GIÁO TRÌNH điện tử cơ bản NGHỀ (tích hợp lý thuyết và thực hành)

Nội dung giáo trình gồm: Bài mở đầu: Khái quát chung về linh kiện điện tử Bài 1: Các khái niệm cơ bản Bài 2: Linh kiện thụ động Bài 3: Linh kiện bán Bài 4: Các mạch khuếch đại dùng tranz

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ứng dụng các linh kiệnđiện tử được sử dụng ngày càng tăng lên không ngừng Chất lượng và tính năng củacác linh kiện cũng không ngừng được cải tiến và nâng cao Vì vậy đòi hỏi người côngnhân làm việc trong các ngành, nghề và đặc biệt trong nghề điện phải hiểu rõ về cấutạo, nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật và ứng dụng của từng loại linh kiện nắmđược các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sửa chữa các mạch điện, để khôngngừng nâng cao hiệu quả kinh tế trong sử dụng

Nội dung giáo trình gồm:

Bài mở đầu: Khái quát chung về linh kiện điện tử

Bài 1: Các khái niệm cơ bản

Bài 2: Linh kiện thụ động

Bài 3: Linh kiện bán

Bài 4: Các mạch khuếch đại dùng tranzitor

Bài 5: Mạch ứng dụng dùng BJT

Nội dung giáo trình này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản vềđiện tử như vật liệu dẫn điện, cách điện, bán dẫn; linh kiện thụ động, linh kiện bán dẫn

và các mạch ứng dụng nhằm ứng dụng có hiệu quả trong nghề của mình

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong biên soạn nhưng chắc chắn giáo trình khôngtránh những sai sót Chúng tôi rất mong được sự góp ý chân thành của bạn đọc để giáotrình hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

TÁC GIẢ

Bài mở đầu KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

I MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài này học sinh có khả năng:

Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc

II THIẾT BỊ, DỤNG CỤ DẠY HỌC

- Máy chiếu, PC, một số linh kiện điện tử;

- Giáo trình, giáo án

III NỘI DUNG

1 Khái quát chung về kỹ thuật điện tử

Kỹ thuật điện tử là ngành kỹ thuật còn rất non trẻ so với các ngành nghề khác.Năm 1862, sự phát minh ra lý thuyết trường điện từ của Mắcxoen mới đặt nền móngcho kỹ thuật điện tử, đã làm thay đổi sâu sắc toàn bộ các hoạt động của mọi ngànhcông nghiệp và tiêu dùng trên thế giới

Kỹ thuật điện tử đã và đang phát triển mạnh mẽ, có thể nói gần như thay đổi hằngngày Trước đây các thiết bị điện tử phải dùng đèn điện tử chân không, sau đó đượcthay thế bằng các dụng cụ bán dẫn và IC Kỹ thuật số (kỹ thuật vi xử lý, máy tính điệntử…) ra đời đã là cuộc cách mạng trong ngành kỹ thuật điện tử

Hình 1 Một số linh kiện điện tử

a Đèn điện tử chân không b IC bán dẫn

- Trong tương lai, kỹ thuật điện tử sẽ đóng vai trò là “bộ não” cho các thiết bị vàcác quá trình sản xuất.

- Nhờ kỹ thuật điện tử mà có thể chế tạo ra các thiết bị đảm nhiệm được các côngviệc mà con người không thể trực tiếp làm được như việc chế tạo rô bốt rà phá bommìn, rô bốt cứu hỏa, rô bốt làm việc trong các môi trường độc hại, rô bốt thám hiểmtrên Sao Hỏa, Mặt Trăng…

Hình 2 Xe tự hành thám hiểm sao hoả, mặt trăng

- Nhờ kỹ thuật điện tử mà các thiết bị được thu nhỏ thể tích, giảm nhẹ khốilượng và chất lượng ngày càng tăng cao Ví dụ, chiếc tivi sẽ chỉ như một tấm lịch treotường với hình ảnh, màu sắc và âm thanh chất lượng cao

Hình 3 Tivi treo tường chất lượng cao

2 Các ứng dụng cơ bản của kỹ thuật điện tử:

Kỹ thuật điện tử là ngành kỹ thuật mũi nhọn, hiện đại, là đòn bẩy giúp các ngànhkhoa học kỹ thuật khác phát triển Kỹ thuật điện tử đã thâm nhập và được ứng dụngrộng rãi trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống

2.1 Đối với sản xuất:

Kỹ thuật điện tử đã đảm nhiệm chức năng điều khiển và tự động hóa các quátrình sản xuất, nhiều công nghệ mới đã xuất hiện làm tăng năng suất và chất lượng sảnphẩm:

- Chế tạo máy là ngành then chốt của công nghiệp nặng, đã dùng nhiều loại máy cắt gọt kim loại làm việc theo chương trình kỹ thuật số

Hình 4 Máy cắt gọt kim loại CNC

- Trong ngành luyện kim, quá trình nhiệt luyện bằng lò cảm ứng dùng dòng điệncao tần đã nâng cao được chất lượng sản phẩm

- Trong các nhà máy sản xuất xi măng, với các thiết bị điện tử, vi xử lý và máytính đã tự động theo dõi và điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất ra thành phẩm

- Trong công nghiệp hóa học, đặc biệt lĩnh vực điện hóa như mạ, đúc, bảo vệchống ăn mòn kim loại đã gắn liền với kỹ thuật điện tử công suất

- Công việc thăm dò và khai thác các tài nguyên ở dưới thềm lục địa hay tronglòng đất đều sử dụng rất nhiều thiết bị điện tử

- Trong nông nghiệp, kỹ thuật cao tần cũng được ứng dụng vào quá trình chếbiến hoa màu và thực phẩm Kỹ thuật lạnh và chiếu xạ giúp cho việc bảo quản thựcphẩm được tốt hơn.

