Giáo trình Điện tử cơ bản (Nghề: Công nghệ ô tô - Trình độ: Cao đẳng) - Trường CĐ Cơ điện-Xây dựng và Nông lâm Trung bộ

+ Sử dụng được sổ tay tra cứu linh kiện điện tử + Xác định chính xác chất lượng các linh kiện thụ động, linh kiện tích cực + Lắp ráp và sửa chữa được các mạch điện tử cơ bản thường đư

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “Điện tử cơ bản” biên soạn theo chương trình đào tạo nghề “Công nghệ ô tô ban hành năm 2020 Giáo trình nhằm trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về linh kiện điện tử và các mạch điện tử cơ bản được sử dụng trên ô tô- xe máy, làm cơ sở cho người học nghiên cứu những mô đun khác trong chương trình đào tạo nghề “Công nghệ ô tô”

Giáo trình được chia làm 3 chương, trong đó:

Chương 1 Các kiến thức về cơ sở lý thuyết và các khái niệm về linh kiện thụ

động, linh kiện bán dẫn, những ứng dụng cơ bản của chúng

Chương 2 Các kiến thức về các mạch điện tử cơ bản như mạch chỉnh lưu,

mạch định thiên và mạch khuếch đại

Chương 3 Các kiến thức về các mạch điện tử trong ô tô như các mạch định

thiên, các mạch tạo điện áp đánh lửa trên ô tô, mạch tiết chế

Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã có nhiều cố gắng nhằm biên soạn ngắn gọn, cụ thể, trực quan cho phù hợp với đối tượng học nghề Tuy nhiên do kinh nghiệm còn chưa nhiều nên chắc chắn không thể tránh những thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ độc giả và các bạn đồng nghiệp

để chúng tôi tiếp tục hoàn thiện giáo trình nhằm phục vụ bạn đọc tốt hơn

Mọi sự góp ý xin được gửi về:Khoa Kỹ Thuật Điện – Trường Cao đẳng

nghề Cơ điện- Xây dựng & Nông lâm Trung Bộ

ĐT: 0563852418

Email: khoaktd@gmail.com

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: KS Lê Kim Ngọc

2 Ths Vũ Xuân Phong

3 KS Phạm Quang Khải

MỤC LỤC

NỘI DUNG Trang

Chương 1: Khái niệm cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử 9

1.1 Công dụng và phương pháp sử dụng các dụng cụ cầm tay nghề điện tử 9 1.2 Công dụng và phương pháp sử dụng máy đo VOM 14 1.3 Sử dụng các dụng cụ cầm tay nghề điện tử và máy đo VOM 14

2.1 Công dụng và đặc điểm kỹ thuật của các loại vật liệu, linh kiện điện -

điện tử thường dùng trong hệ thống mạch điện ô tô

20

2.3 Đọc mã ký tự để xác định trị số của các linh kiện thụ động 33

3.1 Cấu tạo, ký hiệu quy ước và nguyên lý hoạt động của đi ốt 37 3.2 Cách xác định cực tính và chất lượng đi ốt 45 3.3 Xác định cực tính và chất lượng của đi ốt có cực điều khiển (SCR) 46

4.1 Cấu tạo, ký hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động của transitor lưỡng cực 47 4.2 Các kiểu mạch định thiên cơ bản của transitor lưỡng cực 50 4.3 Xác định chủng loại, cực tính, chất lượng và cân chỉnh chế độ làm việc của transitor lưỡng cực

1.2 Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa những hư hỏng thông thường trong mạch chỉnh lưu

2.1 Công dụng, sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch tạo điện áp đánh lửa trong ô tô

MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Mã môn học: MH 08

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học của môn học:

- Vị trí của môn học: Môn học được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học, mô-đun sau: Giáo dục thể chất, giáo dục quốc phòng, cơ kỹ thuật, vật liệu cơ khí, vẽ kỹ thuật, ngoại ngữ, TH nguội cơ bản, TH Hàn cơ bản, kỹ thuật chung về ô tô

- Tính chất của môn học: là môn cơ sở nghề bắt buộc

- Ý nghĩa, vai trò môn học: môn học tạo kiến thức nền tảng để học viên có thể nhanh chóng tiếp cận với các môn học/modun nghề chuyên môn

Mục tiêu của môn học:

Học xong môn học này học viên có khả năng:

+ Trình bày được các khái niệm, cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý làm việc của các linh kiện điện tử và các mạch điện tử cơ bản sử dụng trên ô tô

+ Nhận dạng và đọc đúng trị số các linh kiện điện tử thụ động và tích cực + Sử dụng được sổ tay tra cứu linh kiện điện tử

+ Xác định chính xác chất lượng các linh kiện thụ động, linh kiện tích cực + Lắp ráp và sửa chữa được các mạch điện tử cơ bản thường được sử dụng trong các thiết bị ô tô

+ Kiểm tra và thay thế được khối bị hỏng trong các mạch điện: Mạch chỉnh lưu, mạch tiết chế, mạch đánh lửa bằng điện tử

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng:

- Trình bày đúng công dụng của các dụng cụ cầm tay nghề điện tử và máy

đo VOM

- Sử dụng được các dụng cụ cầm tay nghề điện tử và máy đo VOM

- Phát biểu đúng chức năng các loại vật liệu điện, điện tử thường dùng trong

ô tô

- Trình bày chính xác về cấu tạo, ký hiệu quy ước, quy luật mã màu, mã ký

tự biểu diễn trị số của R, C, L

- Nhận dạng được các loại linh kiện bán dẫn thông dụng

Nội dung chính:

1 Sử dụng dụng cụ cầm tay và máy đo VOM

1.1 Công dụng và phương pháp sử dụng các dụng cụ cầm tay nghề điện tử

a Công dụng và phương pháp sử dụng mỏ hàn thiếc

* Cấu tạo mỏ hàn thường

Hình 1.1 : Cấu tạo bên ngoài mỏ hàn thường

Phần chính của mỏ hàn thường là bộ phận gia nhiệt Trên một ống sứ hình trụ rỗng, mặt ngoài tạo rãnh theo đường xoắn ốc, trên rãnh người ta đặt dây điện trở nhiệt, giữa ruột của ống sứ là mỏ hàn bằng đồng đỏ

Đầu dây ra của điện trở nhiệt được bao phủ bởi các vòng (khoen) sứ nhỏ chịu nhiệt và cách điện tốt, xuyên qua cần hàn rồi đấu vào dây dẫn điện để dẫn điện vào mỏ hàn

Bộ phận gia nhiệt

Mỏ hàn

Hình 1.2: Cấu tạo bên trong mỏ hàn thường

Khi mỏ hàn được cấp nguồn sẽ xuất hiện dòng điện chạy qua cuộn dây điện trở nhiệt (1) cuốn trên ống sứ (3), làm cho cuộn dây (4) nóng dần lên sinh ra nhiệt Nhiệt lượng này truyền qua ống sứ cách điện sang đầu mỏ hàn (5) (đầu mỏ hàn nằm trong ống sứ và cuộn dây) Đầu mỏ hàn được làm bằng đồng đỏ nên hấp thụ nhiệt Nhiệt lượng do mỏ hàn toả ra nóng hơn nhiệt độ nóng chảy của thiếc nên khi ta đưa đầu mỏ hàn vào thiếc sẽ làm cho thiếc bị nóng chảy Vậy mỏ hàn đã sinh nhiệt

* Cấu tạo mỏ hàn xung

- Mỏ hàn xung thường được sử dụng ở mạng điện lưới 110V hay 220V, mỏ hàn xung được chế tạo gồm nhiều loại công suất khác nhau : 45W, 60W, 75W và 100W, tuỳ theo đối tượng hàn mà ta chọn loại mỏ hàn xung nào cho phù hợp

Hình 1.3: Hình dạng bên ngoài mỏ hàn xung

Bộ phận tạo nhiệt cho mỏ hàn xung chính là phần dây dẫn làm mỏ hàn, dòng điện làm nóng mỏ hàn được lấy từ cuộn thứ cấp (cuộn thứ cấp có hai cuộn: cuộn

chính cấp dòng cho mỏ hàn ; cuộn phụ cấp dòng cho đèn báo của biến áp hàn) Biến áp hàn có cuộn sơ cấp nối tiếp với nút ấn (công tắc nguồn) và dây dẫn điện cùng phích cắm để lấy điện xoay chiều vào

