đề tài thiết kế, chế tạo, lắp ráp mạch bơm nước tự động dùng ic số''''''''''''''''

Để làm quen với công việc thiết kế, chế tạo và tìm hiểu các về các loại linh kiện điện tử, chúng em đã được các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử giao cho đồ án môn học “Nghiên cứu, thiế

Đề tài:

Thiết kế, chế tạo, lắp ráp mạch bơm

nước tự động dùng IC số"

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 6

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 7

KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN 7

PHẦN MỘT : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

1.1 Điện trở 10

1.1.1Khái niệm 10

1.1.2 Phân loại 10

1.1.3 Đặc điểm của điện trở 10

1.1.4 Cấu tạo cơ bản và quy ước giá trị 11

1.2 tụ điện 13

1.2.1 Khái niệm 13

1.2.2 Phân loại tụ điện 13

1.2.3 Đặc điểm tụ điện 13

1.2.4.Cấu tạo và kí hiệu quy ước giá trị 14

1.2.5 Quy tắc xác định giá trị : .14

1.3 Máy biến áp nguồn 16

1.4 Diode 19

1.4.1 Diode chỉnh lưu,cấu tạo và nguyên tắc làm việc 19

1.4.2:Các mạch ứng dụng cơ bản của diode 21

1.4.3.Diode phát quang (Led) 22

1.5.IC nguồn ổn áp 25

1.5.1.Kí hiệu 25

1.6– Giới thiệu về Transistor 26

1.6.1 Kí hiệu và cấu tạo của transistor 27 1.6.2 Phân cực cho transistor 29

1.6.3 Nguyên lí làm việc 29

1.6.5– Các thông số kỹ thuật của Transistor 31

1.6.6 Ứng dụng của transistor 31

1.7 Rơ-le và các loại Rơ-le 32

1.7.1 khái niệm 32

1.7.2 Các bộ hận 36

1.7.3 Phân loại 32

1.7.4 thông số kĩ thuat của rơle 33

1.8 Các cổng logic cơ bản 33

1.8.1 Giới thiệu chung về các cổng logic cơ bản 33

1.8.2 Các cổng Logic 35

1.9.Bảng thông số kỹ thuật của một số loại ic số 40

1.10 động cơ bơm nước 42

PHẦN HAI : THIẾT KẾ MẠCH VÀ THỰC NGHIỆM 44

2.1Thiết kế theo sơ đồ khối 44

2.2 thiết kế mạch nguyên lý 45

2.2.1Thiêt kế khối nguồn 45

2.2.2 Thiêt kế khối cảm biến 46

2.2.3 Thiết kế mạch logic 46

2.2.4Thiêt kế khối chấp hành 53

2.3 Sơ đồ toàn mạch 55

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 56

PHẦN BA :KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1.1.8: Bảng quy ước giá trị điện trở chẩn quốc tế 11