- Trong ngư nghiệp, người ta dùng máy siêu âm để tìm ra các đàn cá, nâng caođược năng suất đánh bắt hải sản

- Trong ngành giao thông vận tải, kỹ thuật điện tử đã ứng dụng đo đạc các thông

số bay, chỉ huy các chuyến bay, dẫn đường tàu biển, lái tự động, kiểm tra hành lí vàhành khách ra sân bay để bảo đảm an toàn tuyệt đối cho mỗi chuyến bay

- Ngành Bưu chính – Viễn thông ở nước ta đã có bước nhảy vọt Từ kỹ thuậttương tự (Analog) – tín hiệu biến đổi liên tục theo thời gian sang kỹ thuật số (Digital)– tín hiệu rời rạc theo thời gian

- Ngành phát thanh truyền hình đã thông qua vệ tinh phủ sóng toàn quốc Quầnđảo Trường Sa cũng được xem truyền hình cùng với Thủ đô Hà Nội Hệ thống truyềnhình cáp đã đồng thời truyền được hàng chục kênh truyền hình khác nhau để phục vụyêu cầu ngày càng cao của nhân dân Hệ thống truyền thanh không dây có điều khiểntắt, mở từ xa sẽ thay thế cho hệ thống truyền thanh có dây, đảm bảo thông tin đến mọimiền của Tổ quốc

2.2 Đối với đời sống:

Kỹ thuật điện tử có vai trò nâng cao chất lượng cuộc sống cho con người

- Trong ngành khí tượng thủy văn, kỹ thuật điện tử đã tự động hóa đo đạc vàcung cấp được nhiều dữ liệu cần thiết để việc dự báo thời tiết được nhanh chóng vàchính xác

Hình 5 Máy đo thời tiết

- Trong lĩnh vực y tế, nhờ có kỹ thuật điện tử mà công việc chẩn đoán và điều trị

đã đạt được nhiều thành tựu to lớn Các máy điện tim, điện não, các máy X quang,máy điện châm, máy siêu âm, máy chụp cắt lớp, máy chạy thận nhân tạo… đã có ở cácbệnh viện để giúp các bác sĩ trong công việc chẩn đoán, điều trị, chăm sóc sức khỏecho con người

- Trong các ngành thương mại, ngân hàng, tài chính, văn hóa, nghệ thuật… kỹthuật điện tử cũng được ứng dụng nhiều và đã tạo điều kiện giúp các ngành phát triển,làm cho đời sống nhân dân ngày càng nâng cao

- Các thiết bị điện tử dân dụng như: radio – casset, tivi, máy ghi hình VCR, đầuđĩa CD, VCD, DVD và cả máy tính điện tử đã có mặt ở hầu hết các gia đình

Hình 6 Một số thiết bị điện tử dân dụng

a Máy ghi hình VCR b Đĩa CD, VCD, DVD

c Tivi d Máy tính điện tử

IV CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1: Trình bày sự ra đời và triển của kỹ thuật điện tử

Câu 2: Trình bày các ứng dụng cơ bản của kỹ thuật điện tử

Bài 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài này người học có khả năng:

1 Kiến thức:

Phát biểu được tính chất, điều kiện làm việc của dòng điện trên các linh kiện điện

tử theo nội dung bài đã học

2 Kỹ năng:

Tính toán được điện trở, dòng điện, điện áp trên các mạch điện một chiều theođiều kiện cho trước

3 Thái độ:

Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc

II THIẾT BỊ, DỤNG CỤ DẠY HỌC

- Máy chiếu, PC.

- Máy đo VOM/DVOM, vật liệu dẫn điện và cách điện.

- Giáo trình, đề cương, giáo án

III NỘI DUNG

1 Vật dẫn điện và cách điện

1.1 Vật dẫn điện và cách điện:

1.1.1 Khái niệm về vật dẫn điện và cách điện:

Trong kỹ thuật người ta chia vật liệu thành hai loại chính:

- Vật cho phép dòng điện đi qua gọi là vật dẫn điện

- Vật không cho phép dòng điện đi qua gọi là vật cách điện

Tuy nhiên khái niệm này chỉ mang tính tương đối Chúng phụ thuộc vào cấu tạovật chất, các điều kiện bên ngoài tác động lên vật chất

a. Về cấu tạo:

Vật chất được cấu tạo từ các phần tử nhỏ nhất gọi là nguyên tử Nguyên tử đượccấu tạo gồm hai phần chính là hạt nhân mang điện tích dương (+) và các electron mangđiện tích âm e- gọi là lớp vỏ của ngưyên tử Vật chất được cấu tạo từ mối liên kết giữacác nguyên tử với nhau tạo thành tính bền vững của vật chất

Hình 1.1 Cấu trúc mạng liên kết nguyên tử của vật chất

- Các liên kết tạo cho lớp vỏ ngoài cùng có 8 e-, với trạng thái đó nguyên tử mangtính bền vững và được gọi là trung hoà về điện Các chất loại này không có tính dẫnđiện, gọi là chất cách điện

- Các liên kết tạo cho lớp vỏ ngoài cùng không đủ 8 e-, với trạng thái này chúng

dễ cho và nhận điện tử, các chất này gọi là chất dẫn điện

b Về nhiệt độ môi trường:

Trong điều kiện nhiệt độ bình thường ( 250C) các nguyên tử liên kết bền vững.Khi tăng nhiệt độ, động năng trung bình của các nguyên tử gia tăng làm các liên kếtyếu dần, một số e- thoát khỏi liên kết trở thành e- tự do, lúc này nếu có điện trườngngoài tác động vào, vật chất có khả năng dẫn điện

c Về điện trường ngoài:

Trên bề mặt vật chất, khi đặt một điện trường hai bên chúng sẽ xuất hiện một lựcđiện trường E Các e- sẽ chịu tác động của lực điện trường này, nếu lực điện trường đủlớn, các e- sẽ chuyển động ngược chiều điện trường, tạo thành dòng điện Độ lớn củalực điện trường phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai điểm đặt và độ dày của vật dẫn

Tóm lại: Sự dẫn điện hay cách điện của vật chất phụ thuộc nhiều vào 4 yếu tố:

- Cấu tạo nguyên tử của vật chất

- Nhiệt độ của môi trường làm việc

- Hiệu điện thế giữa hai điểm đặt lên vật chất

- Độ dày của vật chất

1.1.2. Vật dẫn điện:

Trong thực tế, người ta coi vật liệu dẫn điện là vật chất ở trạng thái bình thường

có khả năng dẫn điện Nói cách khác, là chất ở trạng thái bình thường có sẵn các điện

tử tự do để tạo thành dòng điện

Ví dụ: đồng, thau, nhôm, bạc, niken, …

Các đặc tính của vật liệu dẫn điện là:

- Điện trở suất

- Hệ số nhiệt

- Nhiệt độ nóng chảy

- Tỷ trọng

Các thông số và phạm vi ứng dụng của các vật liệu dẫn điện thông thường được

giới thiệu trong Bảng 1.1:

 mm 2 /m

Hệ số nhiệt 

Nhiệt độ nóng chảy

t 0 C

Tỷ trọng Hợp kim Phạm vi ứng

- Các đầu nối dây

điện

- Làm lá nhôm trong tụ xoay

- Làm cánh toả nhiệt

- Dùng làm tụ điện (tụ hoá)

- Bị ôxyt hoá nhanh, tạo thành lớp bảo vệ, nên khó hàn, khó

ăn mòn

- Bị hơi nước mặn

ăn mòn

dây dẫn để sử dụng hiệu ứng mặt ngoài trong lĩnh vực siêu cao tần

5 Nic ken 0,07 0,006 1450 8,8 - Mạ vỏ ngoài

dây dẫn để sử dụng hiệu ứng mặt ngoài trong lĩnh vực siêu cao tần

Có giá thành rẻ hơn bạc

6 Thiếc 0,115 0,0012 230 7,3 Hợp chất

dùng để làm chất

- Hàn dây dẫn.