Hình 1.4: Cấu tạo bên trong mỏ hàn xung

Khi sử dụng mỏ hàn xung để hàn thì dùng ngón tay ấn vào công tắc để nối dòng điện vào cấp cho mỏ hàn, khi hàn xong thì trả lại trạng thái bình thường, dòng điện sẽ bị ngắt

* Nguyên lý sinh nhiệt

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý sinh nhiệt mỏ hàn xung

Khi cấp nguồn cho mỏ hàn, trong cuộn dây sơ cấp W1 của biến áp (2) có dòng điện chạy qua làm xuất hiện từ trường biến thiên Từ trường biến đổi này sẽ móc vòng sang cuộn thứ cấp W2 của biến áp (2) Lúc này trên cuộn W2 xuất hiện sức điện động cảm ứng từ cuộn sơ cấp W1 Khi đầu mỏ hàn (1) nối chập hai đầu cuộn W2 làm xuất hiện dòng điện chạy qua mỏ hàn Hơn nữa, khi chế tạo người ta

đã tính toán và sử dụng cuộn dây W2 có đường kính to, ngược lại đầu mỏ hàn có đường kính nhỏ hơn nhiều lần do đó dòng điện rất lớn chạy từ cuộn W2 qua đầu mỏ hàn sẽ làm nóng mỏ hàn

*Ưu nhược điểm của mỏ hàn xung

- Ưưu điểm

Thời gian gia nhiệt rất nhanh và ít tổn hao điện năng

- Nhược điểm

Kết cấu phức tạp, giá thành cao hơn so với mỏ hàn thường

* Những điểm cần lưu ý khi hàn nối

Mỏ hàn thuộc loại gia nhiệt do vậy:

- Nên kiểm tra thường xuyên tình trạng cách điện ở mỏ hàn Nếu mỏ hàn bị điện chạm vỏ sẽ gây nguy hiểm, mất an toàn

- Khi sử dụng mỏ hàn thường, tuyệt đối tránh va chạm mạnh có thể làm vỡ

sứ, hỏng cách điện, hoặc đứt dây điện trở nhiệ, làm mỏ hàn bị hỏng

- Đối với mỏ hàn xung không được ấn công tắc liên tục quá lâu, biến áp sẽ

bị quá nhiệt, cháy biến áp làm hỏng mỏ hàn

Sau mỗi lần hàn nên phủ kín đầu mỏ hàn bằng một lớp thiếc mỏng để hạn chế gỉ sét ở đầu mỏ hàn

* Kỹ thuật hàn nối linh kiện

Một mối hàn đạt tiêu chuẩn kỹ thuật nếu nó tiếp xúc tốt về điện, bền chắc về

cơ, nhỏ gọn về kích thước và tròn láng về hình thức

- Quy trình hàn nối

Bước 1: Xử lý sạch tại hai điểm cần hàn

Dùng dao hoặc giấy ráp cạo sạch lớp ôxit trên bề mặt tại hai điểm cần hàn Ngoài ra còn có thể dùng axit hàn để nhanh chóng tẩy sạch lớp ôxit này

* Một số điểm cần chú ý khi thao tác hàn

- Nếu điểm hàn chưa đủ nóng, thiếc chưa chảy lỏng hoàn toàn thì mối hàn sẽ không tròn láng (không nhẵn bóng), không đảm bảo tiếp xúc tốt về điện và độ bền chắc về cơ

- Để sửa một mối hàn, ta có thể dùng nhựa thông bằng cách ấn đầu mỏ hàn vào nhựa thông rồi ấn sát vào mối hàn cần sửa cho đến khi thiếc đã hàn nóng chảy lỏng hoàn toàn ta nhấc mỏ hàn ra

- Khi hàn các linh kiện bán dẫn như điốt, tranzitor, nên dùng kẹp kim loại kẹp vào chân linh kiện để tản nhiệt, tránh làm hỏng linh kiện Tỳ từng điều kiện, từng vị trí điểm hàn nên cách thân linh kiện ít nhất 1cm và sử dụng mỏ hàn có công suất nhỏ

- Trong quá trình hàn, việc định vị các chân linh kiện sao cho chắc chắn là rất quan trọng thông thường, với những linh kiện điện tử có từ hai chân trở lên, ban đầu ta không nhất thiết phải hàn ngay được bất cứ một chân nào trước mà nên

gá sơ bộ một chân nào đó trước để định vị sau đó, hàn các chân khác cho được, cuối cùng hàn lại chân đã gá ban đầu

- Không được để mỏ hàn tiếp xúc quá lâu vào điểm hàn và chân linh kiện vì nếu để quá lâu dễ làm bong mạch in và hỏng linh kiện

- Trong khi thao tác hàn tuyệt đối không được vảy mỏ hàn làm thiếc bắn ra gây nguy hiểm cho người và thiết bị

b Công dụng và phương pháp sử dụng dụng cụ hút thiếc

* Hút thiếc bằng dây nhiều sợi:

+ Dùng mỏ hàn nóng đặt lên chùm dây hút thiếc để nhiệt độ của chùm dây nóng tương đương với mỏ hàn

+ Đưa chùm dây hút thiếc kèm theo mũi mỏ hàn ào nhựa thông để nhựa thông thấm sâu vao chùm dây hút thiếc

+ Sau đó đưa chùm dây hút thiếc có nhựa thông và mỏ hàn nóng đặt trên chùm dây hút thiếc và đặt vào chân linh kiện cần hút thiếc thì thiếc trên chân linh kiện sẽ ngấm qua chùm dây hút thiếc Nếu cần ta rê chùm dây hút thiếc và mỏ hàn nóng đi qua đi lại quanh chân linh kiện cần hút thiếc thì thiếc cần hút sẽ bị hút hết

Sau khi hút thiếc xong thì ta dùng mỏ hàn nóng lay tách nhẹ chân linh kiện

Để thực hiện hút được thiếc ta ấn trục pittông để pittông bơm hút thiếc nằm ở vị trí thấp nhất Ta dùng mỏ hàn nóng dí vào chân linh kiện cần hút thiếc, khi thiếc ở chân linh kiện nóng chảy hoàn toàn thì ta đặt mũi bơm hút thiếc vào cạnh chân linh kiện đồng thời án nút lẩy bơm thì lập tức pittông của bơm hút thiếc

sẽ chạy về mức tối đa nhờ lực của lò xo và tạo ra đầu mũi bơm hút thiếc một sự chênh lệch về áp suất buộc thiếc nóng chảy ở chân linh kiện phải theo mũi bơm đi vào trong bơm Kết quả chân linh kiện hết thiếc

* Sử dụng và bảo quản:

+ Sử dụng đúng chức năng

+ Bảo quản nơi khô ráo, tránh tác động cơ học, hóa chất, môi trường…

1.2 Công dụng và phương pháp sử dụng máy đo VOM

Đồng hồ vạn năng (VOM) là thiết bị đo không thể thiếu được với bất kỳ một kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn năng có 4 chức năng chính là Đo điện trở,

đo điện áp DC, đo điện áp AC và đo dòng điện

Ưu điểm của đồng hồ là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụ điện, tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác

và có trở kháng thấp khoảng 20k do vây khi đo vào các mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp

1.3 Sử dụng các dụng cụ cầm tay nghề điện tử và máy đo VOM

a Hàn nối linh kiện điện - điện tử bằng mỏ hàn thiếc

Để mối hàn đạt chất lượng tốt ta phải thực hiện như sau:

- Nhựa thông để tẩy rửa phải không được cháy

b Sử dụng VOM đo điện áp, dòng điện, điện trở

* Sử dụng VOM đo điện áp xoay chiều:

Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về các thang AC, để thang AC cao hơn điện áp ước lượng cần đo một nấc, Ví dụ nếu đo điện áp AC 220V ta để thang AC 250V, nếu ta để thang thấp hơn điện áp cần đo thì đồng hồ báo kịch kim,

có thể làm hỏng VOM, nếu để thang quá cao thì kim báo thiếu chính xác

Hình 1.8: Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC

Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ không báo, nhưng đồng hồ không ảnh hưởng

Hình 1.9: Để thang DC đo áp AC đồng hồ không lên kim (đồng hồ không hỏng)

* Sử dụng VOM đo điện áp một chiều:

Khi đo điện áp một chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo về thang DC, khi đo

ta đặt que đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện áp cần đo một nấc Ví dụ nếu đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp hơn điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp

để thang quá cao => kim báo thiếu chính xác

Hình 1.10: Dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp một chiều DC

- Trường hợp để sai thang đo :