Hình 1.1.9 : Phương pháp xác định điện trở dựa trên các quy ước 11

Hình 1.2.4: Kí hiệu của các loại tụ hóa 14

Hinh1.3.5hình ảnh thực tế của máy biến áp nguồn 17

Hình 1.3.6:Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp 18

Hình1.4.1.1 Đặc tuyến Vol-Ampe của diode 20

Hình 1.4.1: Một số loại diode phát quang thường gặp 22

Hình 1.4.2: Cấu tạo bên trong của diode phát quang 23

Hình 1.4.3 led phát và thu hồng ngoại 24

Hình 1.5.1 1:IC ổn áp 7812 25

Hình 1.5.1.2Kí hiệu IC 78XX 25

Hinh 1.6.0: hình dạng transistor thực tế 26

Hình 1.6.1: Kí hiệu của transistor 27

Hình 1.6.2: Cấu tạo của transistor 28

Hình 1.6.3: Nguyên lý làm việc của transistor 29

Hình 1.7.0 hình ảnh role thực tế 30

Hình 1.8.1.1: Dạng tín hiệu logic dương 32

Hình 1.8.1.2: Dạng tín hiệu logic âm 33

Hình 1.8.1.3: Mã hóa xung 33

Hình 1.8.2.1: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng AND 34

Hình 1.8.2.2: IC 4073 và IC 74LS08 34

Hình 1.8.2.3: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOT 34

Hình 1.8.2.4: IC 7414 35

Hình 1.8.2.5: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NAND 35

Hình 1.8.2.6: IC 4011 và IC 74HC20 35

Hình 1.8.2.7: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng OR 36

Hình 1.8.2.8: IC 74HC32 36

Hình 1.8.2.9: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOR 36

Hình 1.8.2.10: IC 7402 37

Hình 1.8.2.11: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng EX-OR 37

Hình 1.8.2.12: 74HC86 38

Hình 1.9.Bảng thông số kỹ thuật của một số loại ic số .39

Hinh 1.10.1: Mô hình cấu tạo máy bơm nước 39

Hình 1.10.2: dạng stato 40

Hình 1.10.3: hình ảnh lõi thép 40

Hình1.10.4: ảnh roto lồng sóc 41

Hình2.1.1: sơ đồ khối toàn mạch 41

Hình2.2.1: sơ đồ khối nguồn 42

Hình 2.2.2 sơ đồ nguyên lý mạch thu phát hồng ngoại 44

Hinh 2.2.3.1các trạng thái xảy ra 46

Hình 2.2.3 2cơ đồ mạch tạo mức cho các bể 47

hình 2.2.3.4 sơ đồ nguyên lý mạch logic của bể B 49

Hình 2.2.3.5 sơ đồ nguyên lý mạch logic bể chứa C 50

Hình 2.2.3.6 mạch logic chuyển từ chế độ tự động sang bằng tay 50

Hình 2.2.4 sơ đồ khối chấp hành 51

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang phát triển mạnh mẽ Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức

Để tiếp tục dẫn dắt sự phát triển của đất nước ngày càng giàu mạnh, thì phải đầu

tư cho giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của

xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, thì phải đưa các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ con người ngày càng cao đáp ứng được yêu cầu của xã hội Để làm quen với công việc thiết kế, chế tạo

và tìm hiểu các về các loại linh kiện điện tử, chúng em đã được các thầy cô trong

khoa Điện - Điện tử giao cho đồ án môn học “Nghiên cứu, thiết kế , lắp ráp máy

bơm nước tự động dùng ic số ” nhằm củng cố về kiến thức trong quá trình thực tế Sau khi nhận được đề tài, với sự hướng dẫn của thầy Đỗ Công Thắngvới sự nỗ lực

của bản thân, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay đồ án của chúng em về mặt cơbản đã hoàn thành Trong quá trình thực hiện dù đã có gắng nhưng do thời gian cũng như trình độ vẫn còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót Vậy em kính mong sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án của em được

hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Mắn

Vũ Quốc Tự

PhạmThị Thủy

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay ngành kỹ thuật điện tử có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống củacon người Các hệ thống điện tử ngày nay rất đa dạng và đang thay thế các công việchàng ngày của con người từ những công việc từ đơn giản đến phức tạp như điềukhiển tín hiệu đèn giao thông, đo tốc độ động cơ hay các đồng hồ số Các hệ thốngnày có thể thiết kế theo hệ thống tương tự hoặc hệ thống số Tuy nhiên trong các hệthống điện tử thông minh hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống số hơn là các hệthống tương tự bởi một số các ưu điểm vượt trội mà hệ thống số mang lại đó là: độtin cậy cao, giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt và vận hành…Chính vì thấy đượcnhững ưu điển của hệ thống mạch số nên trong thực tế mạch số đã được lắp ráp và

sử dụng rất nhiều thấy được tầm quan trong đó của mạch số công với kiến thức vềmôn điện tử cơ bản và đặc biệt sau một thời gian học tập và tìm hiểu các tài liệu về

kỹ thuật số, cũng như tham khảo ở ngoài thực tế củng như trên internet chúng em đã

chọn đề tài: ” Thiết kế,chế tạo,lắp ráp mạch bơm nước tự động dùng IC số’’