- Hợp kim thiếc và chì có

Chất hàn dùng để hàn trong

hàn gồm:

- Thiếc 60%

- Chì 40%

nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của từng kim loại thiếc

và chì

khi lắp ráp linh kiện điện tử

Dùng làm chát hàn (xem phần trên)

kem làm dây dẫn với tải nhẹ

- Dây lưỡng kim gồm lõi sắt vỏ bọc đồng làm dây dẫn chịu lực

cơ học lớn

- Dây sắt

mạ kẽm giá thành

hạ hơn dây đồng

- Dây lưỡng kim dẫn điện gần như dây đồng

do có hiệu ứng mặt ngoài

- 1%

Mangan

Dây điện trở nung nóng

11 Niken –

Crôm

(nhiệt độ làm việc:

Các thông số và phạm vi ứng dụng được trình bày ở Bảng 1.2

Bảng 1.2 V t li u cách i n ật liệu cách điện ệu cách điện điện ệu cách điện

t 0 C chịu đựng

Hằn

g số điện môi

Góc tổn hao

Tỷ trọn g

Đặc điểm

Phạm vi ứng dụng

1 Mi ca 50-100 600 6-8 0,0004 2,8 Tách

được thành từng mảnh rất mỏng

- Dùng trong tụ điện

- Dùng làm vật cách điện trong thiết bị nung nóng (VD:bàn là)

khôn g chịu được nhiệt độ lớn

1700 - 4500

0,03

0,02-4 - Kích thước nhỏ nhưng điện dung lớn

- Dùng trong tụ điện

6 Êbônit 20-30 50-60 2,7-3

0,01-0,015

1,4

điện

8-60 105

3,8-4,5

0,08

hàn

- Hỗn hợp paraphin và nhựa thông dùng làm chất tẩm sấy biến áp, động cơ điện để chống ẩm

1.1.3. Nghiên cứu đặc tính dẫn điện và cách điện.

Công tắc Vật liệu cần nghiên cứu

Hình 1.3 Sơ đồ thí nghiệm vật dẫn điện và cách điện

Hình 1.2 Sơ đồ thí nghiệm vật liệu dẫn điện và cách điện

1.2 Điện trở cách điện của linh kiện và mạch điện tử

Điện trở cách điện của linh kiện là giá trị mà điện áp lớn nhất cho phép đặt trênlinh kiện mà linh kiện không bị đánh thủng (phóng điện)

Các linh kiện có giá trị điện áp ghi trên thân linh kiện kèm theo các đại lượng đặctrưng

Ví dụ: Tụ điện được ghi trên thân như sau: 47F/25V, có nghĩa là: Giá trị điệndung của tụ điện là 47F và điện áp lớn nhất mà tụ điện có thể chịu đựng được khôngquá 25V

Các linh kiện không ghi giá trị điện áp trên thân thường có tác dụng cho dòngđiện một chiều (DC) và xoay chiều (AC) đi qua nên điện áp đánh thủng có tương quanvới dòng điện nên thường được ghi bằng công suất

Ví dụ: Một điện trở được ghi trên thân: 100/2W, có nghĩa là giá trị điện trở là100 và công suất chịu đựng trên điện trở là 2W

Các linh kiện bán dẫn do các thông số kỹ thuật rất nhiều và kích thước lại nhỏnên các thông số kỹ thuật được ghi trong bảng tra mà không ghi trên thân Do đó, khimuốn xác định điện trở cách điện ta cần phải tra bảng

Điện trở cách điện của mạch điện là điện áp lớn nhất cho phép giữa hai mạch dẫnđặt gần nhau mà không xảy ra hiện tượng phóng điện, hay dẫn điện Trong thực tế khithiết kế mạch điện có điện áp càng cao thì khoảng cách giữa các mạch điện càng lớn.Trong sửa chữa thường không quan tâm đến yếu tố này, tuy nhiên khi mạch điện bị ẩmướt, bị bụi ẩm thì cần quan tâm đến yếu tố này để tránh tình trạng mạch bị dẫn điện

do yếu tố môi trường

2 Các hạt mang điện và dòng điện trong các môi trường.

2.1 Dòng điện trong kim loại

2.1.1 Khái niệm hạt mang điện

Hạt mang điện là phần tử cơ bản nhỏ nhất của vật chất mà có mang điện gọi làđiện tích, nói cách khác đó là các hạt cơ sở của vật chất mà có tác dụng với các lựcđiện trường, từ trường.

Trong kỹ thuật, do phụ thuộc vào môi trường mà tồn tại các loại hạt mang điệnkhác nhau, chúng bao gồm các loại hạt mang điện chính sau:

- e- (electron): Là các điện tích nằm ở lớp vỏ của nguyên tử cấu tạo nên vật chất,khi nằm ở lớp vỏ ngoài cùng thì lực liên kết giữa electron và hạt nhân sẽ yếu đi, dễ bứt

ra khỏi nguyên tử để tạo thành các hạt mang điện ở trạng thái tự do, di chuyển trongvật chất

Hình 1.3 Chuyển động electron quanh hạt nhân

- Ion+ : Là các nguyên tử cấu tạo nên vật chất khi mất điện tử ở lớp ngoài cùng,chúng có xu hướng lấy thêm điện tử để trở về trạng thái trung hòa về điện nên dễ dàngchịu tác dụng của lực điện, nếu ở trạng thái tự do thì dễ dàng di chuyển trong môitrường

Hình 1.4 Ion +

- Ion-: Là các nguyên tử cấu tạo nên vật chất khi thừa điện tử ở lớp ngoài cùng,chúng có xu hướng cho bớt điện tử để trở về trạng thái trung hòa về điện nên dễ bị tácdụng của các lực điện, nếu ở trạng thái tự do thì chúng dễ dàng chuyển động trong môitrường

Hình 1.5 Ion

-2.1.2 Dòng điện trong kim loại:

Do kim loại ở thể rắn cấu trúc mạng tinh thể bền vững nên các nguyên tử kimloại liên kết bền vững, chỉ có các e- ở trạng thái tự do Khi có điện trường ngoài tác

15

+

_ Dßng ®iÖn tö

Quy ước chiều dòng điện

ßChiÒu dßng ®iÖn ChiÒu dßng ®iÖn

a)

động các e- sẽ chuyển động dưới tác tác dụng của lực điện trường để tạo thành dòngđiện.

