn theo tì lệ và khối lượng nhất định sau đóđược nén chặt vànung ờ nhiệt độ cao
Có hai loại nhiệt trởâmNTC và nhiệt trở dương PTC (hình 1.9)
(a) Nhiệt trởãtn NTC (b) Nhiệt trở dương PTC
Hình 1.9 Nhiệt trớ
- Nhiệt trờ âm NTC (negative temperature coefficient) thường là các nhiệt trở bán dần có điện trởgiảm khinhiệt độ tăng
- Nhiệt trở dương PTC (positive temperature coefficient) thường
dược làm từ gốm đa linh the (chứa BaTiO3 vàcác hợp chất khác) có điệntrớ tăng theo nhiệt độ
Hình 1.10 Quang trò'
Trang 19Linh kiện điện tử 19
- Quangtrờ (photoresistor) hay LDR (light dependent resistors) có giá trị điện trở phụ thuộc ánh sáng, trở kháng giảm khi tăng cường độchiếu sáng, đượcdùng rộng rãi làm càm biến quang trong các mạch điềukhiển, bảo vệ hoặccác mạch đo lường (hình 1.10)
còn gọi là varistor, ờ điện áp thấp nó có điện trờ cao và giảm mạnh khiđiện áp vượt quá một giá trị nhất định, dùng trong các mạch tạo ngưỡng
điềukhiển
Hình 1.11 Điện trở tùy áp
1.1.4 Cách ghi các thông số diện trở
ỉ ì.4.1 Chuẩn EIA
Theo chuấn cùa Hiệp hội ngành Côngnghiệp Điện từ Hoa Kỳ EIA
(Electronic Industries Association) [13] các thông số của điện trở được
mã hóa theo luật vòng màu và được sơn trên thân điện trở Giá trị các
màu tươngứng với các sốtừ 0đến 9 được mãhóanhư trong bàng 1.2
(series): E6,El2, E24, E48, E96 vàE192
Nguyên tắc xây dựng các giá trị tiêu chuân cùa các scries điện trở
được minh họa trên hình 1.12 Miền sai số về hai phía các trị tiêu chuẩn
sêphải bao phủ hết dái các giá trịđiện trờ khã dĩ
Trang 20
Q-9'
5 ora
c
ạ 9
Ợ3 E- CÓ
o-Các giá trị điện trờ tiêu chuẩn và dài bao sai
(TO
E'
■9 o
3
S55r
3
cur 9'
é>-&>
ƠQ
«■
<sr<3
th
a-Các giá trị tiêu chuẩn
£3
£3 ơo
33
X ệ?'
Trang 21Linh kiện điện từ 21
Bảng 1.3 Mã hóa điện trở 4 vòng màu
Trang 2222 Linh kiện điện tử
— Nhóm E96 dung sai ±1% có 96 giá trị 100, 101, 102, 104, ,
909, 931, 959, 976 Điện trở có 5 vòngmàu, 4 vòng đầu chì giá trị, vòng
thứ 5 chi sai số và được mã hóa như trong bảng 1.4 Đây là loại điện trở
chính xácđược dùngcho cácmạch chuyên dụng
Cách đọc giá trị các điện trờ 5 vòng màu nhưsau:
/? = ('vi, V2, V3) X(V4)±(V5)
Ví dụ: Điện trở 2200 Q ±1%, E96 có 5 vòng màu:
Trang 23Linh kiện điện tứ 23
màu, là loại điệntrở rất chính xác có thêm vòng thứ 6 ghi hệsố nhiệt tính
theophần triệu (ppm = parts permillion = 10'6), được dùngcho các mạchchuyên dụng đặc biệt trong các thiết bị đo lường, điều khiển chính xáctrong quân sự, quốcphòng, hàng không (bảng 1.5)