Về đề tài: ” Thiết kế mạch bơm nước tự động dùng IC số’’ Không chỉ có ý

nghĩa về mặt lý thuyết gúp sinh viên có thể vận dụng linh hoat giữa lý thuyết và thực

tế mà nó còn giúp sinh viên có thể làm quyen vói việc nghiên cứu khoa học ngay từlúc còn ngồi trên ghế nhà trường,và nó cũng là cơ sở để nghiên cứu các đề tài lớn hơn không chỉ vậy đề tài này còn được ứng dụng rất rông dãi trong cuộc sống đó chính

là lý do mà chúng em chọn đề tài này

KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN

- Sắp xếp công việc cho từng tuần (phân chia công việc cho từng thành viên)

Cả nhómTìm hiểu đề tài

- Tìm kiếm tài liệu liên quan: Linh kiện điện

tử, điện tử căn bản, điện tử công suất…

Cả nhóm

- Tìm hiểu nguyên lý các mạch có liên quan đến đề tài Chẳng hạn như các mạch thu phát hồng ngoại, mạch động lực điều khiển động

cơ và các linh kiện liên quan đến mạch

- Từ đó xây dựng được sơ đồ khối

- Đưa ra nguyên tắc hoạt động của các khối

và các linh kiện sẽ sử dụng để thiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từng khối

Cả nhóm

4+5

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch

- Tính toán thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng

Thủy

- Ráp mạch và khảo sát trên bo mạch (nếu gặplỗi chỉnh sửa lại)

Tự

- Chuẩn hóa nội dung, làm cuốn thuyết minh Mắn

- Chuẩn bị các dụng cụ để bảo vệ đề tài(tìm chiếu, bản vẽ)

1.1 Điện trở 1.1.1Khái niệm

Điện trở là linh kiện thụ động không thể thiếu trong các mạch điện và điện tử, chúng

có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện chức năng tuỳ theo vị trí củađiện trở trong mạch.Ta có thể hiểu một cách đơn giản điện trở là một sự cản trở dòngđiện của một vật dẫn điện,nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ,dẫn điện kém thì điệntrở lớn và cách điện thì điện trở bằng vô cùng

Ký hiệu: R

Đơn vị tính:Ω(Ohm)

1.1.2 Phân loại

Các điện trở được chia làm hai loại chính là điện trở cố định và điện trở biến đổi

Có 3 loại điện trở thường được chế tạo và sử dụng:

• Điện trở màng than (Carbon-Film)

• Điện trở màng kim loại (Metal-Film)

• Điện trở dây quấn

1.1.3 Đặc điểm của điện trở

- Đặc tính cần thiết của điện trở là khả năng chịu tải và hệ số nhiệt độ

- Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, do đó trị số thay đổi khi có dòng chảyqua do có hiện tượng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt trên thân điện trở

- Giá trị điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện đặc biệt theo tần

số tín hiệu xoay chiều tác động lên nó

- Giá trị giới hạn :Công suất cực đại cho phép (Pmax ) Điện áp làm việc cực đại cho phép (Umax )

Nhiệt độ cực đại cho phép

- Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2, , Rn mắc nối tiếp nhau thì giá trị điện trở tổngcộng bằng tổng các điện trở riêng rẽ:

R=++ + (1.1.2)

I=== = (1.1.3) U=++ + (1.1.4)

1.1.4 Cấu tạo cơ bản và quy ước giá trị

• Cấu tạo cơ bản của điện trở:

• Điện trở màng than: Than được ép thành một lớp rất mỏng bên ngoài thân gốm hình trụ hoặc bản phẳng

• Điện trở màng kim loại: Một lớp vỏ mỏng kim loại được bay hơi và kết tụ trên thân gốm như vật liệu có điện trở

• Điện trở dây quấn: Dây kim loại hoặc hợp kim được uốn quanh một ống sứ và nối vào

mũ bịt đầu ống sứ,chân nối cũng được hàn vào mũ bịt đầu này

• Quy ước giá trị điện trở

Hình 1.1.8: Bảng quy ước giá trị điện trở chẩn quốc tế

Hình 1.1.9 : Phương pháp xác định điện trở dựa trên các quy ước

1.2 tụ điện

1.2.1 Khái niệm

Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động dùng để làm phần tử tích trữ và giảiphóng năng lượng trong mạch điện.Thông thường đối với dòng điện một chiều thì tụ điện

có trở kháng rất lớn còn với dòng xoay chiều thì trở kháng tụ điện thay đổi tùy theo tần sốdòng điện

