CHUONG 1-Linh kiện thụ động

Linh kiện Thụ động

CHƯƠNG 1 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG

1.1 ĐIỆN TRỞ (R)

1.1.1 Khái quát chung

Điện trở là linh kiện điện tử có đặc tính cản trở dòng điện, đó là một trongnhững phần tử chính trong thiết kế mạch điện tử để đạt được các giá trị về dòngvà áp theo yêu cầu của mạch điện

Đơn vị tính điện trở là Ohm, ký hiệu 

1 Kilo Ohm = 1k = 1.000 = 103



1 Mega Ohm = 1M = 1.000k = 1.000.000 = 106

Cho mạch điện như hình 1.1 vẽ:

Hình 1.1

Định luật Ohm là một định luật rất quan trọng nói lên quan hệ giữa ba đạilượng: hiệu điện thế (U), cường độ dòng điện (I), điện trở (R)

Định luật Ohm được phát biểu như sau:

Cường độ dòng điện trong mạch sẽ tỉ lệ thuận với điện thế và tỉ lệ nghịch với điện trở trong mạch đó.

Công thức:

Trong đó:

- I: cường độ dòng điện, đơn vị: Ampe (A)

- U: hiệu điện thế, đơn vị: Vôn (V)

- R: điện trơ, đơn vị: Ohm ()

Ta có thể suy ra hai công thức khác nhau của định luật Ohm là:

Công suất của điện trở

Công suất của điện trở là trị số chỉ công suất tiêu tán tối đa của nó, nếudòng điện qua điện trở mà cho ra công suất lớn hơn trị số này thì điện trở sẽ bịcháy

Công suất của điện trở thay đổi theo kích thước lớn hay nhỏ với trị số gần

I= U R

+ -

P=U U

R=

U2R

2w có chiều dài  1 cm

-Công suất 1 w có chiều dài  1,2 cm

-Công suất 2 w có chiều dài  1,6 cm

-Công suất 4 w có chiều dài  2,4 cm

Nhiệt độ sử dụng từ 20oC đến 125oC

Các điện trở sử dụng với công suất dưới 1,6w thường có kích thước nhỏ.Những điện trở có công suất lớn hơn thường là điện trở dây quấn

Cách chọn công suất điện trở

Để điện trở không bị cháy khi có dòng điện chạy ngang thường trực thìphải biết công suất do dòng điện sinh ra trên điện trở đó

Ta đã có: P = U I và U = R I và I=

U R

Suy ra: P = R I I = R I2

Hay:

Chọn công suất của điện trở (ký hiệu là PR) theo công thức:

Trong đó, hệ số 2 được gọi là hệ số an toàn Trong những trường hợp đặcbiệt hệ số an toàn có thể chọn lớn hơn

1.1.2 Các loại điện trở, cấu tạo và ký hiệu

a Ký hiệu

Ký hiệu của một điện trở thông thường:

Hình 1.2

b Phân loại

+ Điện trở than

-Điện trở than dùng bột than ép lại dạng thanh hình trụ có trị số điện trở từvài  đến vài chục M, công suất từ 1/8w đến vài w

-Là loại điện trở được sử dụng nhiều nhất trong các mạch điện Điện trởthan là hỗn hợp của bột than và các chất khác, tùy tỉ lệ pha trộn mà điện trở sẽcó trị số lớn hay nhỏ Bên ngoài điện trở được bọc bằng lớp cách điện Trị sốcủa các điện trở được ghi bằng các vòng màu theo quy ước của Hoa Kỳ nênthường gọi là điện trở Hoa Kỳ

-Hình dáng của điện trở than và các vòng màu như hình:

PR  2 P

+ Điện trở màng kim loại

Dùng chất Nicken – Crôm có trị số ổn định hơn điện trở than, giá thànhcao, công suất thường là 1/2w

+ Điện trở oxid kim loại

Dùng chất oxid – thiếc chịu được nhiệt độ cao và độ ẩm cao, công suấtthường là 1/2w

+ Điện trở dây quấn

Dùng các loại hợp kim có điện trở suất lớn quấn trên lõi sành, sứ (để tỏanhiệt) để chế tạo các loại điện trở cần trị số nhỏ hay cần chịu được dòng điệncao, Công suất điện trở dây quấn từ vài w đến vài chục w

+ Nhiệt trở: (Thermistor – Th)

Hình 1.4: Ký hiệu và hình dáng của nhiệt trở

Là loại điện trở có trị số thay đổi theo nhiệt độ Có hai loại nhiệt trở:

Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm là loại nhiệt trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thìtrị số điện trở giảm xuống và ngược lại

Nhiệt trở có hệ số nhiệt dương là loại nhiệt trở khi nhận được nhiệt độ caohơn thì trị số điện trở tăng lên

Trị số của nhiệt trở ghi trong sơ đồ là trị số đo được ở 25oC

Nhiệt trở thường dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuếch đại công suấthay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống tự động điều khiển theo nhiệtđộ

+ Quang trở: (Photo Resistor)

Hình 1.5: Ký hiệu và hình dạng của quang trở

Quang trở thường được chế tạo từ chất Sulfur Cadmium nên ký hiệuthường ghi chữ CdS Trị số điện trở quang trở lớn hay nhỏ tùy thuộc cường độ

Th

Cds

chiếu sáng vào nó Độ chiếu sáng càng mạnh thì điện trở có trị số càng nhỏ vàngược lại.