Cách đọc giátrị các điện trở6vòng màu nhưsau:
R = (VI, V2, V3) X (V4) ± (V5); V6
Vídụ: Điệntrở 100 kQ ±0,1%; hệ số nhiệt 15ppm, E192, 6 vòngmàu:
Trang 2424 Linh kiện điện tử
7? = 1OOAQ±O,1%;I5p/WỉTrên hình 1.13 tóm tắt bảng mã màu điện trờ theo chuẩn EIA
Hình 1.13 Bang mã màu theo chuấn EIA [13]
các giá trị theo chuấn E12 Hai vòng đầu chỉ giá trị theo mã màu, vòngthứ 3 chi hệ số nhân, vòng thứ tư cũng chi sai số Quy ước mã màu của vòng thứ 3 như sau:
- Vàng = 10’1: nhân 10'1 (hay chia cho 10)
- Bạc = 10'2: nhânvới 10‘2 (hay chia cho 100)
Cách đọc giá trị các điện trở dưới 100 nhưsau:
’ Ấ= (V1, V2)X(V3)±(V4)
Trang 25Linh kiện điện tử 25
R =22 Q ±5%
/ 1.4.2 Cách ghi giá trị điện trở theo mã ký tự
Sử dụng các chữ cái đế mã hóa: "R” chì ohm, “K” chi ki lôohm và
I R464 I
I 4R7 HI 47R I
0,4640 4640 4,64*0 4700 4,7*0 47*0 470*0 4,7A/O
Hình 1.14 Cách đọc giá trị các điện trở dán SMD
Trang 2626 Linh kiện điện tử 1.1.4.3 Bài tập thực hành trên lớp
Tập đọc giá trị điện trở 4 vòng màu theo mã EIA
điện trờ 4 vòng màu tương ứng với một dòng trong bảng (hình 1.15), sau
Hình 1.15 Luyện tập
1 Red (đó) Violet (tím) Orange (cam) Silver (bạc)
2 Blue (lam) Grey (xám) Brown (nâu) Gold (vàng)
3 Green (lục) Blue (lam) Red (đỏ) Silver (bạc)
4 Red (đò) Red (đỏ) Green (lục) Silver (bạc)
5 Brown (nâu) Black (đen) Orange (cam) Silver (bạc)
6 Orange (cam) Orange (cam) Brown (nâu) Gold (vàng)
7 Yellow (vàng) Orange (cam) Red (đò) Gold (vàng)
8 Brown (nâu) Green (lục) Green (lục) Gold (vàng)
9 Violet (tím) Green (lục) Brown (nâu) Red (đỏ)
10 White (trắng) Brown (nâu) Red (đỏ) Red (đò)
1.1.5 ú’ng dụng
1.1.5.1 Mắc nối tiếp các điện trở, định lý chia áp
Cho các điện trở Rị, R2, Rì, ., Rn mắc nối tiếp nhau (hình 1.16).Khi chodòngđiệnỉ chạy quamạch, mồi điện trở sẽ tạo ra trên nó một sụt
Trang 27Linh kiện điện tử 27'
Hình 1.16 Điện trở mắc noi tiếp
Điện áp hai đầu mạch sẽ là:
Rị + R2
(1.8)
Trang 2828 Linh kiện điện tử
phân cực cho linh kiện điện tử, các mạch suy giảm lôi vào tạo thang đo trong cácđông hô đo điện từ
Ị 1.5.2 Mắc song song các điện trở, định lý chia dòng
Mắcsong song các điện trở R\, Ri, ., Rn với nhau (hình 1.17)
Hình í.17 Điện trở mắc song song
Khi đặt vàohai đầu mạch một điện áp V AB, dòng điện chạyqua mỗi nhánh tì lệ nghịch vớiđiện trở tương ứng cùa nhánh:
/ = -^ = V G,
1 R ỵ AB 1 L=^S- = VAB G
V
I = -^- = V .G 'n R y AB^n
Trang 29Linh kiện điện tử 29
Chocác mạch điện như hình 1.18
a) Hãy tính dòng điện chạy qua các điện trở?