Kí hiệu là C

Biểu thức xác định: Zc = = (1.2.1)

Đơn vị tính: Fara (F)

1.2.2 Phân loại tụ điện

• Có rất nhiều phương pháp phân loại,nếu phân loại theo tính chất thì có hai loại :

• Tụ không phân cực :Gồm các lá kim loại ghép xen kẽ với lớp cách điện mỏng

• Tụ phân cực :Có cấu tạo gồm 2 điện cực cách ly nhau nhờ một lớp chất điện phân mỏnglàm điện môi

• Nếu phân loại theo cấu tạo thì sẽ có 7 loại chính :

• Tụ gốm :Điện môi bằng gốm có kích thước nhỏ

• Tụ mi ca :Điện môi bằng mi ca tráng bạc

• Tụ Polycacbonat : Có dạng tấm chữ nhật,kích thước nhỏ gọn,điện dung lớn

• Tụ giấy polyste : Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyste có dạng hình trụ

• Tụ hóa :Có cấu tạo là lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt trong vỏnhôm,điện áp làm việc thấp,kích thước và sai số lớn

• Tụ tan tan : Dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục và dạng hình viên tan tan

• Tụ biến đổi : Chính là tụ xoay trong radio hoặc tụ tinh chỉnh

1.2.3 Đặc điểm tụ điện

• Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều

• Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ

• Đơn vị đo điện dung của tụ ở mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara),uF (micro Fara)

• Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số :

• Điện dung: Cho biết khả năng chứa điên của tụ

• Điện áp: cho biết khả năng chịu đựng của tụ

• Ghép nối tiếp: Các tụ C1, C2, , Cn ghép nối tiếp thì điện dung tương đương C của bộ tụ

• Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia, song song thì nối cùng cực

1.2.4 Cấu tạo và kí hiệu quy ước giá trị

• Tụ không phân cực : Gồm các lá kim loại xen kẽ với các lá làm bằng chất cách điện gọi

là chất điện môi.Tên của tụ được đặt theo tên chất điện môi như tụ gốm,tụ mica…Giá trịcủa tụ có điện dung từ 1,8pF-1mF

• Tụ điện phân : Tụ điện phân có cấu tạo gồm 2 điện cực tách rời nhau nhờ một màngmỏng chất điện phân,khi có một đện áp tác động lên hai điện cực sẽ xuất hiện một màngoxit kim loại không dẫn điện đóng vai trò như lớp điện môi Lớp điện môi càng mỏngkích thước của tụ càng nhỏ mà điện dung lại lớn

Hình 1.2.4: Kí hiệu của các loại tụ hóa

- Giá trị thứ 3 là số số không nối tiếp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2.Giá trị của

tụ được đọc theo chuẩn là giá trị picro Fara (pF)

- Chữ số đi kèm sau cùng đó là chỉ giá trị sai số của tụ

Ví dụ: tụ ghi giá trị 102 thì có nghĩa là 10 và thêm 2 số 0 đằng sau =1000pF = 1nF chứ không phải 102pF

Hoặc ví dụ tụ 272J thì có nghĩa là 2700pF=2,7nF và sai số là 5%

• Tụ dùng mã màu

• Sử dụng chủ yếu trên các tụ loại polyester trong rất nhiều năm Hiện nay các loại tụ này

đã không còn bán trên thị trường nữa nhưng chúng vẫn tồn tại trong khá nhiều các mạch điện tử cũ Màu được định nghĩa cũng tương tự như đối với màu trên điện trở 3 màu trên cùng lần lượt chỉ giá trị tụ tính theo pF, màu thứ 4 là chỉ dung sai và màu thứ 5 chỉ ra giá trị điện áp