Điện trở khi bị che tối khoảng vài trăm K đến vài M Điện trở khi đượcchiếu sáng khoảng vài trăm  đến vài K

Quang trở thường dùng trong các mạch tự động điều khiển bằng ánh sáng,báo động …

+ Điện trở cầu chì: (Fusistor)

Hình 1.6: Ký hiệu và hình dạng của điện trở cầu chì

Điện trở cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải như các cầu chì của hệ thốngđiện nhà nhưng nó được dùng trong các mạch điện tử để bảo vệ cho mạchnguồn hay các mạch có dòng tải lớn như transistor công suất Khi có dòng điệnqua lớn hơn trị số cho phép thì điện trở sẽ bị nóng và bị đứt

Điện trở cầu chì có trị số rất nhỏ, khoảng vào 

Các trị số thông dụng của điện trở:

100 - 220 - 470 - 1K - 2,2K - 4,7K - 10K - 20K - 47K - 100K - 200 K - 470 K - 1 M - 2,2 M

Các trị số của biến trở dây quấn là:

10 22 47 100 220 470 1K 2,2 K 4,7 K 10 K

-22 K - 47 K

Bảng quy ước về màu sắc của điện trở:

Màu (số thứ nhấtVòng số 1 (số thứ hai)Vòng số 2 Vòng số 3(số bội) Vòng số 4(sai số)

Trường hợp đặc biệt, nếu không có vòng số 4 (loại điện trở có 3 vòngmàu) thì sai số là 20%.

Thí dụ:

R1 = 27.103 10% R2 = 10.10-1 10% R3 = 47.102 20%

Hình 1.7: Các điện trở và cách đọc

Hiện nay, người ta có chế tạo các loại điện trở than có năm vòng màu làloại điện trở có độ chính xác cao hơn, lúc đó các vòng màu có ý nghĩa như hình

1.8

Hình 1.8: Điện trở 5 vòng màu

-Vòng số 1: Số thứ nhất

-Vòng số 2: Số thứ hai

-Vòng số 3: Số thứ ba

-Vòng số 4: Bội số

-Vòng số 5: Sai số

1.1.3 Hình dạng, ứng dụng điện trở

a Hình dạng

Hình 1.9: Điện trở than (thông dụng)

vàng (4) tím(7) (10đỏ-1 )

nâu (1) đen(0) vàng kim(10 -1 ) 10%bạc

đỏ

(2) tím(7) (10cam3 ) 10%bạc

1 2 3 4 5

Vậy dòng điện qua điện trở cùng pha với điện áp.

Trong sinh hoạt, điện trở được dùng để chế tạo các dụng cụ điện như: bànủi, bếp điện, nồi cơm điện, bóng đèn …

Trong công nghiệp, điện trở được dùng để chế tạo các thiết bị sấy, sưởi,giới hạn dòng điện khởi động của động cơ …

Trong lĩnh vực điện tử, điện trở dùng để giới hạn dòng điện hay tạo sựgiảm thế

Thí dụ: Mạch giới hạn dòng điện nạp cho pin Nickel – Cadmium

Dòng nạp định mức là:

Thí dụ: Mạch giảm thế cho tải là bóng đèn hình 1.10

Hình 1.11

Điện trở dùng để giảm điện thế của nguồn từ 6V xuống 4,5V cho tải nênđiện thế trên điện trở là:

UR = 6V – 4,5V = 1,5VTrị số điện trở là:

R= 1,5 V

200 mA =7,5 

1.2 TỤ ĐIỆN (C)

1.2.1 Khái quát chung về tụ điện

Tụ điện là một linh kiện thụ động trong mạch điện tử, tụ điện có chữ viếttắt là C (Capacitor)

Đặc tính của tụ đối với DC:

Giữa hai bản cực là lớp cách điện nên không có dòng điện đi qua tụ điện

Điện tích âm ở cực âm của nguồn sẽ tích tụ ở bản cực bên dưới

Điện tích dương ở cực dương của nguồn sẽ tích tụ ở bản cực bên trên

Hiện tượng này được gọi là tụ nạp điện Sau khi nạp đầy, nắt công tắc K thìđiện thế trên hai bản cực của tụ điện đo được gọi là UC bằng với điện thế củanguồn UDC (UC=UDC)

Thông số kỹ thuật đặc trưng của tụ điện:

Khi sử dụng tụ điện phải biết hai thông số chính của tụ điện là:

Điện thế làm việc WV (đơn vị là V)

Phải chọn điện thế làm việc của tụ điện WV lớn hơn điện thế áp lên tụđiện UC theo công thức:

Điện thế làm việc:

Qua hai công thức cho thấy điện tích tụ nạp tỉ lệ thuận với điện thế vànăng lượng điện tụ nạp tỉ lệ thuận với bình phương của điện thế Tuy nhiên, takhông thể tăng điện thế nạp trên tụ lên quá cao vì khi điện thế đặt vào tụ tăngcao sẽ sinh ra một lực điện trường đủ mạnh làm cho các điện tử bị bức xạ thànhđiện tử tự do và sẽ có dòng điện chạy qua điện môi Lúc đó điện môi sẽ bị đánhthủng

Điện tạo ra điện trường đủ mạnh tạo ra dòng điện trong điện môi gọi là

điện thế đánh thủng (Breakdown Voltage) Do đó, khi sử dụng tụ điện đển nạp

vào và xả điện thì điện thế đặt vào tụ phải nhỏ hơn điện thế đánh thủng Trên

tụ điện người ta phải cho biết mức điện thế giới hạn của tụ điện gọi là điện thế

làm việc (working voltage) Điện thế làm việc phải nhỏ hơn điện thế đánh

thủng vài lần

Điện thế đánh thủng của điện môi tỉ lệ theo bề dày d của điện môi nênthường người ta chỉ cho trị số điện trường đánh thủng theo công thức:

E: điện trường (KV/cm)U: điện thế (KV)

d: bề dày điện môi (cm)

Điện trường đánh thủng của các chất điện môi thông dụng như sau:

Chất Điện trường đánh thủng E (kV/

cm)Không khí

khôParafinEbonitGiấy tẩm dầuGốm(Ceramic)Mica

32

200  250600

100  250

150  200500

Điện tích tụ nạp:

Nếu nối nguồn DC vào tụ với thời gian đủ dài thì tụ sẽ nạp đầy (hình 2.1).Điện tích tụ nạp được tính theo công thức:

Năng lượng tụ xả:

Sau khi tụ nạp đầy (hình 2.2), thì thấy bóng đèn sáng lên và sau một thờigian thì bóng đén tắt Điều này có dòng điện qua bóng đèn do tụ điện cungcấp Hiện tượng này được gọi là tụ xả điện

Dòng điện do tụ xả qua bóng đèn trong thời gian đèn sáng chính là nănglượng đã được nạp trong tụ điện và tính theo công thức:

Trong đó:

W: điện năng (Joule – J)C: điện dung (Farad – F)U: điện thế trên tụ (Volt – V)

1.2.2 Cấu tạo, ký hiệu, đợn vị tụï điện

a Cấu tạo

Tụ điện gồm có hai bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt song song nhau, ởgiữa là một lớp cách điện gôi là điện môi Chất cách điện thông dụng sẽ làmđiện môi trong tụ điện là: giấy, dầu, mica, gốm, không khí …

Chất cách điện được lấy làm tên gọi cho tụ điện

Thí dụ: tụ điện giấy, tụ điện dầu, tụ điện gốm, tụ điện không khí …

Hình 2.3 Cấu tạo tụ điện

b Ký hiệu

điện môi

bản cực

Hình 2.4 Ký hiệu tụ điện

c Đơn vị

Giá trị điện dung: Khả năng chứa điện của tụ điện được gọi là điện dung(viết tắt là C) Điện dung C của tụ điện tùy thuộc vào cấu tạo và được tínhbằng công thức :

Trong đó:

: Hằng số điện môi tùy thuộc chất cách điện

S: Diện tích bản cực (m2)d: Bề dầy lớp điện môi (m)Điện dung C có đơn vị là Farad Farad là một trị số điện dung rất lớn nêntrong thực tế chỉ dùng các ước số của Farad là:

-Microfarad – 1F = 10-6F

-Nanofarad – 1nF = 10-9F

-Picofarad – 1pF = 10-12F

Hằng số điện môi:

Hằng số điện môi của một số chất cách điện thông dụng để là tụ điện cótrị số như bảng sau:

Không khí khô

ParafinEbonitGiấy tẩm dầu

GốmMica

122,7 2,93,65,5

4  5

1.2.3 Các loại tụ điện

Tụ điện được chia làm hai loại chính là:

-Tụ điện có phân cực tính dương và âm, thường là tụ hóa

-Tụ điện không phân cực tính

a Tụ Oxid hóa:

Thường gọi là tụ hóa Tụ hóa có điện dung lớn từ 1F  10.000F là loạitụ có phân cực tính dương và âm

C=ε S d

F 1000

50VDC

+ -

+ -

+ -

Hình 2.5 Ký hiệu và hình dáng của tụ hóa

Tụ được chế tạo với bản cực nhôm làm cực dương có bề mặt hình thànhlớp oxid nhôm và lớp bọt khí có tính cách điện để làm chất điện môi Lớp oxidnhôm rất mỏng nên điện dung của tụ lớn Khi sử dụng phải lắp đúng cực tínhdương và âm, điện thế làm việc thường nhỏ hơn 500V

b Tụ gốm (Ceramic)

Tụ gốm có điện dung từ 1F đến 1F là loại tụ không có cực tính, điện thếlàm việc cao đến vài trăm Ohm Hình dáng tụ gồm có nhiều dạng và có nhiềucách ghi trị số điện dung khác nhau

Hình 2.6 Ký hiệu, hình dáng, cách đọc tụ gốm

Quy ước về sai số của tụ là:

Hình 2.7 Ký hiệu, hình dáng tụ giấy

d Tụ Mica

Hình 2.8 Hình dáng tụ Mica

Là loại tụ không có cực tính, điện dung từ vài pF đến vài trăm nF điện thếlàm việc rất cao đến trên 1000V

Tụ Mica giá thành cao hơn tụ gốm vì nó ít sai số, đáp tuyến cao tần tốt, độbền cao

Trên tụ Mica được sơn các chấm màu để chỉ thị số điện dung và cách đọcgiống như đọc trị số điện trở

.01 50V 50V 100 22nF 102J

1: Số thứ nhất 0: Số thứ hai 2: Số bội J: Sai số

Là loại tụ không có cực tính, có chất điện môi là các chất Polyester (PE),polystyrence (PS), điện dung từ vài trăm pF đến vài chục F, điện thế làm việccao đến hàng ngàn Volt.

Hình 2.9 Tụ màng mỏng

f Tụ Tang – tan

Là loại tụ có phân cực tính, điện dung có thể rất cao nhưng kích thước nhỏtừ 0,1F đến 100F, điện thế làm việc thấp khoảng vài chục Volt Tụ Tang –tan thường có dạng viên như hình 3.9

Hình 2.10 Tụ tang – tan

Các trị số điện dung tiêu chuẩn:

Tương tự như điện trở người ta chỉ chế tạo các tụ điện có các trị số điệndung theo tiêu chuẩn với các số thứ nhất và thứ hai như sau:

cực dương

Hình 2 11 Hình dáng tụ điện thông dụng

a Ứng dụng

Tụ dẫn điện ở tần số cao

Dung kháng của tụ tỉ lệ nghịch với tần số f của dòng điện theo công thức:

bị chặn lại, do đó, tín hiệu âm trầm chỉ đi vào loa trầm

Hình 2 12 Mạch lọc loa Treble dùng tụ

Tụ nạp xả điện trong mạch lọc:

Mạch nắn điện có tác dụng chỉ cho bán ký dương của dòng điện đi qua vàkhông cho bán kỳ âm đi qua Dòng điện qua tải có dạng là những bán kỳ dươnggián đoạn (hình 2.13a) Nếu có tụ C đặt song song với tải ở ngõ ra thì tụ sẽ nạpđiện khi điện thế tăng lên và xả điện khi điện thế giảm xuống làm cho dòngđiện được liên tục và giảm mức dợn sóng của dòng điện xoay chiều hình sin(hình 2.13b)

Lao trầm Loa bổng

Mạch nắn điện Uo Tải

nắn điện Tải

1.3 CUỘN CẢM (L)

1.3.1 Khái quát chung

a Khái niệm cuộn cảm

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử dùng chứa từ trường Cuộn cảm được cấu tạo bởi một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt Khi cho dịng điện qua cuộn, nĩ sinh

ra từ trường và chính từ trường này sẽ sinh ra cảm ứng để hãm lại biến thiên dịng điện trong cuộn

Khác với tụ điện cuộn cảm khơng phải là một thành phần quá quen thuộc trong các mạch điện tử Mặt khác, nĩ lại cịn là một thành phần rất rắc rối trong mạch điện tử Cuộn cảm cũng cĩ hai chân nhưng cả hai đều khơng phân cực và cắm chiều nào cũng được

Hình 3.1 Cuộn dây

b Nguyên lý làm việc

Đối với dịng điện một chiều (DC), dịng điện cĩ cường độ và chiều khơng đổi(tần số bằng 0) Cuộn dây hoạt động như một điện trở cĩ điện kháng gần bằngkhơng hay nĩi khác hơn cuộn dây nối đoản mạch Dịng điện trên cuộn dây sinh ramột từ trường (B) cĩ cường độ và chiều khơng đổi

Khi mắc điện xoay chiều (AC) với cuộn dây, dịng điện trên cuộn dây sinh ramột từ trường (B) biến thiên và một điện trường (E) biến thiên, nhưng luơn vuơnggĩc với từ trường Cảm kháng của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dịng xoaychiều

Cuộn cảm L cĩ đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch nguồn DC cĩ lẫn tạpnhiễu ở các tần số khác nhau tùy vào đặc tính cụ thể của từng cuộn dây, giúp ổnđịnh dịng, ứng dụng trong các mạch lọc tần số

1.3.2 Cấu tạo, ký hiệu, phân loại

a Cấu tạo

Cuộn dây là một dây dẫn điện có bọc bên ngoài lớp sơn cách điện – khácvới dây dẫn điện thông thường- thường được gọi là dây điện từ quấn nhiều vòngliên tiếp nhau trên một cái lõi

Lõi của cuộn dây có thể là một ống rỗng (lõi không khí) sắt bụi hay sắt lá.Tùy loại lõi, cuộn dây có các ký hiệu khác nhau

Cuộn dây lõi sắt lá dùng cho các dòng điện xoay chiều tần số thấp, lõi sắtbụi cho tần số cao và lõi không khí cho tần số rất cao.

Hình 3.2 Một số loại cuộn dây

Khi cuộn dây có lõi từ thì cường độ từ trường lớn hơn rất nhiều so với cuộndây không có lõi (lõi không khí) Tỉ số giữa từ trường khi có lõi và khi không cólõi là hệ số từ thẩm tương đối của vật liệu làm lõi ()

b Ký hiệu

c Phân loại cuộn cảm

+ Cuộn dây lõi khơng khí (air - core coils): Cuộn dây cĩ lõi bằng nhựa, gỗ

hay vật liệu khơng từ tính Cuộn dây lõi khơng khí cĩ hệ số tự cảm nhỏ (<1mH) vàthường được ứng dụng trong miền tần số cao (trong máy thu phát sĩng vơ tuyếnhay trong mạng anten) Do khơng tiêu hao năng lượng điện dưới dạng nhiệt nêncuộn dây lõi khơng khí cĩ hiệu suất cao

Hình 3.3 Cuộn cảm có lõi không khí

Lõi sắt lá Lõi sắt bụi

Lõi không khí

+ Cuộn dây lõi sắt bụi (Ferrit): Cĩ lõi là bột sắt nguyên chất trộn với chất

dính khơng từ tính Cuộn dây lõi sắt bụi cĩ hệ sĩ tự cảm lớn hơn so với cuộn dâylõi khơng khí phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn Thường được sử dụng ở khu vực tần sốcao và trung tần

Hình 3.4 Cuộn cảm có lõi Ferrit

Hình 3.5 Cuộn cảm có lõi sắt lá (Biến áp, biến thế)

1.3.3 Ứng dụng

a Bộ biến thế

Bộ biến thế là linh kiện dùng để tăng hoặc giảm điện thế (hay cường độ)của các dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số

Cấu tạo: Biến thế gồm có hai hay nhiều cuộn dây tráng sơn cách điện

quấn chung trên một lõi thép (mạch từ)

Hình 3.6 Cấu tạo và ký hiệu biến thế

Lõi của biến thế có thể là loại lá sắt, sắt bụi hay có trường hợp là lõikhông khí

Cuộn dây nhận dòng điện xoay chiều vào là cuộn sơ cấp L1, cuộn dây lấydòng điện xoay chiều ra là cuộn thứ cấp L2

Nguyên lý:

Khi cho dòng điện xoay chiều có điện thế U1 vào cuộn sơ cấp, dòng điện I1sẽ tạo ra từ trường biến thiên chạy trong mạch từ và sang cuộn dây thứ cấp,cuộn thứ cấp nhận được từ trường biến thiên sẽ làm cho từ thông qua cuộn dâythay đổi, cuộn thứ cấp cảm ứng cho ra dòng điện xoay chiều có điện thế là U2(hình 4.22)

Ở cuộn sơ cấp ta có:

Micro là loại linh kiện điện từ dùng để đổi chấn động âm thanh ra dòngđiện xoay chiều (còn gọi là tín hiệu xoay chiều) Micro còn có tên khác là linhkiện điện thanh dùng để đổi âm thanh ra dòng điện.