Hình 1.6 Dòng điện trong kim loại

a Các điện tử ở trạng thái tự do

b Các điện tử chuyển động dưới tác dụng của điện trường ngoài.

Vậy: Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các e- dưới tácdụng của điện trường ngoài

Trong kỹ thuật điện, người ta qui ước chiều của dòng điện là chiều chuyển độngcủa các hạt mang điện dương, tuy nhiên trong thực tế dòng điện trong kim loại là dòngchuyển dời của các electron mang điện tích âm, ngược với chiều của dòng điện quiước

2.2 Dòng điện trong chất lỏng, chất điện phân

2.2.1 Dòng điện trong chất lỏng

Các phân tử chất lỏng có thể trượt qua nhau, nên các ion cũng như electron đều

có thể mang dòng điện Nước tinh khiết là một chất dẫn điện kém vì các phân tử nước

có xu hướng giữ chặt các electron của chúng, và do đó không có nhiều electron hayion sẵn có để chuyển dời Tuy nhiên, nước có thể trở thành một chất dẫn điện khá tốt,nếu chúng hòa tan thêm một lượng nhỏ những chất nhất định gọi là chất điện phân,chúng thường là muối Ví dụ, nếu chúng ta thêm muối ăn, NaCl, vào nước, các phân tửNaCl sẽ phân li thành các ion Na+ và Cl-, khi đó chúng có thể chuyển dời và tạo radòng điện Đây là nguyên nhân vì sao dòng điện có thể chạy giữa các tế bào trong cơthể bạn: thể lỏng của tế bào có hòa tan một ít muối Khi chúng ta đổ mồ hôi, chúng takhông chỉ mất nước mà còn mất chất điện phân, nên sự khử nước đóng vai trò hủyhoại hệ thống điện tế bào của chúng ta

Vì dòng điện trong chất lỏng toàn bộ là các ion, nên không có gì ngạc nhiên khichúng ta nhìn thấy bằng chứng vật chất khi nó xảy ra Ví dụ, sau khi dùng bình xe hơimột thời gian, axit H2SO4 trong bình trở nên cạn kiệt các ion hydrogen, chúng là hạt

Quy ước chiều dòng điện

ßChiÒu dßng ®iÖn ChiÒu dßng ®iÖn

ng ®iÖn

mang điện chủ yếu khép kín dòng điện bên trong bình Khi đó, phần SO4 thừa lại hìnhthành nên một lớp bụi màu xanh nhìn thấy được trên các cực của bình.

2.2.2 Dòng điện trong chất điện phân

Chất điện phân là chất ở dạng dung dịch có khả năng dẫn điện được gọi là chấtđiện phân Trong thực tế chất điện phân thường là các dung dịch muối, axit, bazơ Khi

ở dạng dung dịch (hoà tan vào nước) chúng dễ dàng tách ra thành các ion trái dấu Phân tử NaCl khi hoà tan trong nước chúng tách ra thành Na+ và Cl- riêng rẽ Quátrình này gọi là sự phân li của phân tử hoà tan trong dung dịch

Khi không có điện trường ngoài các ion chuyển động hỗn loạn trong dung dịchgọi là chuyển động nhiệt tự do Khi có điện trường một chiều ngoài bằng cách cho haiđiện cực vào trong bình điện phân các ion chịu tác dụng của lực điện chuyển động cóhướng tạo thành dòng điện hình thành nên dòng điện trong chất điện phân Sơ đồ mô

tả hoạt động được trình bày ở hình 1.7

Hình 1.7 Dòng điện trong chất điện phân

Các ion+ chuyển động cùng chiều điện trường để về cực âm, các ion- chuyển độngngược chiều điện trưòng về cực dương và bám vào bản cực Lợi dụng tính chất nàycủa chất điện phân mà trong thực tế người ta dùng để mạ kim loại, đúc kim loại

Vậy: Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương và âm dưới tác dụng của điện trường ngoài

2.3 Dòng điện trong chân không:

Chân không là môi trường hoàn toàn không có nguyên tử khí hoặc phân tử khí,

có nghĩa áp suất không khí trong môi trường = 0 at (at: atmôt phe là đơn vị đo lường

mA

-của áp suất) Trong thực tế không thể tạo ra được môi trường chân không lí tưởng Môitrường chân không thực tế có áp suất khoảng 0,001 at, lúc này số lượng nguyên tử,phân tử khí trong môi trường còn rất ít, có thể chuyển động tự do trong môi trường mà

ít có khả năng xảy ra sự va chạm lẫn nhau Để tạo ra được môi trường này, trong thực

tế người ta hút chân không của một bình kín nào đó, bên trong đặt sẵn hai bản cực gọi

là Anôt và Catôt

Hình 1.8 Dòng điện trong chân không

Khi đặt một điện áp bất kì vào hai cực thì không có dòng điện đi qua vì môitrường chân không là môi trường cách điện lí tưởng

Khi sưởi nóng catôt bằng một nguồn điện bên ngoài thì trên bề mặt catôt xuấthiện các e- bức xạ từ catôt

Khi đặt một điện áp một chiều (DC) tương đối lớn khoảng vài trăm votl vào haicực của bình chân không

- Trường hợp điện áp âm đặt vào Anôt và điện áp dương đặt vào catôt thì khôngxuất hiện dòng điện

- Khi đổi chiều đặt điện áp: Cực dương đặt vào anôt và cực âm đặt vào catôt thìxuất hiện dòng điện đi qua môi trường chân không trong bình Ta nói đã có dòng điệntrong môi trường chân không đó là các e- bức xạ từ catôt di chuyển ngược chiều điệntrường về Anôt

Vậy: Dòng điện trong môi trường chân không là dòng chuyển dời có hướng của các e - bức xạ dưới tác dụng của điện trường ngoài

Trong kỹ thuật, dòng điện trong chân không được ứng dụng để chế tạo ra các đènđiện tử chân không Hiện nay với sự xuất hiện của linh kiện bán dẫn, đèn điện tử chânkhông trở nên lạc hậu do cồng kềnh dễ vỡ khi rung xóc, va đập; tổn hao công suất lớn,điện áp làm việc cao Tuy nhiên trong một số mạch điện có công suất cực lớn, tổng trở

Dây đốt

Cặp bản Thẳng đứng

Màn huỳnh quang Cực điều khiển

Catôt Anôt

Cặp bản Nằm ngang

làm việc cao, hay cần được phát sáng trong qua trình làm việc thì vẫn phải dùng đènđiện tử chân không như đèn hình, đèn công suất.