Hình 1.11: Để sai thang đo khi đo điện áp một chiều (báo sai giá trị)

- Nếu ta để sai thang đo, đo áp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiều thì đồng hồ sẽ báo sai, thông thường giá trị báo sai cao gấp 2 lần giá trị thực của điện áp DC, tuy nhiên đồng hồ cũng không bị hỏng

- Trường hợp để nhầm thang đo

Chú ý : Tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vào thang đo dòng điện hoặc thang đo điện trở khi ta đo điện áp một chiều (DC) , nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay

Hình 1.12: Trường hợp để nhầm thang đo dòng điện khi đo điện áp DC

( đồng hồ sẽ bị hỏng)

* Sử dụng VOM đo dòng điện:

Cách 1 : Dùng thang đo dòng

Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ và chú ý là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép, ta thực hiện theo các bước sau :

Bươc 1 : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao nhất

Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiều âm

• Nếu kim lên thấp quá thì giảm thang đo

• Nếu kim lên kịch kim thì tăng thang đo, nếu thang đo đã để thang cao nhất thì đồng hồ không đo được dòng điện này

• Chỉ số kim báo sẽ cho ta biết giá trị dòng điện

Cách 2 : Dùng thang đo áp DC

Ta có thể đo dòng điện qua tải bằng cách đo sụt áp trên điện trở hạn dòng

mắc nối với tải, điện áp đo được chia cho giá trị trở hạn dòng sẽ cho biết giá trị dòng điện, phương pháp này có thể đo được các dòng điện lớn hơn khả năng cho phép của đồng hồ và đồng hồ cũmg an toàn hơn

Cách đọc trị số dòng điện và điện áp khi đo:

Đọc giá trị điện áp AC và DC

Khi đo điện áp DC thì ta đọc giá trị trên vạch chỉ số DC V.A

- Nếu ta để thang đo 250V thì ta đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 250, tương tự để thang 10V thì đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 10 Trường hợp để thang 1000V nhưng không có vạch nào ghi cho giá trị 1000 thì đọc trên vạch giá trị Max = 10, giá trị đo được nhân với 100 lần

- Khi đo điện áp AC thì đọc giá trị cũng tương tự Đọc trên vạch AC.10V, nếu đo ở thang có giá trị khác thì ta tính theo tỷ lệ Ví dụ nếu để thang 250V thì mỗi chỉ số của vạch 10 số tương đương với 25V

Khi đo dòng điện thì đọc giá trị tương tự đọc giá trị khi đo điện áp

Hình 1.13: Cách đọc giá trị dòng điện và điện áp trên VOM

* Sử dụng VOM đo điện trở

Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo được rất nhiều thứ

• Đo kiểm tra giá trị của điện trở ;

• Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn ;

• Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn mạch in ;

• Đo kiểm tra các cuộn dây biến áp có thông mạch không ;

• Đo kiểm tra sự phóng nạp của tụ điện ;

• Đo kiểm tra xem tụ có bị dò, bị chập không ;

• Đo kiểm tra trở kháng của một mạch điện ;

• Đo kiểm tra đi ốt và bóng bán dẫn ;

• Để sử dụng được các thang đo này đồng hồ phải được lắp 2 Pin tiểu 1,5V bên trong, để xử dụng các thang đo 1kΩ hoặc 10kΩ ta phải lắp Pin 9V

Để đo tri số điện trở ta thực hiện theo các bước sau :

Bước 1 : Để thang đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang x1Ω hoặc x10Ω, nếu điện trở lớn thì để thang x1kΩ hoặc 10kΩ => sau đó chập hai que đo và chỉnh chiết áp để kim đồng hồ báo vị trí 0Ω

Bước 2 : Chuẩn bị đo

Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo, Giá trị đo được = chỉ số thang đo x thang đo

Ví dụ : nếu để thang x 100Ω và chỉ số báo là 27 thì giá trị là = 100x27 = 2700Ω

= 2,7 kΩ

Bước 4 : Nếu ta để thang đo quá cao thì kim chỉ lên một chút, như vậy đọc trị số sẽ không chính xác

Bước 5 : Nếu ta để thang đo quá thấp, kim lên quá nhiều, và đọc trị số cũng không chính xác

• Khi đo điện trở ta chọn thang đo sao cho kim báo gần vị trí giữa vạch chỉ

số sẽ cho độ chính xác cao nhất

•

Hình 1.14: Đo kiểm tra điện trở bằng đồng hồ vạn năng VOM

2 Vật liệu linh kiện thụ động

2.1 Công dụng và đặc điểm kỹ thuật của các loại vật liệu, linh kiện điện - điện

tử thường dùng trong hệ thống mạch điện ô tô

a Vật liệu dẫn điện

* Định nghĩa

Vật liệu dẫn điện là vật chất mà ở trạng thái bình thường có các điện tích tự

do Nếu đặt những vật này vào trong một điện trường, các điện tích sẽ chuyển động theo hướng nhất định của điện trường và tạo thành dòng điện

Vật dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng và trong một số điều kiện phù hợp

có thể là chất khí

* Công dụng

Vật liệu dẫn điện có ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật, được dùng vào mục đích làm việc dẫn điện trong hệ thống điện ô tô, các thiết bị điện tử trang bị trên ô tô,

* Các tính chất cơ bản

- Điện trở suất, điện dẫn suất

Điện trở suất của vật liệu dẫn điện được xác định:

2

mm

S R

Trong đó: - điện trở suất của vật dẫn

R: điện trở của vật dẫn (Ω) S: Tiết diện của vật dẫn L: Chiều dài của vật dẫn Như vậy điện trở suất là điện trở của một dây dẫn kim loại có tiết diện là 1mm2 khi cho dòng điện đi thẳng góc với mặt phẳng S dọc theo chiều dài là 1m của dây dẫn kim loại đó

Điện dẫn suất là đại lượng nghịch đảo của điện trở suất

Trong đó: o: Điện trở suất ở 00C ;

t : Điện trở suất ở nhiệt độ t0C

Như vậy hệ số nhiệt của điện trở suất đặc trưng cho sự thay đổi tương đối của điện trở suất khi nhiệt độ thay đổi 10C

t l

độ giữa hai cặp kim loại Vì thế người ta gọi sức điện động này là sức điện động nhiệt

b.Vật liệu cách điện

* Khái niệm

- Khi đặt điện môi trong điện trường, trong điện môi diễn ra hai hiện tượng

cơ bản sau:

+ Trên bề mặt điện môi xuất hiện các điện tích trái dấu với điện tích trên bề

mặt bản cực Hiện tượng này gọi là hiện tượng phân cực điện môi

+ Trong điện môi xuất hiện sự chuyển dời của các điện tử tự do tạo thành dòng điện có trị số nhỏ chạy từ bản cực này sang bản cực khác Hiện tượng này gọi

là hiện tượng dẫn điện của điện môi

Ngoài ra, do ảnh hưởng của hai hiện tượng cơ bản trên, trong điện môi còn diễn ra hai hiện tượng:

+ Khi có điện trường đặt vào sẽ làm cho một phần năng lượng điện sẽ biến thành nhiệt năng, sau một thời gian điện môi đốt nóng lên Hiện tượng này gọi là hiện tượng tổn hao điện môi

+ Ở điều kiện to, P, f nhất định, điện môi có một điện áp giới hạn, nếu ta đặt vào điện môi đó 1 điện áp vượt quá giới hạn thì sẽ xảy ra hiện tượng đánh thủng điện môi Khi đó điện môi mất tính cách điện

- Dựa vào Uđt ta xác định được độ bền cách điện của điện môi Ebđ Ebđ là khả năng chịu đựng của vật liệu khi điện áp đặt vào mà không phá hủy, nó đặc trưng bằng cường độ điện trường tại điểm đánh thủng

* Bề mặt tiếp giáp

Tính chất điện của bề mặt tiếp giáp rất quan trọng Điều không thể tránh khỏi là trên bề mặt tiếp giáp giữa chất khí và chất lỏng, giữa chất khí và chất rắn, giữa chất lỏng và chất rắn, điện trường có một thành phần song song với bề mặt tiếp giáp Nếu có thành phần điện trường này, thì sẽ có dòng điện chảy trên bề mặt tiếp giáp, và nếu thành phần này lớn thì có thể sinh ra sự phóng điện trên bề mặt tiếp giáp, dẫn đến sự phóng điện về mặt Thực tế cho thấy rằng dọc theo bề mặt tiếp giáp có một lớp tiếp giáp với bề mặt dày nhất định mà tính chất của nó khác với tính chất của hai điện môi tiếp giáp với nhau qua lớp này