Hình 3.7 Cấu tạo Micro

Về cấu tạo, Micro gồm có một màn rung làm bằng Polystirol có gắn mộtống dây nhúng đặt nằm trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu

Khi có chấn động âm thanh đập vào màn rung của Micro thì cuộn dây sẽdao động trong từ trường của nam châm Lúc đó từ thông qua cuộn dây thay đổivà cuộn dây sẽ cảm ứng cho ra dòng điện xoay chiều Dòng điện xoay chiềunày do âm thanh tạo ra nên gọi là dòng điện âm tần

Dòng điện âm tần do Micro tạo ra có biên độ cao hay thấp tùy thuộc cườngđộ âm thanh tác động vào Micro lớn hay nhỏ, tần số của dòng điện cao haythấp tùy thuộc vào âm điệu bổng hay trầm

Micro có các đặc tính sau:

-Độ nhạy mV/bar ở tần số f = 1 kHz

-Dãy tần từ 50c/s  15 kHz

-Tổng trở: Micro có tổng trở thấp từ 200 đến 600, tổng trở cao từ 2kđến 20k

c Loa điện động

Loa là linh kiện điện từ dùng để đổi dòng điện xoay chiều ra chấn độngâm thanh Loa cũng được gọi là linh kiện điện thanh

Về cấu tạo, loa gồm có một nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường đều,một cuộn dây được đặt nằm trong từ trường của nam châm và cuộn dây đượcgắn dính với màng loa, màng loa có dạng hình nón làm bằng loại giấy đặc biệt.Cuộn dây có thể rung động trong từ trường của nam châm

Khi có dòng điện xoay chiều vào cuộn dây loa thì cuộn dây sẽ tạo ra từtrường tác dụng lên từ trường của nam châm vĩnh cửu sinh ra lực điện từ hút hayđẩy cuộn dây làm rung màn loa và tạo ra các chấn động âm thanh lan truyền

trong không khí Âm thanh do loa phát ra lớn hay nhỏ là do dòng điện xoaychiều vào cuộn dây mạnh hay yếu, âm điệu trầm hay bổng là do dòng điệnxoay chiều có tần số thấp hay cao.

Hình 3.8 Cấu tạo loa

Loa có các đặc tính sau:

-Tổng trở : thường là 4, 8, 16, 32

-Công suất định mức : từ vài trăm mW đến hàng trăm W

-Dãy tần làm việc:

 Loa trầm (woofer) : màng loa có khối lượng nặng và phát ra các âmtrầm tần số từ 20 Hz  1000 Hz

 Loa bổng (tweeter) dạng còi, màng kim loại chuyên phát ra âm bổng tầnsố từ 3 KHz  15KHz

 Loa trung bình (Mid Range) tròn hay dẹp Màng giấy phát ra các tần sốtừ 200 Hz  10KHz

d Rờ le (Relay)

Ứng dụng trong sản xuất thiết bị điện tử của cuộn cảm như Relay: nguyên lýhoạt động của Relay là biến đổi dịng điện thành từ trường thơng qua cuộn dây, từtrường đĩ tạo thành lực cơ học, thơng qua lực hút để thực hiện tác động về mặt cơkhí như đĩng hay mở cơng tắc (tiếp điểm), đĩng mở các hành trình của một thiết

bị tự động

Hình 3.9 Cấu tạo Rờ le

1.4 THẠCH ANH (TA)

1.4.1 Khái quát chung

Thạch anh là dạng tinh thể của silicon dioxide, SiO2 Thạch anh được sửdụng làm bộ cộng hưởng hiệu suất cao trong các bộ lọc và bộ dao động điện tử

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định tần số của bộ dao động là: Sự biến đổi

về nhiệt độ, sự biến đổi trong tải, cũng như thay đổi điện áp nguồn một chiều

Sự ổn định tần số của tín hiệu đầu ra cĩ thể được cải thiện rất nhiều bằng việclựa chọn đúng các thành phần được sử dụng trong mạch hồi tiếp cộng hưởng, baogồm cả bộ khuếch đại Đối với các mạch bình thường LC và RC thì độ ổn định bịgiới hạn

Để đạt được mức độ ổn định dao động cao, thạch anh được sử dụng làm thiết

bị xác định tần số để tạo ra một loại mạch dao động khác được gọi chung là QuartzCrystal Oscillator (XO)

Khi một điện áp nguồn được đặt lên một mảnh nhỏ tinh thể thạch anh, nĩ bắtđầu thay đổi hình dạng tạo ra một đặc tính được gọi là hiệu ứng Áp-điện Hiệu ứngáp-điện là tính chất của tinh thể, khi đĩ điện tích tạo ra lực cơ học bằng cách thayđổi hình dạng của tinh thể và ngược lại, lực cơ học được đặt lên tinh thể sẽ tạo rađiện tích

Thiết bị áp-điện cĩ thể xem như là bộ chuyển đổi (transducer) khi nĩ chuyểnđổi loại năng lượng này thành loại năng lượng khác (điện thành cơ hoặc cơ thànhđiện) Hiệu ứng áp-điện tạo ra các rung động cơ học hoặc dao động cĩ thể được sửdụng để thay thế mạch LC trong các bộ dao động trước đĩ