2.4 Dòng điện trong chất bán dẫn:

Chất bán dẫn là chất nằm giữa chất cách điện và chất dẫn điện, cấu trúc nguyên

tử có bốn điện tử ở lớp ngoài cùng nên dễ liên kết với nhau tạo thành cấu trúc bềnvững Đồng thời cũng dễ phá vỡ dưới tác dụng nhiệt để tạo thành các hạt mang điện.Khi bị phá vỡ các mối liên kết, các điện tử ở lớp vỏ dễ dàng bứt khỏi nguyên tử

để trở thành các điện tử tự do Nguyên tử trở thành hạt mang điện dương do thiếu điện

tử ở lớp ngoài cùng gọi là lỗ trống

Hình 1.9 Chất bán dẫn thuần

Khiđặt điệntrườngngoài lênchất bán dẫn các e- chuyển động ngược chiều điện trường, Các lỗ trống chuyển độngcùng chiều điện trường để tạo thành dòng điện trong chất bán dẫn

Vậy: Dòng điện trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các e - và các lỗ trống dưới tác dụng của điện trường ngoài.

Chất bán dẫn được trình bày ở trên được gọi là chất bán dẫn thuần, không đượcứng dụng trong kĩ thuật vì phải có các điều kiện kèm theo như nhiệt độ điện áp khichế tạo linh kiện Trong thực tế, để chế tạo linh kiện bán dẫn người ta dùng chất bándẫn pha thêm các chất khác gọi là tạp chất để tạo thành chất bán dẫn loại P và loại N.Chất bán dẫn loại P là chất bán dẫn mà dòng điện chủ yếu trong chất bán dẫn làcác lỗ trống nhờ chúng được pha thêm vào các chất có 3 e- ở lớp ngoài cùng nên chúngthiếu điện tử trong mối liên kết hoá trị tạo thành lỗ trống trong cấu trúc tinh thể

Hình 1.10 Chất bán dẫn loại P

Chất bán dẫn loại N là chất bán dẫn mà dòng điện chủ yếu là các e- nhờ được phathêm các tạp chất có 5 e- ở lớp ngoài cùng, nên chúng thừa điện tử trong mối liên kếthoá trị trong cấu trúc tinh thể để tạo thành chất bán dẫn loại N có dòng điện đi qua làcác e-

Hình 1.11 Chất bán dẫn loại N

Linh kiện bán dẫn trong kĩ thuật được cấu tạo từ các mối liên kết P, N Từ cácmối nối P, N này mà người ta có thể chế tạo được rất nhiều loại linh kiện khác nhau.Tuyệt đại đa số các mạch điện tử hiện nay đều được cấu tạo từ linh kiện bán dẫn, cáclinh kiện được chế tạo có chức năng độc lập như Điốt, tranzitor được gọi là các linhkiện đơn hay linh kiện rời rạc Các linh kiện bán dẫn được chế tạo kết hợp với nhau vàvới các linh kiện khác để thực hiện hoàn chỉnh một chức năng nào đó và được đóngkín thành một khối được gọi là mạch tổ hợp (IC: Integrated Circuits) Các IC được sửdụng trong các mạch tín hiệu biến đổi liên tục gọi là IC tương tự, các IC sử dụng trongcác mạch điện tử số được gọi là IC số Trong kĩ thuật hiện nay ngoài cách phân chia ICtương tự và IC số người ta còn phân chia IC theo hai nhóm chính là IC hàn xuyên lỗ

và IC hàn bề mặt SMD (Surface Mount Device) Chúng khác nhau về kích thước vànhiệt độ chịu đựng trên linh kiện Xu hướng phát triển của kỹ thuật điện tử là khôngngừng chế tạo ra các linh kiện mới, mạch điện mới trong đó chủ yếu là công nghệ chếtạo linh kiện mà nền tảng là công nghệ bán dẫn

Hãy lựa chọn phương án đúng để trả lời các câu hỏi dưới đây bằng cách tô đen vào ô vuông thích hợp:

1.1 Thế nào là vật dẫn điện?

a Vật có khả năng cho dòng điện đi qua

b Vật có các hạt mang điện tự do

c Vật có cấu trúc mạng tinh thể

d Cả a,b

1.2 Thế nào là vật cách điện?

a Vật không có hạt mang điện tự do

b Vật không cho dòng điện đi qua

c Vật ở trạng thái trung hoà về điện

d Cả ba yếu tố trên

1.3 Các yếu tố nào ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật chất?

a. Cấu tạo c Điện trường ngoài

b. Nhiệt độ d Cả ba yếu tố trên

1.4 Dựa vào tính chất cấu tạo cho biết chất nào có khả năng

1.7 Dòng điện trong chất điện phân là dòng của loại hạt

măng điện nào?

Trong chất bán dẫn dòng điện di chuyển là dòng của hạt

mang điện nào?

a. E- c On-

b. ion+ d lỗ trống

Bài 2

- Đọc đúng trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế.

- Đo kiểm tra được chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị của linhkiện

- Thay thế, thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuậtcủa mạch điện công tác

3 Thái độ:

Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc

II THIẾT BỊ, DỤNG CỤ DẠY HỌC

- Máy chiếu, PC.

- Máy đo VOM/DVOM, linh kiện thụ động: điện trở, tụ điện, cuộn cảm.

- Giáo trình, đề cương, giáo án

III NỘI DUNG

1 Điện trở

Điện trở là một trong những linh kiện điện tử dùng trong các mạch điện tử để đạtcác giá trị dòng điện và điện áp theo yêu cầu của mạch Chúng có tác dụng như nhautrong cả mạch điện một chiều lẫn xoay chiều và chế độ làm việc của điện trở không bịảnh hưởng bởi tần số của nguồn xoay chiều

1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo

a Ký hiệu:

R R

Hình 2.1 Kí hiệu điện trở trên sơ đồ mạch

b Phân loại:

Tuỳ theo kết cấu của điện trở mà người ta phân làm 04 loại:

- Điện trở hợp chất cacbon:

- Điện trở màng cacbon

- Điện trở dây quấn

- Điện trở màng kim loại

c Cấu tạo:

Hình 2.2 Cấu tạo và hình dáng điện trở hợp chất cacbon

Các loại điện trở hợp chất bột than này có trị số từ 10 đến hàng chục mêgaôm,công suất từ 1/4 W tới vài W