* Sự già hóa của vật liệu cách điện

Vật liệu cách điện, chủ yếu của vật liệu hữu cơ, sau thời gian dài vận hành chất lượng bị giảm sút, vật liệu trở nên bị lão hóa Tính chất của vật liệu giảm sút đến mức không thể hoàn thành chức năng cách điện giữa những chi tiết kim loại mang điện ở những điện thế khác nhau Vật liệu cách điện có tuổi thọ, do điều kiện vận hành quyết định (nhiệt độ làm việc, tác dụng hóa học từ ngoài, tác dụng cơ học, …) do vậy tuổi thọ của vật liệu cách điện sẽ rất khác nhau trong điều kiện vận hành khác nhau

Quá trình hóa già thực chất là kết tủa của những sự biến đổi hóa chất xảy ra nhanh hoặc chậm do điều kiện vận hành tác động Tất cả các yếu tố nào ảnh hưởng đến những phản ứng hóa học xảy ra trong vật liệu cách điện đều có tác động đến sự gìa hóa của vật liệu cách điện

*Tính chất của vật liệu cách điện

- Tính hút ẩm: Các vật liệu cách điện với mức độ nhiều hay ít đều hút ẩm Sự hút

ẩm là khả năng hút vào trong nó hơi ẩm từ môi trường xung quanh Sự thấm ẩm là khả năng cho hơi nước xuyên qua

Hình 1.15: Quá tình hút ẩm, xấy khô của vật liệu

- Một mẫu vật liệu cách điện để trong môi trường ẩm (kk%) sau một thời gian dài không hạn định sẽ đạt đến một trạng thái cân bằng ẩm nào đó (cb%) Với những vật liệu khác nhau trong cùng một môi trường ẩm thì độ ẩm cân bằng cũng khác nhau

- Một mẫu vật liệu khô bd% <cb% trong môi trường ẩm kk% thì sẽ hút hơi

ẩm vào (quá trình thấm ẩm) Nếu mẫu vật liệu ướt bd% >cb% thì hơi ẩm trong

nó sẽ thoát ra ngoài (quá trình sấy khô)

- Việc xác định độ ẩm của vật liệu rất quan trọng vì với các vật liệu hút ẩm mạnh nó cho phép tính chính xác khối lượng của vật liệu Nó cho phép ta chọn điều kiện thử nghiệm các tính chất của mẫu vật liệu

- Độ hút ẩm của vật liệu cũng không hoàn toàn phản ánh mức độ biến dổi tính chất điện của vật liệu cách điện khi bị ẩm

- Trong trường hợp nếu hơi ẩm hút vào có khả năng tạo nên sợi, mang ẩm liện tục, mối liên kết giữa các điện cực, thì chỉ cần một lượng hơi ẩm đủ nhỏ cũng làm choi tính chất cách điện bị xấu đi rất nhiều Nếu hơi ẩm phân bố theo thể tích của vật liệu một cách rời rạc không liên hệ gì với nhau thì ảnh hưởng của hơi ẩm đến tính chất điện của vật liệu ít hơn

- Tính rời rạc

- Độ bền kéo, nén và uốn trong các điện môi các tham số này khác nhau rất nhiều Độ bền phụ thuộc rất nhiều vào tiết diện của mẫu vật liệu Ví dụ ; Sợi thủy tinh khi đường kính giảm thì độ bền cơ học tăng, khi đường kính giảm tới 0,01mm thì đạt đến giới hạn bền như dây đồng Độ bền cơ học giảm khi nhiệt độ tăng

- Tính giòn: Biểu thị khả năng của bề mặt vật liệu chống lại các tải cơ học động

- Độ cứng: Biểu thị khả năng của bề mặt vật liệu chống lại các biến dạng gây nên bởi lực nén truyền từ vật liệu có kích thước bé hơn

- Ngoài ra đối với các chất lỏng hoặc nửa lỏng như: Dầu, sơn, hỗn hợp các chất tráng, tẩm thì độ nhớt là một đặc tính quan trọng

-Tính chịu nhiệt

- Đánh giá khả năng chịu nóng của vật liệu cách điện và các chi tiết chịu nhiệt không bị hư hại trong một thời gian ngắn cúng như lâu dài dưới tác dụng của nhiệt

độ cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ được gọi là độ bền chịu nóng

- Đối với điện môi vô cơ: Độ bền chịu nóng được xác định bởi nhiệt độ mà tại

đó điện môi bắt đầu có sự thay đổi tính chất điện

- Đối với điện môi hữa cơ: Độ bền chịu nóng được xác định bởi nhiệt độ mà tại đó bắt đầu có sự biến đổi về mặt cơ học

- Tính dẫn điện

Trước khi ổn định và đạt được trạng thái cân bằng quá trình phân cực và chuyển dịch các điện tích liên kết trong điện môi xuất hiện dòng điện gọi là dòng điện chuyển dịch (hay gọi là dòng điện phân cực) Tuy nhiên dòng chuyển dịch trong các cơ chế phân cực điện từ, ion xảy ra tức thì nên không đo được, còn dòng

chuyển dịch của các dạng phân cực chậm khác đo được, gọi là đòng điện hấp thụ Ngoài ra, do trong điện môi còn tồn tại một số ít các điện tích tự do nên tác động của điện trường sẽ tạo nên dòng điện rò qua điện môi, chúng có trị số nhỏ Như vậy, dòng điện toàn phần qua điện môi là:

i = irò + iphâncực = irò + ihấpthụ (1.4)

- Ở điện áp một chiều dòng điện hấp thụ chỉ tồn tại lúc đóng, ngắt mạch, còn điện áp xoay chiều dòng điện hấp thụ tồn tại trong suốt quá trình đặt dưới điện áp Với điện áp một chiều sau khi quá trình phân cực được hoàn thành chỉ còn tồn tại dòng điện rò qua điện môi

c Vật liệu từ

Nguyên nhân chủ yếu gây nên từ tính của vật liệu là do các điện tích chuyển động ngầm theo quỹ đạo kín tạo nên những dòng điện vòng Cụ thể hơn đó là sự quay của các điện tử xung quanh trục của chúng – Spin điện tử và sự quay theo quỹ đạo của các điện tử trong nguyên tử

- Các điện tử chuyển đọng xung quanh hạt nhân tạo nên dòng điện cơ bản

mà nó được đặc trưng bằng mômen từ m Momen từ m tính bằng tích của dòng điện cơ bản với 1 diện tích S được giới hạn bởi đường viền cơ bản: m = i.S Chiều vectơ m được xác định theo quy tắc vặn nút chai và theo phương pháp góc với diện tích S Mômen từ của vật thể là kết quả tổng hợp của tất cả các mômen từ cơ bản

đã nêu trên

Ngoài các mômen qũy đạo mà chúng ta nêu trên, các điện tử này còn quay xung quanh các trục của nó, do đó còn tạo nên các mômen gọi là mômen spin Các spin này đóng vai trò quan trọng trong việc từ hóa vật liệu sắt từ

Khi nhiệt độ dưới nhiệt độ curri, việc hình thành các dòng xoay chiều này có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, được gọi là vùng từ tính, vùng này trở nên song song thẳng hàng cùng một hướng (các mômen spin hướng song song nhau) Như vậy vật liệu sắt từ thể hiện chủ yếu sự phân cực từ hóa tự phát khi không có các từ trường đặt bên ngoài

Quá trình từ hóa của vật liệu sắt trừ dưới tác dụng của từ trường ngoài dẫn đến làm tăng những khu vực mà mômen từ của nó tạo góc nhỏ nhất với hướng của

từ trường, giảm kích cỡ của vùng khác và xắp xếp thẳng hàng cac mômen từ tính theo hướng từ trường bên ngoài Sự bão hòa từ tính sẽ đạt được khi nào sự tăng lên của khu vực dừng từ lại và mômen từ tính của tất cả các phần tinh thể nhỏ nhất được từ tính hóa từ sinh trở thành cùng hướng theo hướng của từ trường

Khi từ hóa dọc theo cạnh hình khối, nó mở rộng theo hướng đường chéo, nghĩa là co lại theo hướng từ hóa, hiện tượng đó gọi là hiện tượng từ gião