Nhiều loại tinh thể cĩ thể sử dụng làm bộ dao động nhưng thạch anh vẫnthường được sử dụng nhất, một phần là do độ bền cơ học lớn của nĩ

Tinh thể thạch anh sử dụng trong Quartz Crystal Oscillator là một mảnh rấtnhỏ, mỏng với hai bề mặt song song bọc kim loại để nối điện Kích thước vật lý và

độ dày của mảnh tinh thể thạch anh được kiểm sốt chặt chẽ vì nĩ ảnh hưởng đếntần số cuối cùng hoặc cơ bản của dao động

Sau khi cắt và định hình, tinh thể khơng thể được sử dụng ở bất kỳ tần số nàokhác Nĩi cách khác, kích thước và hình dạng của nĩ xác định tần số dao động cơbản của nĩ

Thạch anh là một vật chất cứng, trong suốt, cĩ trọng lượng riêng 2.649 kg/m3(1.531 oz/in3), nhiệt độ nĩng chảy ở 1750 °C (3182 °F) Thạch anh cĩ tính giịncao, tính dẻo thấp và đĩ cũng là một tính chất thuận lợi cho các ứng dụng vớichúng

Thạch anh được sử dụng chế tạo các thiết bị tạo ra xung nhịp để ứng dụngtrong ngành điện tử, cũng cĩ thể dùng để tạo các tần số mẫu để hiệu chỉnh cho cácdụng cụ âm nhạc

Cách kiểm tra thạch anh như thế nào

Khơng cĩ phương pháp đo nguội để kiểm tra thạch anh Chúng ta phải dùngphương pháp đo gián tiếp thơng qua những dao động mà thạch anh sinh ra trongmạch điện Để kiểm tra thạch anh được một cách chính xác nhất về tần số cộnghưởng của nĩ thì phải dùng máy hiện sĩng hoặc đồng hồ vạn năng điện tử cĩ thang

đo Hz với tổng trở đầu vào cao Khi quan sát trên màn hình hiển thị của đồng hồvạn năng hoặc máy hiện sĩng nếu hiển thị gần đúng với giá trị tần số ghi trên thânthạch anh thì thạch anh đĩ cịn tốt Các bạn cĩ thể xem video hướng dẫn cáchkiểm tra thạch anh của chúng tơi như ở dưới đây

1.4.2 Cấu tạo, ký hiệu, phân loại

a Cấu tạo

Các tinh thể thạch anh được làm từ mảnh thạch anh mỏng được gắn chặt vàđiều chỉnh giữa hai bề mặt kim loại song song Các bề mặt kim loại được nối điện.Kích thước vật lý và mật độ cũng như độ dày thạch anh được kiểm sốt chặt chẽbởi vì sự thay đổi trong hình dạng và kích thước trực tiếp tác động đến tần số daođộng Khi thạch anh được định hình và kiểm sốt, tần số được tạo ra là cố định, tần

số cơ bản khơng thể thay đổi thành các tần số khác

Thạch anh điện tử là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh được màiphẳng và chính xác Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện Hiệuứng này cĩ tính thuận nghịch Khi áp một điện áp vào 2 mặt của thạch anh, nĩ sẽ bịbiến dạng Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đĩ, nĩ sẽ phát ra điện áp

Như vậy nếu ta đặt một điện áp xoay chiều vào thì nĩ sẽ biến dạng theo tần sốcủa điện áp đĩ Khi thay đổi đến một tần số nào đĩ, thì nĩ sẽ cộng hưởng.Mạchtương đương của nĩ gồm một L và một C nối tiếp với nhau Cả cụm ấy song songvới một C khác và một R cách điện Tần số cộng hưởng của Thạch anh tùy thuộcvào hình dáng và kích thước của nĩ Mỗi tinh thể thạch anh cĩ 2 tần số cộnghưởng: tần số cộng hưởng nối tiếp, và tần số cộng hưởng song song Hai tần số nàykhá gần nhau và cĩ trị số khá bền vững, hầu như rất ít bị ảnh hưởng bởi các điềukiện mơi trường bên ngồi Ngồi ra, hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng rấtlớn, nên tổn hao rất thấp

b Ký hiệu (TA)

Thạch anh trên sơ đồ hoặc bo mạch in sẽ cĩ ký hiệu là TA, XT, OSC hoặc là

X, hoặc là Crystal Ký hiệu hình vẽ của nĩ trên sơ đồ như hình dưới đây:

Hình 4.1 Ký hiệu thạch anh

c Phân loại

Thạch anh ống 32768kHz hai chân 2x6mm (mini): Thường được sử dụng

trong các thiết bị đeo tay, đồng hồ đeo, các hệ thống thời gian thực

Thạch anh 2 chân vỏ sắt dán 49S SMD 6MHz 6M: Thường được sử dụng

trong các bo mạch xử lí tín hiệu số các bo mạch điện tử cơng nghiệp

Thạch anh nhật 3 chân sứ bĩng lưng gù chống ẩm 4.19MHz 4.19M 4.19:

Thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử dân dụng

Thạch anh 455E CRB-455E: Thường thấy trong cách mạch điều khiển từ xa

để mã hĩa các tín hiệu điều khiển hồng ngoại

1.4.3 Hình dáng, ứng dụng

a Hình dáng

Hình 4.2 Hình dáng thạch anh 2 chân, 3 chân

Hình 4.3 Hình dáng thạch anh dán SMD

b Ứng dụng

Mạch Dao động Thạch anh

Cho ra tần số rất ổn định, sử dụng rất nhiều trong các đồng hồ điện tử (nhưđồng hồ đeo tay, đồng hồ để bàn ), trong các thiết bị đo lường điện tử (tạo xungchuẩn), trong mạch đồng bộ màu của TV, VCR, trong các thiết bị tin học (máy vitính, các thiết bị nối với máy vi tính), trong các nhạc cụ điện tử như Pianođiện, organ

Mạch lọc tích cực dùng Thạch anh

Sử dụng nhiều trong các mạch khuếch đại trung tần của các máy thu thơng tinliên lạc, TV, Radio Ngày nay, mọi máy tính dù hiện đại nhất cũng vẫn sử dụngcác bộ dao động tinh thể để kiểm sốt các bus, xung nhịp xử lý

Hình 4.4 Hình dáng thạch 16Mhz trên mạch thực tế

Thạch anh trong điện tử đa phần để tạo ra tần số được ổn định vì tần

số của thạch anh tạo ra rất ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn là các mạch dao động RC….