- Điện trở màng cacbon:

Các điện trở có cấu tạo màng cacbon được giới thiệu trên Hình 2.3 Các điện trởmàng cacbon đã thay thế hầu hết các điện trở hợp chất cacbon trong các mạch điện tử.Đáng lẽ lấp đầy các hợp chất cacbon, điện trở màng cacbon gồm một lớp chuẩn xácmàng cacbon bao quanh một ống phủ gốm mỏng Độ dày của lớp màng bao này tạonên trị số điện trở, màng càng dày, trị số điện trở càng nhỏ và ngược lại Các dây dẫnkim loại được kết nối với các nắp ở cả hai đầu điện trở Toàn bộ điện trở được baobằng một lớp keo êpôxi, hoặc bằng một lớp gốm Các điện trở màng cacbon có độchính xác cao hơn các điện trở hợp chất cacbon, vì lớp màng được láng một lớpcacbon chính xác trong quá trình sản xuất Loại điện trở này được dùng phổ biến trongcác máy tăng âm, thu thanh, trị số từ 1 tới vài chục mêgôm, công suất tiêu tán từ 1/8

W tới hàng chục W; có tính ổn định cao, tạp âm nhỏ, nhưng có nhược điểm là dễ vỡ

Hình 2.3 Mặt cắt của điện trở màng cacbon

- Điện trở dây quấn:

Điện trở này gồm một ống hình trụ bằng gốm cách điện, trên đó quấn dây kimloại có điện trở suất cao, hệ số nhiệt nhỏ như constantan mangani Dây điện trở có thểtráng men, hoặc không tráng men và có thể quấn các vòng sát nhau hoặc quấn theonhững rãnh trên thân ống Ngoài cùng có thể phun một lớp men bóng và ở hai đầu códây ra để hàn Cũng có thể trên lớp men phủ ngoài có chừa ra một khoảng để có thểchuyển dịch một con chạy trên thân điện trở điều chỉnh trị số

Hình 2.4 Cấu tạo điện trở dây quấn

Do điện trở dây quấn gồm nhiều vòng dây nên có một trị số điện cảm Để giảmthiểu điện cảm này, người ta thường quấn các vòng dây trên một lá cách điện dẹt hoặcquấn hai dây chập một đầu để cho hai vòng dây liền sát nhau có dòng điên chạy ngược

chiều nhau.

Loại điện trở dây quấn có ưu điểm là bền, chính xác, chịu nhiệt cao do đó có

công suất tiêu tán lớn và có mức tạp âm nhỏ.Tuy nhiên, điện trở loại này có giá thànhcao

Hình 2.5 Hình dạng điện trở dây quấn

- Điện trở màng kim loại:

Điện trở màng kim loại được chế tạo theo cách kết lắng màng niken-crôm trênthân gốm chất lượng cao, có xẻ rảnh hình xoắn ốc, hai đầu được lắp dây nối và thânđược phủ một lớp sơn Điện trở màng kim loại ổn định hơn điện trở than nhưng giáthành đắt gấp khoảng 4 lần Công suất danh định khoảng 1/10W trở lên Phần nhiềungười ta dùng loại điện trở màng kim loại với công suất danh định 1/2W trở lên, dungsai 1% và điện áp cực đại 200 V

Hình 2.6 Hình dạng, cấu tạo điện trở màng kim loại

- Điện trở ôxýt kim loại:

Điện trở ôxýt kim loại được chế tạo bằng cách kết lắng màng ôxýt thiếc trênthanh thuỷ tinh đặc biệt Loại điện trở này có độ ẩm rất cao, không bị hư hỏng do quánóng và cũng không bị ảnh hưởng do ẩm ướt Công suất danh định thường là 1/2W

với dung sai 2%

Hình 2.7 Hình dạng điện trở ôxýt kim loại

Ngoài cách phân loại như trên, trong thiết kế, tuỳ theo cách kí hiệu, kích thướccủa điện trở, người ta còn phân loại theo cấp chính xác như: điện trở thường, điện trởchính xác; hoặc theo công suất: công suất nhỏ, công suất lớn

1.2 Cách đọc, đo và cách mắc điện trở

a Cách đọc:

Đối với các điện trở có giá trị được định nghĩa theo vạch màu thì chúng ta có 3loại điện trở: Điện trở 4 vạch màu, 5 vạch màu và 6 vạch màu Loại điện trở 4 vạchmàu và 5 vạch màu được chỉ ra trên hình vẽ Khi đọc các giá trị điện trở 5 vạch màu và

6 vạch màu thì chúng ta cần phải để ý một chút vì có sự khác nhau một chút về các giátrị Tuy nhiên, cách đọc điện trở màu đều dựa trên các giá trị màu sắc được ghi trênđiện trở 1 cách tuần tự:

Đối với điện trở 4 vạch màu

- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giátrị điện trở

- Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Đối với điện trở 5 vạch màu

- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trịđiện trở

- Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Ví dụ: Điện trở 4 vạch màu ở phía trên có giá trị màu lần lượt là: xanh lá cây/xanh datrời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lần lượt là 5/6/4/1% Ghépcác giá trị lần lượt ta có 56x104Ω=560kΩ và sai số điện trở là 1%

Tương tự điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽtương ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1% Như vậy giá trị điện trở chính là237x100=237Ω, sai số 1%.

Hình 2.8 Vạch màu trên điện trở

* Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau:

R = 380 × 103 Ω = 380 KΩBởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và camtương ứng với giá trị số mũ 3 Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ

* Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau:

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở

có tổng số vòng màu từ 5 trở xuống thì có thể không bị nhầm lẫn vì vị trí bị trốngkhông có vòng màu sẽ được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị Còn đối với cácđiện trở có độ chính xác cao và có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vòng màutham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tayphải trước khi đọc giá trị

Thực hành 1: Đọc và lấy các điện trở theo yêu cầu, ví dụ: 1k, 47k, 56k

Bảng mã vạch màu quy ước

Màu Vòng 1 Vòng 2 Vòng 3 (lũy thừa) Vòng 4 (Sai số)

b Cách đo: (cách sử dụng VOM xem phụ lục cuối giáo trình)

Để đo trị số điện trở ta thực hiện các bước như sau:

Bước 1: Chỉnh đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang đo x1 hoặc x10 hoặc x100, nếu điện trở lớn thì để thang đo x1K hoặc x10K => sau đó chập hai que đo và chỉnh kim đồng hồ về vị trí 0.

Bước 2: Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo.