Theo đường cong từ hóa thì độ từ thẩm được xác định theo công thức:

m

m

B H

Độ từ thẩm là đại lượng cảm ứng từ B và cường độ điện trường H ở điểm xác định trên đường cong từ hóa cơ bản Trong hệ SI: 0 = 4.10-7H/m

Độ từ thẩm phụ thuộc vào nhiệt độ

Nếu chúng ta từ hóa một vật liệu sắt từ trong một từ trường bên ngoài và sau

đó bắt đầu giảm lực từ hóa thì nó sẽ trễ sau một lực từ gọi là hiện tượng từ trễ

Việc ước tính tổn thất từ trễ trên một chu kỳ trong một đơn vị thể tích được tính theo công thức kinh nghiệm dưới dây:

Trong đó: f: Là tần số xoay chiều và V là thể tích của vật liệu sắt từ

Tổn thất công suất trong vì dòng xoáy có thể được tính theo công thức:

Ped = .f2 Bn

Trong mạch từ xoay chiều, có thể được thay thế bằng mạch L-R nối tiếp nhau (L thể hiện sự cảm ứng và rl thể hiện tất cả các dạng tổn thất, C của cuộn và điện trở của cuộn không chú ý đến) tổn hao công suất có thể được tính theo tg:

rl tg

d Vật liệu bán dẫn

* Khái niệm về vật liệu bán dẫn

Theo lý thuyết phân vùng năng lượng, vùng cấm nằm trong phạm vi 0,02eV

< W < 1,5eV thì năng lượng của điện tử nằm owqr vùng hóa trị thỏa mãn điều kiện trên thì điện tử sẽ vượt qua vùng lấp đầy và lên vùng dẫn và tạo thành tính dẫn

điện của vật liệu Nămg lượng của điện tử còn phụ thuộc vào các yếu tố tác động vào (nhiệt độ, điện trường ) mà năng lượng của điện tử sẽ khác nhau

Như vậy: ở điều kiện này vật liệu là cất dẫn điện nhưng ở điều kiện khác nó lại là chất cách điện

* Tính dẫn điện của vật liệu bán dẫn

Các nguyên tố hóa học trong nhóm 4 (Si, Ge, … có cấu trúc tinh thể) ở nhiệt

độ 00K không tồn tại các điện tử tự do như vậy nó không dẫn điện Nếu ta đem đốt nóng hoặc chiếu chùm tia phóng xạ vào mạng tinh thể thì nó sẽ phá vỡ liên kết và trở thành điện tử tự do Lỗ trống này sẽ bị điện tử khác nhảy vào và xuất hiện lỗ

trống mới và tạo thành tính dẫn điện bằng điện tử và lỗ trống

* Phân loại vật liệu bán dẫn

- Vật liệu bán dẫn tinh khiết

Muốn trở thành dẫn điện, những electron hóa trị phải có năng lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm

Khi có một điện tử ở vùng dẫn sẽ có 1 lỗ trống mang điện tích dương ở vùng hóa trị Sự lấp dầy lỗ trống hình thành dòng chảy lỗ trống cùng chiều với E đồng thời với quá trình chuyển động ngược chiều của điện tử tự do ở vùng dẫn Như vậy

sự xuất hiện 2 dòng chuyển động trên làm cho vật liệu từ không có khả năng dẫn điện bây giờ trở thành dẫn điện

- Vật liệu bán dẫn không tinh khiết

+ Bán dẫn loại N

Hình 1.16: Tính dẫn điện của chất bán dẫn

Chất bán dẫn thuần khiết (Si hoặc Ge) nếu pha thêm tạp chất thuộc nhóm 5 (ví dụ Asenic đối với Ge hoặc Phosphore đối với Si) với hàm lượng thích hợp sao cho các nguyên tử tạp chất này chiếm chỗ trong những nút của mạng tinh thể thì cơ chế dẫn điện sẽ thay đổi Khác với chất cơ bản (ví dụ Si), nguyên tử tạp chất (ví dụ Phosphore) lớp ngoài cùng có 5 điện tử, trong đó 4 điện tử tham gia liên kết hóa trị với các nguyên tử lân cận (tương tự như liên kết trong mạng Si thuần khiết)

+ Chất bán dẫn loại P

Chất bán dẫn loại thuần khiết (Si hoặc Ge) nếu pha thêm tạp chất thuộc nhóm 3 của bảng tuần hoàn (ví dụ Bore đối với Si và Indium đối với Ge), do lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử tạp chất chỉ có 3 điện tử, khi tham gia vào mạng tinh thể của chất cơ bản chỉ tạo nên ba mối liên kết hoàn chỉnh, còn mối liên kết thứ 4

bị bỏ hở Chỉ cần một kích thích nhỏ (nhờ nhiệt độ, ánh sáng, ) là một trong những điện tử của các mối liên kết hoàn chỉnh bên cạnh sẽ đến thế vào liên kế hở nói trên Nguyên tử tạp chất lúc đó trở thành ion âm Tại mối liên kết mà điện tử vừa tách ra sẽ dư một điện tích dương, nghĩa là xuất hiện một lỗ trống Nếu có điện trường đặt vào, các lỗ trống sẽ tham gia dẫn điện

Hình 1.16: Chất bán dẫn loại N

Như vậy, đối với bán dẫn loại P, mật độ lỗ trống nhiều hơn mật độ điện tích

2.2 Linh kiện thụ động

a) Điện trở: Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc

- Cấu tạo: Điện trở được cấu tạo bởi chất có điện trở suất cao

- Công dụng: Dùng để cản trở và phân chia dòng điện

- Phân loại điện trở:

Tuỳ theo cách phân loại mà người ta chia điện trở ra nhiều loại khác nhau Dựa vào ứng dụng người ta chia điện trở ra 2 loại đó là:

* Điện trở cố định: Là loại điện trở có trị số không thay đổi dù có ngoại lực tác động vào

* Điện trở biến đổi về trị số: Là loại điện trở khi có ngoại lực tác động vào làm cho trị số thay đổi

D©y dÉn

Lí p phñ ª p«xi

Lí p ®iÖn trë Lâi gèm

N¾p kim lo¹ i

Hình 1.18: Mặt cắt của điện trở màng cacbon

* Biến trở

Hình 1.17: Chất bán dẫn loại P

Hình 1.20: Ký hiệu điện trở nhiệt

Dưới tác dụng của nhiệt độ làm thay đổi giá trị của điện trở

Có 2 loại điện trở nhiệt đó là điện trở nhiệt dương (khi nhiệt độ tăng lên thì giá trị điện trở cũng tăng), loại thứ 2 là điện trở nhiệt âm (khi nhiệt độ tăng giá trị điện trở giảm)

* Các thông số kỹ thuật của điện trở

- Trị số điện trở: Là con số cho biết trị số về sự cản trở của điện trở đối với

dòng điện chạy qua nó đến mức nào Nếu trị số điện trở càng lớn thì nó thể hiện sự

cản trở dòng điện càng lớn

- Công suất chịu đựng: Là khả năng cho phép dòng điện chạy qua nó lớn đến mức nào mà điện trở vẫn an toàn Công suất được xác định bởi công thức:

* Các ký hiệu ghi trên điện trở

Trên điện trở có ghi ký hiệu về trị số điện trở thông qua vòng màu hoặc mã

số hoặc trị số cụ thể

Hình 1.24: Vạch màu của điện trở

b Tụ điện: Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc

- Cấu tạo: Tụ điện được hình thành từ 2 vật dẫn (nhôm, đồng, kẽm ) để cách nhau một khoảng nhất định, ở giữa là chất cách điện còn gọi là dung môi

- Công dụng: Tụ điện dùng để ngăn cách không cho dòng điện 1 chiều đi qua nhưng ưu tiên dòng điện xoay chiều qua

Tụ điện còn dùng chia đường đi của các dòng điện có tần số khác nhau đối với thành phần xoay chiều

* Phân loại

* Phân loại theo trị số

- Tụ điện có trị số cố định: Là loại tụ mà trị số của nó không biến đổi

- Tụ điện có trị số thay đổi

+ Tụ xoay : Khi tác động một ngoại lực thì làm thay đổi giá trị của tụ + Tụ tinh chỉnh: Là loại tụ dùng để tinh chỉnh đảm bảo độ chính xác cao hơn cho mạch điện hoặc hệ thống

*Phân loại theo cực tính

- Tụ điện không phân cực

- Tụ điện có cực tính

* Các thông số kỹ thuật của tụ điện

- Trị số điện dung: Là con số cho biết khả năng dung nạp năng lượng đến mức nào và khả năng cản trở dòng điện thành phần 1 chiều