Trong Vi điều khiển bắt buộc phải cĩ thạch anh (trừ các loại cĩ dao động

nội) vì xét chi tiết thì VDK cĩ CPU, timer,… CPU bao gồm các mạch logic và

mạch logic muốn hoạt động cũng cần cĩ xung clock, cịn timer thì gồm các dãy

FF cũng cần phải cĩ xung để đếm Tùy loại VDK mà bao nhiêu xung clock thìứng với 1 chu kì máy, và với mỗi xung clock VDK sẽ đi làm 1 cơng việc nhỏứng với lệnh đang thực thi

Để chạy các câu lệnh trong ic vi điều khiển, Bạn cần tạo ra xung nhịp.

Tần số xung nhịp phụ thuộc vào thạch anh gắn trên chân kết nối thạch anh của

vi điều khiển

Ví dụ nhỏ với thạch anh 12MHz, Bạn sẽ cĩ xung nhịp 1MHz, như vậy chu

kỳ lệnh sẽ là 1μs.s.

Hình 4.5 Sơ đồ mạch dao động sử dụng thạch anh

CHƯƠNG 2 LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BÁN DẪN RỜI RẠC VÀ ỨNG DỤNG

2.1 CHẤT BÁN DẪN ĐIỆN:

2.1.1 Chất bán dẫn thuần khiết:

Chất bán dẫn ( Semiconductor) là vật liệu có tính trung gian giữa cáchđiện và dẫn điện

Chất bán dẫn là một loại vật liệu cĩ điện trở cao hơn điện trở của các dây dẫntốt như đồng hoặc sắt, nhưng thấp hơn điện trở của các chất cách điện như cao suhoặc thuỷ tinh Hai loại vật liệu bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất là Germani(Ge) và Silic (Si).Tuy nhiên trong trạng thái tinh khiết của chúng, các chất nàykhơng thích hợp với việc sử dụng thực tế của các chất bán dẫn.Vì lý do này chúngphải được pha với chất phụ gia, đĩ là một lượng nhỏ của các tạp chất phải thêmvào để nâng cao cơng dụng thực tế của chúng

Các đặc tính của chất bán dẫn:

- Khi nhiệt độ của nĩ tăng lên, điện trở của nĩ giảm xuống

- Tính dẫn điện của nĩ tăng lên khi được trộn với các chất khác

- Điện trở của nĩ thay đổi khi cĩ tác dụng của ánh sáng, từ tính hoặc các ứngsuất cơ học

- Nĩ phát sáng khi đặt điện áp vào, v.v

-Chất bán dẫn thuần khiết gồm 02 loại cơ bản:

+Germani (Ge)

+Silic (Si)

2.1.2 Chất bán dẫn tạp

a Chất bán dẫn loại N: (Negative: âm)

Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết một lượng rất lớn các chất có cấutạo nguyên tử với 5 electron ở lớp ngoài cùng ( hóa trị 5) như chất Asenic hayPhốtpho Các nguyên tử của chất Phốtpho có 5 electron thì 4 electron sẽ liênkết với 4 nguyên tử của Si khác nhau, còn lại 1 electron thừa ra không liên kếtvới các lelectron của chất bán dẫn sẽ trở thành electron tự do

Như vậy, khi pha thêm 1 nguyên tử phốt pho sẽ có 1 electron tự do, phathêm càng nhiều nguyên tử phốt pho thì sẽ có càng nhiều electron tự do Chấtbán dẫn có electron tự do được gọi là chất bán dẫn loại N (loại âm).

b Chất bán dẫn loại P: (Positive: dương)

Nếu pha vào chất bán dẫn Si tinh khiết một lượng rất ít các chất có cấu tạonguyên tử với 3 electron ở lớp ngoài cùng như chất Indium hay Bo Các nguyêntử của chất Indium có 3 electron nên khi liên kết với 4 electron của 4 nguyên tử

Si khác nhau sẽ có một mối nối thiếu 1 electron, chỗ thiếu electron này gọi làlỗ trống Lỗ trống của mối nối thiếu electron sẽ dễ dàng nhận một electron tự

do

Hình 2.2 Chất bán dẫn loại P

Như vậy, khi pha thêm 1 nguyên tử chất Indium sẽ có 1 lỗ trống, pha thêmcàng nhiều nguyên tử chất Indium sẽ có càng nhiều lỗ trống Chất bán dẫn cólỗ trống gọi là chất bán dẫn loại P (loại dương)

Chất bán dẫn loại N còn gọi là chất bán dẫn loại âm, chất bán dẫn loại Pcòn gọi là chất bán dẫn loại dương Tuy nhiên nói như thế không có nghĩa làchất bán dẫn loại N hay P mang điện tích âm hay dương mà cả hai loại này ởtrạng thái bình thường đều trung hòa về điện Gọi là chất bán dẫn âm haydương là có ý nói khả năng cho ra electron tự do của chất N hay là khả năngnhận electron tự do của chất P