[Giá trị đo được = chỉ số đọc được trên thang đo x thang đo]

Ví dụ : Nếu để thang x 100 và chỉ số báo là 27 thì giá trị đo được = 100 x 27 = 2700 Ohm = 2,7 KOhm

Chú ý:

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

* Nếu ta để thang đo quá thấp , kim lên quá nhiều, và đọc trị số cũng không chính xác.

Thực hành 2: o và ghi l i m t s tr Đo và ghi lại một số trường hợp sau: ại một số trường hợp sau: ột số trường hợp sau: ố trường hợp sau: ường hợp sau: ng h p sau: ợp sau:

 Hư hỏng thường gặp:

- Tình trạng điện trở đo ôm không lên -> điện trở bị đứt

- Điện trở bị cháy (bị sẫm màu khó phân biệt các vòng màu và có mùi khét) là do làm việc quá công suất quy định

- Tăng trị số: bột than bị biến chất làm tăng

- Giảm trị số: điện trở dây quấn bị chạm

c Cách mắc điện trở:

Để có giá trị điện trở như mong muốn trong mạch đôi khi ta phải mắc điện trở nối

tiếp hoặc song song.

Điện trở mắc nối tiếp:

Cách này dùng để tăng trị số của điện trở trên mạch điện (Hình 2.6)

Hình 2.9 Mạch điện trở mắc nối tiếp

Theo công thức:

R tđ = R 1 + R 2 + + R n (2.1)

R td : Điện trở tương đương của mạch điện

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ Với R1 = 2,2K, R2 = 4,7K Tính điện trở

tương đương của mạch điện

Giải: Từ công thức (2.1) ta có Rtđ = 2,2 + 4,7 = 6,9K

Điện trở mắc song song:

Cách này dùng để giảm trị số điện trở trên mạch điện Trong thực tế tính toáncần ghi nhớ là điện trở tương đương của mạch điện luôn nhỏ hơn hoặc bằng điện trởnhỏ nhất trên mạch điện, điều này rất thường xảy ra sai sót khi thay thế tương đươngtrong khi thực hiện sửa chữa Ngoài ra, để dễ dàng trong tính toán, thông thường người

ta dùng điện trở cùng trị số để mắc song song, khác với mắc nối tiếp, mạch mắc điệntrở song song có thể mắc nhiều điện trở song song để đạt trị số theo yêu cầu, đồng thờiđạt được dòng chịu tải lớn theo ý mốn và tăng vùng diện tích toả nhiệt trên mạch điệnkhi công suất tỏa nhiệt cao

Hình 2.10 Mạch điện trở mắc song song

Rtd: Điện thở tương đương của mạch điện

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ Với R1 = 5,6K, R2 = 4,7K Tính điện trở tươngđương của mạch điện

Giá trị đo bằng VOM

- Tụ điện giấy: Gồm có 2 lá kim loại đặt xen giữa là bản giấy dùng làm chất cách

điện và cuộn tròn lại Ở hai đầu lá kim loại đã cuộn tròn có dây dẫn nối ra để hàn Tụnày có thể có vỏ bọc bằng kim loại hay ống thuỷ tinh và hai đầu được bịt kín bằng chấtkeo plastic Tụ giấy có ưu điểm là kích thước nhỏ, điện dung lớn Nhược điểm của tụ

là rò điện lớn, dễ bị chập

Hình 2.12 Tụ điện giấy

- Tụ điện mica: Gồm những lá kim loại đặt xen kẽ nhau và dùng mica làm chất

điện môi, ngăn cách các lá kim loại Các lá kim loại lẻ nối với nhau và nối vào một

đầu ra, các lá kim loại chẵn nối với nhau và nối vào một đầu ra Tụ mica được baobằng vỏ plastic Tụ mica có tính năng tốt hơn tụ giấy nhưng giá thành đắt hơn.

- Tụ điện gốm: Tụ điện gốm dùng gốm làm điện môi Tụ gốm có kích thước nhỏ

nhưng trị số điện dung lớn

Hình 2.13 Tụ điện gốm

- Tụ điện dầu: Tụ dùng dầu làm điện môi, có trị số lớn và chịu được điện áp cao.

Hình 2.14 Tụ điện dầu dùng cho lọc nguồn

- Tụ hoá: Tụ dùng một dung dịch hoá học là axit boric làm điện môi Chất điện

môi này được đặt giữa 2 lá bằng nhôm làm hai cực của tụ Khi có một điện áp mộtchiều đặt giữa 2 lá thì tạo ra một lớp oxyt nhôm mỏng làm chất điện môi, thường lớpnày rất mỏng, nên điện dung của tụ khá lớn Tụ hoá thường có dạng hình ống, vỏnhôm ngoài là cực âm, lõi giữa là cực dương, giữa 2 cực là dung dịch hoá học Tụđược bọc kín đế tránh cho dung dịch hoá học khỏi bị bay hơi nhanh, vì dung dịch bịkhô sẽ làm cho trị số của tụ giảm đi Tụ hoá có ưu điểm là trị số điện dung lớn và cógiá thành hạ, nhưng lại có nhược điểm là dễ bị rò điện Khi dùng tụ hoá cần kết nốiđúng cực tính của tụ với nguồn cung cấp điện Không dùng được tụ hoá cho mạch chỉ

có điện áp xoay chiều tức là có cực tính biến đổi

Hình 2.15 Tụ hóa

Tụ Tantalum cũng là loại tụ hóa nhưng có điện áp thấp hơn so với tụ hóa Chúngkhá đắt nhưng nhỏ và chúng được dùng khi yêu cầu về tụ dung lớn nhưng kích thướcnhỏ

Hình 2.17 Cấu tạo của tụ gốm, tụ màng kim loại và tụ Tantalum

- Tụ biến đổi: Gồm các lá nhôm hoặc đồng xếp xen kẽ với nhau, một số lá thay

đổi vị trí được Tấm tĩnh (má cố định) không gắn với trục xoay Tấm động gắn với trụcxoay và tuỳ theo góc xoay mà phần diện tích đối ứng giữa hai lá nhiều hay ít Phầndiện tích đối ứng lớn thì điện dung của tụ lớn, ngược lại, phần diện tích đối ứng nhỏthì trị số điện dung của tụ nhỏ Không khí giữa hai lá nhôm được dùng làm chất điệnmôi Tụ loại biến đổi còn được gọi là tụ không khí hay tụ xoay Tụ biến đổi thườnggồm nhiều lá động nối song song với nhau, đặt xen kẽ giữa những lá tĩnh cũng nốisong song với nhau Những lá tĩnh được cách điện với thân tụ, còn lá động được gắnvào trục xoay và tiếp xúc với thân tụ Khi trục tụ được xoay thì trị số điện dung của tụcũng được thay đổi theo Người ta bố trí hình dáng những lá của tụ để đạt được sự thayđổi điện dung của tụ theo yêu cầu Khi vặn tụ xoay để cho lá động hoàn toàn nằmtrong khe các lá tĩnh, nhằm có được diện tích đối ứng là lớn nhất, thì tụ có điện dunglớn nhất Khi vặn tụ xoay sao cho lá động hoàn toàn nằm ngoài khe các lá tĩnh, nhằm

có diện tích đối ứng xấp xỉ bằng không, thì lúc đó, tụ điện có điện dung nhỏ nhất,gọi là điện dung sót Tụ xoay thường dùng trong máy thu thanh hoặc máy tạo daođộng