Ví dụ tụ có màu nâu/đen/cam có nghĩa là 10000pF= 10nF= 0.01µF

Chú ý rằng ko có khoảng trống nào giữa các màu nên thực tế khi có 2 màu cạnh nhau giống nhau thì nó tạo ra một mảng màu rộng Ví dụ Dải đỏ rộng/vàng= 220nF=0.22µF

1.3 Máy biến áp nguồn

Hinh1.3.5 Hình ảnh thực tế của máy biến áp nguồn

Máy biến áp là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện

từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thốngdòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi

- Do đó máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứkhông biến đổi năng lượng

- Nếu một cuộn dây được đặt vào một nguồn điện áp xoay chiều (gọi là cuộn dây

sơ cấp), thì sẽ có một từ thông sinh ra với biên độ phụ thuộc vào điện áp sơ cấp và

số vòng dây quấn sơ cấp

Từ thông này sẽ móc vòng các cuộn dây quấn khác (dây quấn thứ cấp) và cảmứng trong dây quấn thứ cấp có một sức điện động mới, có giá trị phụ thuộc vào số

Lõi thép dùng làm mạch từ để dẫn từ thông,đồng thời làm khung để đặt dây

quấn.Thông thường để giảm tổn hao do dòng điện xoáy sinh ra,lõi thép cấu tạo gồm các

lá thép kỹ thuật (tole silic) dày 0,35mm ghép lại đối với máy biến áp hoạt động ở tần số vài trăm HZ

Đối với các máy biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin tần số cao thường được tạo bởi các lá thép permalloy ghép lại

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp: Hoạt động dựa trên ý niệm về cảm ứng điện từ.Để tăng hiệu quả thì mạch từ được cấu tạo bởi vật liệu dẫn từ tốt

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.3.6:

Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp

- Dây quấn 1 có N1 vòng dây và dây quấn 2 có N2 vòng dây được quấn trên lõithép 3

- Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn 1 (dây quấn sơ cấp), sẽ có dòngđiện i1 chạy trong dây quấn 1

- Trong lõi sinh ra từ thôngΦ móc vòng với cả hai dây quấn 1 và 2, cảm ứng racác sức điện động e1 và e2

- Dây quấn 2 (dây quấn thứ cấp) có sức điện động e2, sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa

ra tải với điện áp xoay chiều u2

- Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1sang dây quấn 2

- Nếu N2> N1 thì U2 > U1, I2< I1: máy tăng áp

- Nếu N2< N1 thì U2 < U1, I2> I1: máy giảm áp

• công dụng của máy biến áp

- Bộ điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp

- Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện đi xa,

và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp cho tải

- Ngoài ra, chúng còn được dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lường hoặc làmnguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử

- Nghiên cứu chế độ hoạt động không tải của máy biến áp là rất cần thiết

- Qua đó, chúng ta có thể xác định được các đại lượng chính của máy biến áp,bằng phương pháp tính toán và phương pháp thực nghiệm như: tỷ số biến áp, dòngđiện không tải và tổn hao không tải

- Hơn nữa, phối hợp giữa đặc tính không tải và đặc tính có tải, chúng ta có thể xácđịnh được hiệu suất của máy biến áp

1.4 Diode

1.4.1 Diode chỉnh lưu, cấu tạo và nguyên tắc làm việc

Một trong những ứng dụng quan trọng của tiếp giáp P-N là chế tạo ra diode bán dẫn.Về cấu trúc của diode bán dẫn có cấu tạo từ một tiếp giáp P-N trong đó có hai điện cực.Điện cực Anôt(A) nối với chất BDTC loại P,điện cực Catôt (K) nối với chất BDTC loại N.Trong quá trình làm việc của diode để phân cực thuận điện cực A nối với nguồn điện dương,điện cực K nối với nguồn điện âm.Để phân cực ngược chỉ cần đảo chiều nguồn tác động nối tới hai cực

Để thấy rõ mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên diode ta theo dõi đường đặc tuyến Vol-Ampe như sau:

Hình1.4.1.1 Đặc tuyến Vol-Ampe của diode

Đường đặc tuyến Vol-Ampe của diode chia làm ba vùng rõ rệt:

• Vùng 1 gọi là vùng phân cực thuận, dòng điện phụ thuộc vào điện áp phân cực thuận UAK.Giá trị dòng rất lớn đó chính là sự chuyển động của các hạt đa số qua chuyển tiếp P-N

Ứng dụng của vùng 1 để làm các diode chỉnh lưu điện áp, dòng điện…

• Vùng 2 gọi là vùng phân cực ngược.Giá trị của dòng tăng rất nhỏ cho dù tăng 1 lượng khá lớn.Sở dĩ dòng tăng chậm như vậy là do sự chuyển động của các hạt thiểu số qua chuyển tiếp P-N

Ứng dụng vùng 2 để làm mạch chỉnh lưu điện áp, mạch ghim áp…

• Vùng 3 gọi là vùng đánh thủng tương ứng khi tăng điện áp phân cực ngược cho diode tới một giá trị ngưỡng nào đó () mà ở đó diện tích không gian của tiếp P-N có thể chiếm toàn

bộ cả hai vùng bán dẫn P,N Nếu tăng điện áp phân cực ngược vượt quá giá trị điện áp ngưỡng thì tiếp giáp P-N bị đánh thủng hoàn toàn theo hiệu ứng thác lũ,cấu trúc một tiếp giáp P-N của diode không còn tồn tại.

Ứng dụng của vùng 3 để làm các phần tử ổn áp (diode zener)

1.4.2 Các mạch ứng dụng cơ bản của diode

a.Mạch chỉnh lưu nửa sóng

Một mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ một trong nửa chu kỳ dương hoặc âm có thể dễ dàng đingang qua điốt, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt của điốt Vì chỉ

có một nửa chu kỳ được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệu suất truyềncông suất rất thấp Mạch hỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉ một đi ốt bán dẫn trongcác mạch nguồn một pha

b.Mạch chỉnh lưu cả sóng

Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vàothành một chiều Do đó nó có hiệu suất cao hơn Tuy nhiên trong mạch điện không cóđiểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnh lưunửa sóng Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 điốt để chỉnh lưu, thí

dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm Đầu ra còn lạicũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điốt Các điốt dùng cho kiểu nốinày gọi là cầu chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả 2 nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra có một chiềuduy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kỳ âm(hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thành mộtđiện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh để chỉnh điện áp xoay chiều sang điện áp một chiều.

Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 điốt nối đâulưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với-cathode)có thể thành mộtmạch chỉnh lưu toàn sóng

1.4.3.Diode phát quang (Led)

Hình 1.4.1: Một số loại diode phát quang thường gặp

Hình 1.4.2: Cấu tạo bên trong của diode phát quangTerminal pins: Chân Led

Transparent plastic case: Vỏ bằng nhựa

• Khi một diode được phân cực thuận, các điện tử từ bán dẫn loại n sang lấp đầy lỗ trống

trong bán dẫn loại p tạo ra dòng điện thuận Đối với diode bình thường chế tạo từ Ge và

Si thì sự tái hợp giữa điện tử và lỗ trống tạo ra năng lượng dưới dạng nhiệt

• Diode phát quang (LED) là loại diode dùng các chất bán dẫn đặc biệt như Ga,As Với cácchất này sự tái hợp điện tử và lỗ trống sẽ tạo ra ánh sáng.Cụ thể là khối bán dẫn loại pchứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứacác điện tử tự do) thì các lõ trống này có su hướng chuyển động khuếch tán sang khốin.Cùng lúc đó khối p lại nhận thêm các điện tử(diện tích âm) từ khối n chuyển sang.Kếtquả là khối p tích điện âm (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).Ở biên giới hai bên mặttiếp giáp,một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau,chúng có xu

hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa.Quá trình này có thể giảiphóng năng lượng dưới dạng ánh sáng hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó.