- Điện áp chịu đựng: Là trị số cho biết khả năng tối đa điện áp đặt lên 2 đầu của tụ điện mà tụ vẫn đảm bảo an toàn không bị đánh thủng

c Cuộn điện cảm: Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc

Cuộn cảm tích luỹ năng lượng dưới dạng từ trường Nó được cấu tạo từ các

vòng dây điện từ cuốn một lớp hay nhiều lớp, có lõi sắt từ hoặc không lõi, có thể

bọc kim hoặc không bọc kim

Cuộn cảm được đặc trưng bởi các tham số cơ bản sau:

Trị số điện cảm L, hay còn gọi là hệ số tự cảm Điện cảm L của một cuộn cảm

cuốn một lớp trên lõi cách điện tròn tính theo công thức :

L =  .D W2. 2

4 [H] (1.11)  - Độ từ thẩm của lõi từ

D - Đường kính lõi cách điện [cm]

l - Chiều dài của cuộn cảm [cm]

W - Số vòng dây

Cuộn cảm nhiều lớp không lõi từ tính theo công thức gần dúng sau đây:

t l D

w D

10 9 3

2 2 8 , 0 L

tb

tb + +

= [H] (1.13) Trong đó Dtb - đường kính trung bình lớp dây cuốn (cm);

t - bề dầy lớp dây cuốn (cm)

Trong kỹ thuật vô tuyến điện tử người ta sử dụng các cuộn cảm có trị số nằm trong khoảng từ vài phần ngàn microhenri (H) đến vài Henri Người ta dùng các cuộn cảm có lõi (lõi có thể là sắt từ hoặc đồng, nhôm) để thay đổi trị số điện cảm

rf - Điện trở tổn hao của cuộn dây đối với dòng cao tần

rđ - Điện trở tổn hao điện môi trong khung của cuộn cảm và bọc cách điện của dây dẫn cuộn cảm

rbk - Điện trở tổn hao tính đến năng lượng tổn hao điện từ trường trong hộp bọc kim

rt- Điện trở tổn hao tính đến tổn hao trong lõi của cuộn cảm

Hình 1.25: Hình dạng của các loại cuộn dây

Hệ số phẩm chất của một cuộn cảm không chỉ phụ thuộc vào tần số mà còn phụ thuộc vào cấu tạo (vật liệu dẫn điện, cách điện, kết cấu), kích thước hình học của cuộn cảm Để tăng hệ số phẩm chất của cuộn cảm người ta chập dây thành nhiều sợi để cuốn cuộn cảm

Cuộn cảm được cuốn trên đế hình ống bằng giấy hoặc bằng nhựa thành từng ngăn, hoặc cuốn trơn, hoặc nhiều lớp "tổ ong"

2.3 Đọc mã ký tự để xác định trị số của các linh kiện thụ động

a Đọc mã ký tự để xác định trị số của điện trở

Người ta đánh dấu giá trị điện trở bằng các vòng màu trên thân của nó Căn cứ vào các vòng màu đó để xác định trị số của điện trở

Bảng 1.1: Bảng quy ước màu

Ý nghĩa của các vòng màu:

Vòng thứ nhất có ý nghĩa cho con số thứ nhất ;

Vòng thứ hai có ý nghĩa cho con số thứ hai ;

Vòng thứ ba chỉ bội số (chỉ số con số 0 sau 2 số trên) ;

Vòng thứ tư chỉ dung sai (sai số) của điện trở với các màu quy ước ;

Vòng nhũ bạc dung sai 10% ;

Vòng nhũ vàng dung sai 5% ;

Vòng đỏ dung sai 2 % ;

Vòng nâu dung sai 1% ;

Giá trị xác định được có đơn vị là 

VD: Trên thân điện trở có 4 vạch màu :

Nâu - Đỏ – Cam – Vàng Giá trị điện trở : 12.103 sai số 5%

b Đọc mã ký tự để xác định trị số của tụ điện

Cách đọc trị số điện dung của tụ điện

Trên tụ điện có ghi ký hiệu về trị số tụ điện thông qua vòng màu hoặc mã số hoặc trị số cụ thể

- Cách đọc trị số trực tiếp:

Trên thân tụ điện người ta có thể ghi trực tiếp giá trị tụ điện cùng với đơn vị của nó Ta chỉ cần nhìn vào thân tụ điện sẽ đọc được giá trị của tụ điện

- Cách đọc trị số tụ điện theo mã số:

- Trên thân tụ điện người ta có thể ghi mã số để thể hiện trị số ;

Số thứ nhất có ý nghĩa cho con số thứ nhất ;

Số thứ hai có ý nghĩa cho con số thứ hai ;

Số thứ ba chỉ bội số( Số con số 0 sau hai số trên) ;

Đơn vị là pF ;

- Cách đọc trị số tụ điện theo mã màu

Cách đọc trị số tụ điện theo mã màu giống với cách đọc trị số điện trở theo vòng màu với đơn vị là pF

c Đọc mã ký tự để xác định trị số của điện cảm: cách đọc giống như tụ điện, dơn

vị tính là mH

2.4 Xác định chất lượng linh kiện bằng VOM

a Xác định chất lượng của điện trở

45 10 450  = 

Hình 1.31: Xác định chất lượng điện trở bằng VOM

Bước 1 : Để thang đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để

thang x1Ω hoặc x10Ω, nếu điện trở lớn thì để thang x1kΩ hoặc 10kΩ => sau đó chập hai que đo và chỉnh triết áp để kim đồng hồ báo vị trí 0Ω

Bước 2 : Chuẩn bị đo

Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo , Giá trị đo

được = chỉ số thang đo x thang đo

Ví dụ : nếu để thang x 100Ω và chỉ số báo là 27 thì giá trị là = 100 x 27 =

b Xác định chất lượng của điện cảm

Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra tích phóng của cuộn cảm và hư hỏng của điện cảm

Hình 1.32: Xác định chất lượng điện cảm bằng V

Bước 1: Chuyển mạch đồng hồ vạn năng về thang đo 

Bước 2: Dùng que đồng hồ chập 2 chân điện cảm với nhau

Bước 3: Đặt 2 que đo đồng hồ lên 2 chân điện cảm và kiểm tra kim đồng hồ: Quá trình đo sẽ thể hiện 1 trong các hiện tượng sau đây:

- Kim nằm tại vị trí chứng tỏ điện cảm bị đứt mạch

c Xác định chất lượng của tụ điện

Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện , khi đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dùng thang đo x1kΩ hoặc 10kΩ, nếu là tụ hoá ta dùng thang x 1Ω hoặc x 10 Ω

Bước 1: Chuyển mạch đồng hồ vạn năng về thang đo 

Bước 2: Dùng que đồng hồ chập 2 chân tụ với nhau.( để phóng điện )

Bước 3: Đặt 2 que đo đồng hồ lên 2 chân tụ

Bước 4: Cho tụ phóng điện rồi đảo 2 que đo

Quá trình đo sẽ thể hiện 1 trong các hiện tượng sau đây:

- Kim vọt về 0 và nằm tại đó chứng tỏ tụ bị chập

- Kim luôn ở vị trí  chứng tỏ tụ bị khô

- Kim lên 1 giá trị nào đó rồi dừng lại chứng tỏ tụ bị rò

- Kim vọt nhanh về gần bằng 0 rồi trả từ từ về  chứng tỏ tụ còn tốt

Hình 1.33: Dùng thang x 1k Ω để kiểm tra tụ gốm

Hình 1.34: Dùng thang x 10 Ω để kiểm tra tụ hoá

Ở trên là phép đo kiểm tra các tụ hoá, tụ hoá rất ít khi bị dò hoặc chập mà chủ yếu là bị khô ( giảm điện dung) khi đo tụ hoá để biết chính xác mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sánh với một tụ mới có cùng điện dung

- Ở trên là phép đo so sánh hai tụ hoá cùng điện dung, trong đó tụ C1 là tụ mới còn C2 là tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yếu hơn tụ C1 => chứng tỏ tụ C2

bị khô (giảm điện dung)