để đạt được tần số cộng hưởng

Hình 2.18 Tụ xoay dùng trong mạch dò đài máy thu thanh

- Tụ tinh chỉnh hay là tụ bán chuẩn: thường dùng để chỉnh điện dung của tụ điện,

nhằm đạt được tần số cộng hưởng của mạch Những tụ này thường có trị số nhỏ vàphạm vi biến đổi hẹp Người ta chỉ tác động tới tụ tinh chỉnh khi lấy chuẩn, sau đó thì

cố định vị trí của tụ

Hình 2.19 Hình dạng tụ tinh chỉnh

- Tụ điện điện phân: có những đặc tính khác với tụ không phân cực Tụ có cấu

tạo ban đầu gồm có hai điện cực được phân cách bằng một màng mỏng của chất điệnphân, ở giai đoạn cuối cùng, người ta dùng một điện áp đặt lên các điện cực có tácdụng tạo ra một màng oxyt kim loại rất mỏng không dẫn điện Dung lượng của tụ tănglên khi lớp điên môi càng mỏng, như vậy có thể chế tạo tụ điện có điện dung lớn vớikích thước nhỏ Do tụ điện điện phân được chế tạo có cực tính, tương ứng với cực tínhban đầu khi hình thành lớp điện môi, cực tính này được đánh dấu trên thân của tụ Nếunối ngược cực tính có thể làm phá huỷ lớp điện môi, do đó, tụ sẽ bị hỏng Một hạn chếkhác của tụ điện điện phân là lượng điện phân còn lại sau lúc hình thành ban đầu sẽ cótác dụng dẫn điện và làm cho tụ bị rò điện

Chất liệu chính dùng cho tụ điện điện phân là nhôm và chất điện môi là bột dungdịch điện phân Tụ điện điện phân có dạng hình ống đặt trong vỏ nhôm Những tụ điệnphân loại mới có khả năng đạt được trị số điện dung lớn với kích thước nhỏ Phạm vi

trị số điện dung từ 0,1  F đến 47  F với cỡ rất nhỏ và từ 1  F đến 4700  F, thậm

chí lớn hơn Điện áp một chiều làm việc của tụ điện điện phân thường thấp từ 10V đến

250V hoặc 500V, mọi tụ điện điện phân đều có dung sai lớn và ít khi chọn trị số tớihạn.

Hình 2.20 Tụ điện phân

- Tụ điện pôlistiren: tụ được chế tạo từ lá kim loại xen với lớp điện môi là màng

mỏng pôlistiren, thường pôlistiren bao bọc tạo thành lớp cách điện Loại tụ điện này cótổn thất thấp ở tần số cao (điện cảm thấp và điện trở nối tiếp thấp), độ ổn định và độ tincậy cao Phạm vi giá trị từ 10pF đến 100000pF với dung sai khoảng ±1% Trường hợp

tụ có dạng ống với chiều dài xấp xỉ 10mm x 3,5 mm đường kính, thường cho trị số

điện dung lớn hơn Loại tụ điện này được dùng cho các mạch điều chỉnh, mạch lọc,mạch tần số FM và các mạch điều khiển khác có yêu cầu độ chính xác, độ tin cậy và

độ ổn định cao và tổn thất thấp

- Tụ polycacbonat: loại tụ này được chế tạo dưới dạng tấm hình chữ nhật để có

thể cắm vào bảng mạch in Chúng có trị số điện dung lớn tới 1  F với kích thước rất

nhỏ, tổn hao thấp và điện cảm nhỏ Tụ điện polycacbonat thường được thiết kế đặc

biệt và dùng cho mạch in với kích thước xấp xỉ 7,5 mm x 2,5 mm khoảng cách chân là7,5 mm

Hình 2.20a Hình dạng tụ điện phân

2.2 Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện:

a Cách đọc:

- 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: J: 5%, K: 10%, L: 20%

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

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

- Tụ có dùng mã màu

- Sử dụng chủ yếu trên các tụ loại polyester trong rất nhiều năm 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= 0.01uF

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=0.22uF

b Cách đo: (cách sử dụng đồng hồ VOM xem phụ lục cuối giáo trình)

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 x1K ohm hoặc 10K ohm, nếu là tụ hoá

ta dùng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm

Hình 2.21 Sử dụng đồng hồ VOM để đo tụ gốm

- Dùng thang x1 Kohm để kiểm tra tụ gốm

Phép đo tụ gốm trên cho ta biết:

 Tụ C1 còn tốt => kim phóng nạp khi ta đo

 Tụ C2 bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ

 Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = 0 ohm và không trở về

- Dùng thang x 10 ohm để kiểm tra tụ hoá

Hình 2.22 Sử dụng đồng hồ VOM để kiểm tra tụ hóa

+ Ở trên là phép đo kiểm tra các tụ hoá, tụ hoá rất ít khi bị dò hoặc chập mà chủyếu là bị khô (giảm điện dung) khi đo tụ hoá để biết chính xác mức độ hỏng của tụ tacần 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 mớicòn 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 phóngnạp

Cũng giống như điện trở giá trị của tụ điện được sản xuất theo bảng 2.1 Trongmạch mắc song song điện dung tương đương của mạch điện luôn nhỏ hơn hoặc bằngđiện dung nhỏ nhất mắc trên mạch

Ví dụ: Cho tụ hai tụ điện mắc nối tiếp với C1= 1mF, C2= 2,2mF tính điện trở

tương đương của mạch điện

Giải: Từ công thức tính ta có: Ctd = C C11 C C22



 = 1122,,22= 0,6875mF Mạch mắc song song: (Hình 2.21)

Hình 2.24 Mạch tụ điện mắc song song

- Công thức tính: Ctd = C1+ C2 + + Cn

Ctd: Điện dung tương đương của mạch điện.

Ví dụ: Tính điện dung tương đương của hai tụ điện mắc nối tiếp, Với C1= 3,3mF;

Thang