• Tuỳ theo chất bán dẫn mà LED phát ra ánh sáng có màu khác nhau như vàng, xanh lá,đỏ, Điện áp ngưỡng của LED: Vz=1,72,2V Dòng điện: ID = 5mA20mA

• LED dùng trong các mạch chỉ thị, cho biết trạng thái của mạch như báo nguồn, báo mứclogic, báo âm lượng…

• LED ánh sáng hồng ngoại

Hình 1.4.3 led phát và thu hồng ngoại

Led phát hồng ngoại : vật liệu dung để chế tạo các diode phát hồng ngoại là GaAs chúng cho phép phổ bức xạ đạt được trong dải từ xung quanh 900nm đến 1040nm ánh sang phát ra từ LED là ánh sang không nhìn thấy tia hồng ngoại được thu lại và sử lý sang tín hiệu số bằng TSOP138 ,TSOP1738…các mắt nhận tín hiệu hồng ngoại biến đổi năng lương quang thành năng lượng điện cấp tín hiệu cho mạch thu

1.5 IC nguồn ổn áp

Hình 1.5.1 1:IC ổn áp 7812

1.5.1.Kí hiệu

Hình 1.5.1.2Kí hiệu IC 78XXNote: XX là mức điện áp tùy chọn

• Cách đơn giản nhất để tạo ra nguồn +5V là dùng IC nguồn 7805

• Nhược điểm lớn nhất của họ 78XX là tỏa nhiệt rất nhiều, điện áp thừa sẽ được cắt bỏ chuyển thành nhiệt năng tỏa ra trên IC

• Lưu ý rằng điện áp đầu vào cho 7805 chỉ nên cao hơn 2V-3V so với điện áp đầu ra, họ 78XX là họ IC nguồn tạo ra điện áp dương tùy theo loại IC ta chọn.Ví dụ như 7812 sẽ cho ra điện áp +12V

1.5.2 Các tham số cơ bản

1.6– Giới thiệu về Transistor

Hinh 1.6.0: Hình dạng transistor thực tế

• Kí hiệu và cấu tạo của transistor.

• Kí hiệu:

• Cấu tạo: Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giáp P-N nằmngược chiều nhau Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực Cực nối với vùngbán dẫn chung gọi là cực gốc, cực này mỏng và có

• nồng độ tạp chất thấp, hai cự còn lại nối với vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát (E)

và cực thu (C), chúng có chung bán dẫn nhưng nồng độ tạp chất là khác nhau nênkhông thể hoán vị cho nhau Vùng cực E có nồng độ tạp chất rất cao, vùng C có nồng

độ tạp chất lớn hơn vùng B nhưng nhỏ hơn vùng E

Hình 1.6.1: Kí hiệu của transistor

Hình 1.6.2: Cấu tạo của transistor

1.6.2 Phân cực cho transistor.

• Đó là cung cấp điện áp DC thích hợp giữa các chân B, C, E để đảm bảo cho tiếpgiáp B-C phân cực nghịch

Với transistor NPN: UBE>0 và UCE>0

Với transistor PNP: UBE<0 và UCE<0

• Về giá trị điện áp: Tùy thuộc vào vật liệu cấu tạo nên transistor là Si hay Ge mà giátrị điện áp UBE nằm trong một khoảng nhất định

• Tiếp giáp P-N giữa miền E và B gọi là tiếp giáp emito (JB)

• Tiếp giáp P-N giữa C và E gọi là tiếp giáp colacto (JC)

Hình 1.6.3: Nguyên lý làm việc của transistor

• Ta chỉ xét với cấu trúc N-P-N còn cấu trúc P-N-P thì hoạt động tương tự như hình

vẽ ở trên Khi transistor được phân cực do JB phân cực thuận làm các hạt đa số từmiền E phun qua tiếp giáp JB tạo nên dòng điện emitor IB các điện tử này tới vùng

B trở thành hạt thiểu số của vùng bazo và tiếp tục khuêchs tán sâu vào miền bazohướng tới IC trên miền bazo tạo ra dòng điện bazo IB Nhưng do cấu tạo của miền

B mỏng lên hầu hết số lượng các điện tử từ miền E phun qua JB đều tới được bờ JC

và đường trường gia tốc (Do Jc phân cực ngược cuốn qua tới được miền C tạo nêndòng điện collector Ic)

+) Các tham số của transistor lưỡng cực:

- Dòng điện emitor IE = IB +Ic

- Hệ số truyền đạt dòng điện: AN = IC/ IB <1