Chú ý khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ

phóng nạp

3 Đi ốt bán dẫn

3.1 Cấu tạo, ký hiệu quy ước và nguyên lý hoạt động của đi ốt

a Đi ốt chỉnh lưu

Cấu tạo của điôt bán dẫn

Điôt bán dẫn được cấu tạo từ một mặt ghép n-p với mục đích sử dụng nó như một van điện Tuỳ theo diện tích của phần tiếp xúc giữa hai lớp n và p mà người ta gọi là điôt tiếp điểm hay điôt tiếp mặt Ở điôt tiếp điểm, mặt tiếp xúc giữa hai lớp bán dẫn thu nhỏ lại hầu như chỉ còn ở một điểm nhằm mục đích giảm điện dung

ký sinh của mặt ghép để điôt có thể làm việc được ở tần số cao Điôt tiếp điểm được sử dụng ở các mạch để xử lý tín hiệu vô tuyến điện như tách sóng, điều chế, biến tần Khác với điôt tiếp điểm, điôt tiếp mặt thì mặt tiếp xúc của hai lớp n và p

có điện tích đủ lớn nhằm chịu được dòng điện lớn để sử dụng chúng vào mục đích chỉnh lưu

H×nh 3.5 a) ký hiÖu diot th«ng th- êng b)ký hiÖu diot æn ¸ p

a)b)

Hình 1.35: Ký hiệu đi ốt thường (a), đi ốt ổn áp (b)

Trong sơ đồ nguyên lý điôt thông thường được ký hiệu như ở hình 1.27a, còn hình 1.27b là ký hiệu của điôt ổn áp Trên ký hiệu A-anot- cực dương ứng với lớp p, K-catot - cực âm ứng với bán dẫn loại n

Đặc tính von - ampe (V/A) của điôt

Đặc tính V/A của điôt là quan hệ giữa dòng điện qua điôt và điện áp một chiều đặt lên nó Sơ đồ để lấy đặc tính mắc như ở hình 1.32 Nếu nguồn được mắc

có cực tính như trên hình 1.32a thì điôt được phân cực thuận, Vôn kế đo điện áp thuận trên điôt, ampe kế đo dòng thuận qua điôt Đặc tính có dạng như trên hình 1.32b Khi điện áp phân cực thuận tăng thì dòng thuận tăng nhanh Người ta chứng minh được rằng dòng thuận tăng theo quy luật hàm mũ:

I = I0 ( e m U t )

U

1

Trong đó : U - điện áp thuận; Ut  0,25mV - gọi là điện thế nhiệt; m = 12 -

hệ số hiệu chỉnh giữa lý thuyết và thực tế; I0 - dòng bão hòa ngược (gần như không phụ thuộc U, phụ thuộc vào hạt dẫn phụ lúc cân bằng, vào bản chất của bán dẫn tạp

và vào nhịêt độ môi trường) Nếu đổi chiều nguồn ngoài thì điôt phân cực ngược Trong đoạn 0A khi phân cực ngược, dòng qua điôt là dòng ngược bão hoà I0 khá nhỏ (có mật độ là10-12A/cm2 đối với điôt Silic và 10-6A/cm2 với điôt Gecmani) và

phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Ở đoạn AB dòng điện tăng vọt vì điện áp phân cực ngược đủ lớn để phá vỡ các liên kết hoá trị Lúc này các điện tử hoá trị nhảy từ mức hoá trị lên mức dẫn, điôt mất tính chất van điện Người ta nói mặt ghép lúc này bị đánh thủng về điện Hiện tượng đánh thủng này xảy ra do hai hiệu ứng :

RE

b)

U

I

0A

BCV

A+

_

a)

Hình 1.36: a )Sơ đồ lấy đặc tính của diot; b) Đặc tính Von-Ampe của diot

- Ion hoá do va chạm : Do các hạt thiểu số được gia tốc trong điện trường mạnh nên chúng va chạm với các nút mạng tinh thể, làm cho các mối liên kết giữa các nguyên tử biến dạng hoặc bị ion hoá tạo thành các cặp điện tử và lỗ trống mới Các cặp này lại tiếp tục va chạm gây nên hiện tượng ion hoá mới Kết quả là các điện tử và lỗ trống tăng lên theo kiểu “thác lũ”, nên đánh thủng này gọi là đánh thủng thác lũ

- Hiệu ứng xuyên hầm (hiệu ứng tunen) : Khi điện trường ngược lớn có thể phá vỡ các mối liên kết nguyên tử trong vùng hoá trị tạo thành các điện tử và lỗ trống tham gia dẫn điện Điều này tương ứng với các điện tử từ vùng hoá trị vượt lên vùng dẫn xuyên qua vùng cấm, gọi là sự xuyên hầm

Khi đánh thủng về điện, dòng điện ngược tăng lên đáng kể trong khi điện áp hầu như không tăng

Ở đoạn BC, mặt ghép bị đánh thủng về nhiệt do bị nung nóng bởi dòng ngược quá lớn và mặt ghép bị phá huỷ hoàn toàn, không thể khôi phục lại tính van điện

Các thông số của điôt : Khi sử dụng điôt người ta quan tâm đến các thông số sau

của điôt:

+ Dòng thuận cực đại Imax , đó là dòng thuận mà điôt còn chịu được khi nó chưa bị thủng (về nhiệt)

+ Công suất cực đại Pmax trên điôt khi điôt chưa bị thủng

+ Điện áp ngược cực đại Ung max - điện áp phân cực ngược cực đại của điôt khi điôt chưa bị đánh thủng

+ Tần số giới hạn fmax của điôt - là tần số lớn nhất mà tại đó điôt chưa mất tính chất van(do điện dung ký sinh)

+ Điện dung mặt ghép : Lớp điện tích l 0 tương đương với một tụ điện gọi là điện dung mặt ghép n-p Ở tần số cao lớp điện dung này quyết định tốc độ đóng

mở của điôt khi nó làm việc như một khoá điện, tức là điện dung mặt ghép n-p quyết định fmax

I

Hình 1.37: Xác đinh tham số của diot trên đặc tuyến Von-Ampe

+ Điện trở một chiều R0 được xác định tại một điểm trên đặc tuyến (hình 1.33)

S - điện dẫn của điôt, S = tg

+ Điện áp mở của điôt : Là điện áp UD để dòng thuận qua điôt đạt 0,1 Imax

b Đi ốt Zener

Như đã khảo sát ở phần trước, khi điện thế phân cực nghịch của điốt lớn, những hạt tải điện sinh ra dưới tác dụng nhiệt bị điện trường mạnh trong vùng hiếm tăng vận tốc và phá vỡ các nối hoá trị trong chất bán dẫn Cơ chế này cứ chồng chất và sau cùng ta có dòng iện ngược rất lớn Ta nói điốt đang ở trong vùng bị phá huỷ theo hiện tượng tuyệt đối và gây hư hỏng nối P-N

Ta cũng có một loại phá huỷ khác do sự phá huỷ trực tiếp các nối hoá trị dưới tác dụng của điện trường Sự phá huỷ này có tính hoàn nghịch, nghĩa là khi điện trường hết tác dụng thì các nối hóa trị được lập lại, ta gọi hiện tượng này là hiệu ứng Zener

Hiệu ứng này được ứng dụng để chế tạo các điốt Zener Bằng cách thay đổi nồng độ chất pha, người ta có thể chế tạo được các điốt Zener có điện thế Zener khoảng vài volt đến vài hàng trăm volt Để ý là khi phân cực thuận, đặc tuyến của điốt Zener giống hệt điốt tiếp mặt (điốt chỉnh lưu) Đặc tuyến được dùng của điốt Zener là khi phân cực nghịc ở vùng Zener, điện thế ngang qua điốt gần như không thay đôi trong khi dòng điện qua nó biến thiên một khoảng rộng

Hình 1.38: Đặc tuyến V-A của điốt Zener

* Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Khi nhiệt độ thay đổi, các hạt tải điện sinh ra cũng thay đổi theo:

Với các điốt Zener có điện thế Zener VZ < 5V thì khi nhiệt độ tăng, điện thế Zener giảm

Với các điốt có điện thế Zener VZ >5V (còn được gọi là điốt tuyết đổ-điốt avalanche) lại có hệ số nhiệt dương (VZ tăng khi nhiệt độ tăng)

Với các điốt Zener có VZ nằm xung quanh 5V gần như VZ không thay đổi theo nhiệt độ

* Kiểu mẫu lý tưởng của điốt Zener:

Trong kiểu mẫu lý tưởng, điốt Zener chỉ dẫn điện khi điện thế phân cực nghịch lớn hay bằng điện thế VZ Điện thế ngang qua điốt Zener không thay đổi và bằng điện thế VZ