b) Tínhsụt áp trên mỗi điện trờ trong các sơđồ
Hình 1.18 Các mạch phản áp
Trang 3030 Linh kiện điện từ
Sụt áp trên các điệntrởtương ứng theo(1.4):
r, =IRỵ = 0,2mAxl0k = 2K
r2=//?2=0,2wJxl56 = 3K
r3 = Z/?2= 0,2/n/4x506 = l orTính trực tiếp sụt áp trên các điện trởtheo định lý chia áp (1.7):
y = y R ị =15/ _ — -=2r
1 0C(Ấl+/ỉ2+/?3) ỢQk + ì5k+50k) / = y Ẹĩ = 15r -— - = 3r
Trang 31Linh kiện điện từ 31Điện áp lối ra theo (1.4):
Mạch suy giảm tạo thang đo cho mộtđồng hồ vôn kế có sơ đồ như
hình 1.19 Tính giá trị các điện trờ Rị, Rĩ, Rì, Ri sao cho điện áp lối ra
của mạch To =1V khi điện áp lối vào cực đại ở các thang đo 5V, 10V và
25V
Bài giải
Mạch suy giảm gồm 4 điện trở Rị, Ri, Rĩ, Rậ mắc nối tiếp đe chia
áp lối vào Ti theo định lýchiaáp
Chọn dòng chạy quamạch là /= 0,lmA tacó:
>0 = rsl=7A,=lKSuy ra:
Hình 1.19 Tính toán mạch suy giảm tạo thang đo cho vón kế
Trang 3232 Linh kiện điện tử
Sơ đồsau khi tính các giátrị điện trở như hình 1.20
Hình 1.20 Mạch tạo thang đo cho vôn kế
P7 dụ 3: Tính các dòng /1 và Ạ trong mạch điện sau(hình 1.21)
Hình 1.21 Mạch chia dòng
Trang 33Linh kiện điện từ 33’Theo định lýchiadòng ta có:
ì 1.6.1 Cấu tạo nguyên lý, ký hiệu
Biến trờ là các điện trờvới giá trị có thê điều chình được Có hai
loại thông dụnglà: biến trở xoay và biến trở con trượt
Hình dạng thực và ký hiệu trên sơ đồ cùa một số loại biến trở thông dụng chì ra trên hình 1.22
Hình 1.22 Hình dạng thực và kỷ hiệu các biến trở thông dụng:
(a)- chiết áp(potentiometer); (b)- biến trở (rheostat); (c)- chiết áp tinh chinh (trimmer potentiometer)
Loại biến trờ xoay (volume) thường được dùng làm chiết áp đểtăng (hay giảm) âm lượng, điều chinh âm sắc, điều chỉnh độ nhạy,độ cânbằng cáckênh trongcác mạch khuếch đại âm thanh
Nguyên lý cấu tạo và ký hiệu của loại biến trở volume thông dụngđượcminh họa trên hình 1.23
Vó báo vé Thanh quét
Hình 1.23 Cấu tạo (a) và ký hiệu (b) của biến trở volume
Trang 3434 Linh kiện diện tủ’
Vành diện trờ thường là một lớp màng than phú trcn dế cách điện
bakelite Tùy thuộc vào dộ dày mòng, bề rộng và cách phú vành than mà quyết định dộ lớn của điện trở tông cộng cũng như đặc tính tuyến tính
hay logaritcùa biến trở (hình 1.24) Giátrịcùa biến trớ đượcghi trực tiếp
1.1.6.2 Cách mắc và ứng dụng
Hình í.24 Đặc tinh cùa hiến trớ
Khi sứ dụng biến trở có thế mắc dưới dạng chiết áp (potentiometer)
để diều chinh diện áp hoặc nối tat hai chân thành một biến trở (rheostat)dùng để diều chinh dòng điện trong mạch (hình 1.24, b)
Vi dụi:
Mạch chiết áp điêu chính điện áp (hình 1.25)
°3
- O
— - o
Hình 1.25 Mạch chiết áp
Biến trờ mắc dưới dạng chiết áp Gọi /?0 - R\2 là diện trỏ' doạn đế
lấy áp ra, /?v-/?I3 là tống trở cùa chiết áp.Ta có:
Trang 35Linh kiện điện từ 35
Kl'
Khi contrượt chiết áp ờtận cùngbên dưới /?() = 0, To = 0
Khi con trượt chiết áp ởtậncùng bên trênRo = Rv, To = Kị
Như vậy, điện áp ra có thểđiều chinh liên tục từ 0 đen Tị
Hình 1.26 Mạch điều chình ảm sắc và volume âm lượng
âm lượng trong các bộ khuếch đại âm thanh (amply), hoăc mắc trongmạch điều chỉnh cân bằngđể điều chinh âm sắc (bass-treble) Một sơ đồ
tham khảo như hình 1.26
Trong mạch các chiết áp TR1, VR1 kết hợp với các tụ điện C\, C2,
C ị ,điện trởRị, Ri tạo thành mạch điều chinh âm sắc bass (trầm)- treble
(bống) Chiết áp VR ị , đóng vai trò volume chình âm lượng lối ra để đưavàotầng công suất của amply
T7 dụ 2 :
Mạch cầu phán áp điều chinh được (hình 1.27)
đổi được tỷ số phân áp Mắc thêm biến trờ R\J như hình 1.27 ta có thềđiều chình được tỷ số phân áp, tức là điềuchỉnh được điệnáp lấy ra
Trang 3636 Linh kiện điện tử
Hình 1.27 Mạch cầu phân áp điểu chinh được
a) Trênsơ đồ hình 1.27, ađiện áp racó thể thay đổi từ Coi đến Vữi.
- Khi con trượt chiết áp ởtận cùng bên dưới, điện áp ra sẽlà:
- Khi con trượtchiết áp ở giữa, điệnáprabằngkhông (Ko = OV)
- Khi vặn con trượt lên trên, điện áp ra lớn hơn không (Co > OV)
- Khi vặncon trượtxuống, điện ápra nhỏ hơn không (Co < OV)Như vậy, khi vặn chiết áp có thể chinh được mức một chiều DC
Mạchdược dùng phổ biến trong các mạch chỉnh cân bằng và lấy điểm 0
Vỉ dụ 3:
Mạch biên trở trong cầu phân áp
Điện áp lối ra trên mạch cầu phân áp có thể điều chỉnh theo hai chiều nhờ cách mắc biến trò’ thay thế vị trí các điện trở thành phần (hình
1.28)
Trên sơđồ a, /?2 là một biến trờ có giá trị thay đổi Thế lối ra tỷ lệ
Trang 37Hình 1.28 Biến trở trong cầu phản áp
Trên sơ đồ b, Rị là một biếntrờ Thế lối ra:
Các sơ đồ trên được dùng trong các mạch tạo các mức thế ngưỡng
điều khiếncó thểđiều chinh được
Nếu thay Rv bằng các cảm biến như quang trở, nhiệt trở ta có thể
tạo ra được các mạch ngưỡng để điều khiển thiết bị bằng ánh sáng hoặc
bằngnhiệtđộ tương ứng
1.2 TỤ ĐIỆN
1.2.1 Định nghĩa, ký hiệu
Tụ điện là linh kiện điện từ thụ động được tạo ra từ hai bêmặt dân
điện ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi (dielectric) Hai điện cực
kim loại (electrodes) được nổi với các bề mặt dẫn để tạo liên kết (hình1.29,a)
- Ký hiệu tụ điện: c (Capacitor)
- Đơn vị đocơbản: F (Fara)
- Ký hiệu tụđiệntrênsơđồ mạch (hình 1.29)
Trang 3838 Linh kiện điện tủ’
Hình 1.29 Câu tạo Ca), ký hiệu tụ điện không phán cực (b), tụ phản cực
(c) và tụ biên đôi (d)
1.2.2 Phân loại tụ điện
Theo tính chât tụ điện được chia ra hai loại chính là tụ khôngphân
cực (hình 1.30, a) và tụphân cực (hình 1.30,b)
Theo đặctính chia ra tụ cóđiện dung cô định và có tụcó điện dungbiến đổi (variable capacitors) (hình 1.30, c)