Khi điện thế phân cực nghịch nhỏ hơn hay bằng điện thế VZ, điốt Zener không dẫn điện (ID = 0)

Hình 1.39: Đi ốt zenner lý tưởng

Do tính chất trên, điốt zener thường được dùng để chế tạo điện thế chuẩn

c Đi ốt có cực điều khiển (SCR)

* Cấu tạo và đặc tính:

SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn PNPN (có 3 nối PN) Như tên gọi ta thấy SCR là một điốt chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium Các tíêp xúc kim loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G

Hình 1.40: Cấu tạo và mô hình tương đương của SCR

Hình 1.41: Mô hình tương đương và ký hiệu SCR

Nếu ta mắc một nguồn điện một chiều VAAvào SCR như hình sau Một dòng điện nhỏ IG kích vào cực cổng G sẽ làm nối PN giữa cực cổng G và catot K dẫn phát khởi dòng điện anod IAqua SCR lớn hơn nhiều Nếu ta đổi chiều nguồn VAA

(cực dương nối với catod, cục âm nối với anod) sẽ không có dòng điện qua SCR cho dù có dòng điện kích IG Như vậy ta có thể hiểu SCR như một điốt nhưng có thêm cực cổng G và để SCR dẫn điện phải có dòng điện kích IGvào cực cổng

Hình 1.42: Nguyên lý hoạt động của SCR

Ta thấy SCR có thể coi như tương đương với hai transistor PNP và NPN liên kết nhau qua ngõ nền và thu

Khi có một dòng điện nhỏ I kích vào cực nền của Transistor NPN T1 tức cổng

G của SCR Dòng điện IGsẽ tạo ra dòng cực thu IC1lớn hơn, mà IC1lại chính là dòng nền I B2 của transistor PNP T2nên tạo ra dòng thu I C2lại lớn hơn trước… Hiện tượng này cứ tiếp tục nên cả hai transistor nhanh chóng trở nên bảo hòa Dòng bảo hòa qua hai transistor chính là dòng anod của SCR Dòng điện này tùy thuộc vào VAA và điện trở tải RA

Cơ chế hoạt động như trên của SCR cho thấy dòng IGkhông cần lớn và chỉ cần tồn tại trong thời gian ngắn Khi SCR đã dẫn điện, nếu ta ngắt bỏ IGthì SCR vẫn tiếp tục dẫn điện, nghĩa là ta không thể ngắt SCR bằng cực cổng, đây cũng là một nhược điểm của SCR so với transistor

Người ta chỉ có thể ngắt SCR bằng cách cắt nguồn VAA hoặc giảm VAA sao cho dòng điện qua SCR nhỏ hơn một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng SCR) gọi là dòng điện duy trì IH(hodding current)

Đặc tuyến Volt-Ampere của SCR:

Đặc tuyến này trình bày sự biến thiên của dòng điện anod IA theo điện thế anod-catod VAK với dòng cổng IGcoi như thông số

Khi SCR được phân cực nghịch (điện thế anod âm hơn điện thế catod), chỉ có một dòng điện rỉ rất nhỏ chạy qua SCR

Khi SCR được phân cực thuận (điện thế anod dương hơn điện thế catod), nếu

ta nối tắt (hoặc để hở) nguồn VGG (IG=0), khi VAK còn nhỏ, ch có một dòng điện rất nhỏ chạy qua SCR (trong thực tế người ta xem như SCR không dẫn điện), nhưng khi V đạt đền một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng SCR) gọi là điện thế

quay về VBO thì điện thế VAK tự động sụt xuống khoảng 0,7V như điốt thường Dòng điện tương ứng bây giờ chính là dòng điện duy trì IH Từ bây giờ, SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện và có đặc tuyến gần giống như điốt thường

Nếu ta tăng nguồn VGG để tạo dòng kích IG, ta thấy điện thế quay về nhỏ hơn

và khi dòng kích IG càng lớn, điện thế quay về VBO càng nhỏ

Hình 1.43: Đặc tuyến V-A của SCR

Các thông số của SCR:

- Dòng thuận tối đa: Là dòng điện anod IA trung bình lớn nhất mà SCR có thể chịu đựng được liên tục Trong trường hợp dòng lớn, SCR phải được giải nhiệt đầy đủ Dòng thuận tối đa tùy thuộc vào mỗi SCR, có thể từ vài trăm mA đến hàng trăm Ampere

- Điện thế ngược tối đa: Đây là điện thế phân cực nghịch tối đa mà có xảy ra

sự hủy thác (breakdown) Đây là trị số VBR ở hình trên SCR được chế tạo với điện thế nghịch từ vài chục Volt đến hàng ngàn volt

- Dòng chốt (latching current): Là dòng thuận tối thiểu để giữ SCR ở trạng thái dẫn điện sau khi SCR từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn Dòng chốt thường lớn hơn dòng duy trì chút ít ở SCR công suất nhỏ và lớn hơn dòng duy trì khá nhiều ở SCR có công suất lớn

- Dòng cổng tối thiểu (Minimun gate current): Như đã thấy, khi điện thế VAK

lớn hơn VBO thì SCR sẽ chuyển sang trạng thái dẫn điện mà không cần dòng kích

IG Tuy nhiên trong ứng dụng, thường người ta phải tạo ra một dòng cổng để SCR dẫn điện ngay Tùy theo mỗi SCR, dòng cổng tối thiểu từ dưới 1mA đến vài chục

mA Nói chung, SCR có công suất càng lớn thì cần dòng kích lớn Tuy nhiên nên chú ý là dòng cổng không được quá lớn, có thể làm hỏng nối cổng-catod của SCR

- Thời gian mở (turn – on time): Là thời gian từ lúc bắt đầu có xung kích đến lúc SCR dẫn gần bảo hòa (thường là 0,9 lần dòng định mức) Thời gian mở khoảng vài μS Như vậy, thời gian hiện diện của xung kích phải lâu hơn thời gian mở

- Thời gian tắt (turn – off time): Để tắt SCR, người ta giảm điện thế VAK

xuống 0Volt, tức dòng anod cũng bằng 0 Thế nhưng nếu ta hạ điện thế anod xuống 0 rồi tăng lên ngay thì SCR vẫn dẫn điện mặc dù không có dòng kích Thời gian tắt SCR là thời gian từ lúc điện thế VAK xuống 0 đến lúc lên cao trở lại mà SCR không dẫn điện trở lại Thời gian này lớn hơn thời gian mở, thường khoảng vài chục μS Như vậy, SCR là linh kiện chậm, hoạt động ở tần số thấp, tối đa khoảng vài chục KHz

- Tốc độ tăng điện thế dV/dt: Ta có thể làm SCR dẫn điện bằng cách tăng điện thế anod lên đến điện thế quay VBO hoặc bằng cách dùng dòng kích cực cổng Một cách khác là tăng điện thế anod nhanh tức dV/dt lớn mà bản thân điện thế V anod không cần lớn Thông số dV/dt là tốc độ tăng thế lớn nhất mà SCR chưa dẫn, vượt trên vị trí này SCR sẽ dẫn điện Lý do là có một điện dung Cb nội C

b giữa hai cực nền của transistor trong mô hình tương đương của SCR dòng iện qua tụ là:

dV

dt

= Dòng điện này chạy vào cực nền của T1 Khi dV/dt đủ lớn thì icb

lớn đủ sức kích SCR Người ta thường tránh hiện tượng này bằng cách mắc một tụ

C và điện trở R song song với SCR để chia bớt dòng icb

- Tốc độ tăng dòng thuận tối đa di/dt: Đây là trị số tối đa của tốc độ tăng dòng anod Trên trị số này SCR có thể bị hư Lý do là khi SCR chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái dẫn, hiệu thế giữa anod và catod còn lớn trong lúc dòng điện anod tăng nhanh khiến công suất tiêu tán tức thời có thể quá lớn Khi SCR bắt đầu dẫn, công suất tiêu tán tập trung ở gần vùng cổng nên vùng này dễ bị hư hỏng Khả năng chịu đựng của di/dt tùy thuộc vào mỗi SCR

* SCR hoạt động ở điện thế xoay chiều

Khi SCR hoạt động ở điện thế xoay chiều tần số thấp (thí dụ 50Hz hoặc 60Hz) thì vấn đề tắt SCR được giải quyết dễ dàng Khi không có xung kích thì mạng điện xuống gần 0V, SCR sẽ ngưng Dĩ nhiên ở bán kỳ âm SCR không hoạt động mặc dù

có xung kích