đựợc câu tạo từ các lá kim loại mòng ngăn cách băng lớp điện môi như
gốm(ceramic), mica, polystirene, polyeste, polycarbonate,
Theo vật liệu lớp điện môi màgọi tên các tụđiện tưorng ứng: tụ hóa (điện phân), tụ gôm (ceramic), tụ mica (silver mica), tụ polyester, tụ
polystiren, tụ tatalum, tụ polycarbonate,
Trên hình 1.31 mô tả hình dạng thực của một sô tụ điện thông
(/>) Tụ phim cực < dì én phim) (<■) Tụ hiền dồi
Hình 1.30 cấu tạo và hình dạng các loại tụ điện: (a) tụ không phản cực, (b) tụ phân cực, (c) tụ biến đổi
Trang 39Linh kiện diện tử 39
lại dạng hình ống dật trong vó nhôm, nhờ vậy tạo được diện dung lớn từ
0,1 pF den 4700ụF Loại tụ nàycó kích thước lớn, điện áp làm việc thắp
(a) Tụ hóa (điệnphân) (h) Tụ gồm (c) Tự mica
(d) Tụ polyester (j) Tụ tantalum (h)TụSMD
Hình 1,31 Hình dạng của một so tụ điện thông dụng
Đồ phân biệt cực tính dược đánh dấu trcn tụ, khi mắc tụ phải đúng
cựctính, nếu nốingượccó thế làmhỏng lớp diện môi và làm hỏng tụ
Tụ gốm (ceramic) là loạiphổ biến nhất thường có dạng đĩa (cúc áo)
hoặc dạng phiến gốm chữ nhật tráng kim loại (hình 1.31, b) Đây là loại
tụ rè tiền, có giá trị diện dung từ lpF dến 1|1F, diện áp làm việc cao,
nhưng có diệntrở rò và dungsai lớn
Tụ mica tráng bạc (silver mica capacitors) là loại chat lượng cao,dung sai nhỏ, có dãi điện dung từ IpF đến 100nF, dược dùng chủ yếu
trongdài tần số cao (hình 1.31, c)
Tụ polystircnc (hình 1.31, e)dược làm từ các lákim loại ngăn cách
bằng lớp màng mòng polystircne cuộn lại dạng ống hoặc xếp thành lớp
cách điện, là loại tụ cao tầncó tốn hao thấp, độ ồn định cao, có giá trị từ 10pF đến 100nF với dung sai thấp cỡ ±1% Tụ được dùng cho các mạch điều chinh, mạch lọc, tách sóng FM và các mạch diện tử yêu cầu dộ tin
Trang 4040 Linh kiện điện tử
Hình 1.32 Siêu tụ điện
Tụ điện tantalum (hình 1.31, f) thuộc nhóm tụ phân cực có điện
oxit cách điện rất mòng, hoạt động như lớp điện môi của tụ điện Chatđiện phân rắn hoặc lòng phù trên bề mặt của lớp ôxit đóng vai trò như là điện cực cathode (-) thứ hai cùa tụ điện Do lóp điện môi rất mòng và có
hằng số điện môi cao nên tụ điện tantalum có thể tạo ra một điện dunglớn trên một thê tích nhỏ, nhờ vậy, tụ tantalum đặc biệt thích họp cho
Ngoài ra còn loại tụđặc biệt gọi là siêu tụ điện (supercapacitor hay ultracapacitor) được chế tạo theo công nghệ lớp kép nano hoặc côngnghệ lớp kép lai như siêu tụ điện Lithium-Ion có mật độ điện dung siêucao từhàng chục, hàng trăm đến hàng ngàn Fara (hình 1.32)
1.2.3 Các thông số kỹ thuật của tụ điện
1.2.3 ỉ Các thông so định mức
- Điện dung c (capacitance): đặc trưng cho khả năngtích điệncủa
tụ, đon vị đo là Fara (F) Các tụ thực tế chi có điện dung là cácước số của Fara (pico, nano hoặc micro Fara):