2.2 MẶT GHÉP P-N

2.2.1 Mặt ghép P-N khi chưa có điện áp ngoài

Khi cho hai đơn tinh thể chất bán dẫn tạp chất loại p và chất bán dẫn tạp chấtloại n tiếp xúc cơng nghệ với nhau ta thu được mặt ghép p-n Do cĩ sự chênh lệch

về nồng độ điện tử tự do giữa miền bán dẫn tạp chất loại n và miền bán dẫn tạpchất loại p nên tại nơi tiếp giáp giữa hai miền xảy hiện tượng chuyển động khuếchtán của các e tự do từ miền bán dẫn n sang miền bán dẫn p Quá trình chuyển độngkhuếch tán này làm hình thành nên lớp Ion âm bên phía miền bán dẫn p và lớp Iondương bên phía miền bán dẫn vùng Ion này nằm ở hai bên nơi tiếp giáp và đượcgọi là vùng nghèo (vùng này nghèo hạt mang điện tự do và cĩ điện trở lớn hơnnhiều cấp so với vùng cịn lại) Quá trình khuếch tán tiếp diễn cho tới khi lớp Ion

âm bên phía miền p đủ lớn để tạo ra lực đẩy đủ lớn ngăn trở khơng cho các ekhuếch tán từ miền n sang.

Bề rộng của vùng nghèo khi chưa cĩ điện áp ngồi là lo và điện áp tại vùngnghèo (điện áp giữa lớp iơn dương và lớp iơn âm) là Vtx chính Vtx là nguyên nhâncủa việc ngăn trở chuyển động khuếch tán của các e tự do từ miền n sang miền p(ngăn trở dịng điện chạy từ miền p sang miền n) Muốn cĩ dịng điện chạy qua tiếpgiáp p-n cần đặt tới nĩ một điện áp cĩ chiều và độ lớn thích hợp để tạo ra lực đủlớn giúp các e tự do vượt qua được sự cản trở của Vtx Ở điều kiện tiêu chuẩnngười ta đo được Vtx = 0.7 V với điốt làm từ Si và Vtx = 0.3 v với điốt làm từ Ge

2.2.2 Mặt ghép P-N khi có điện áp ngoài đặt vào

a Phân cực thuận cho Diode

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anot và điện áp âm (-) vào Catot, khi đĩdưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại

+ Khi điện áp chênh lệch giữa hai cực đạt 0,6V (với Diode loại Si) hoặc0,2V (với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng khơng =>Diode bắt đầu dẫn điện

+ Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dịng qua Diode tăng nhanh nhưngchênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode khơng tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V)

→ Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận <0,6V thì chưa cĩ dịng đi qua Diode, nếu áp phân cực thuận đạt 0,6V thì cĩ dịng

đi qua Diode sau đĩ dịng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫngiữ ở giá trị 0,6V

Hình 2.3 Phân cực thuận

b Phân cực ngược cho Diode

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Catot và nguồn (-)vào Anot, dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra vàngăn cản dịng điện đi qua mối tiếp giáp Diode cĩ thể chịu được điện áp ngượckhoảng 1000V thì diode bị đánh thủng

Hình 2.5 Cấu tạo và ký hiệu Diode

Trong vùng bán dẫn loại P có nhiều lỗ trống, trong vùng bán dẫn loại N cónhiều electron thừa Khi cả hai vùng này tiếp xúc nhau sẽ có một số electronvùng N qua mối nối và tái hợp với lỗ trống của vùng P

Khi chất bán dẫn đang trung hòa về điện mà vùng bán dẫn N bị mấtelectron (qua mặt nối sang vùng P) thì vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành cóđiện tích dương (ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng Nsang) thì vùng bán dẫn P gần mối nối trở thành có điện tích âm (ion âm) Hiệntượng này tiếp diễn tới khi điện tích âm của vùng P đủ lớn đẩy electron khôngcho electron từ vùng N sang P nữa

Sự chênh lệch điện tích ở hai bên mối nối như trên gọi là hàng rào điện áp

Hình 2.6a ký hiệu Diode bán dẫn Hình 2.6b ký hiệu Diode Zenner

Hình 2.6c ký hiệu Diode Phát quang (Led) Hình 2.6d ký hiệu Diode quang

c Phân loại Diode

+ Diod Zener:

- Cấu tạo:

Diode Zener có cấu tạo giống như Diode thường nhưng các chất bán dẫnđược pha tạp chất với tỉ lệ cao hơn Diode thường Diod zenerthường là loạisilicium

Hình 2.7 Ký hiệu hình dáng và đặc tinh của diod Zener

- Ứng dụng: mạch ổn áp

Diode Zener được dùng làm linh kiện ổn định điện áp trong các mạch cóđiện áp nguồn thay đổi

Trong mạch ổn áp đơn giản hình 5.10 thì điện áp ra trên tải UL = UZ là mộttrị số không đổi trong khi điện áp nguồn cung cấp UDC thay đổi

Điều kiện : UDC = (1,5 ÷ 2) U Z

Hình 2.8 Mạch ổn áp đơn giản.

+ Diod quang (photo Diod):

- Cấu tạo:

Diode quang có cấu tạo giống như Diode thường nhưng vỏ bọc cách điệncó một phần là kính hay thủy tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngoài chiếuvào mối nối P – N

- Đặc tính:

Mối nối P – N phân cực ngịch khi được chiếu sáng vào mạch tiếp giáp sẽphát sinh hạt tải thiểu số qua mối nối và dòng điện biến đổi một cách tuyến

Z.15 N P

Trị số điện trở của photo Diode trong trường hợp được chiếu sáng và bị chetối.

-Khi bị che tối : Rnghịch = vô cực ôm ; Rthuận = rất lớn

-Khi chiếu sáng : Rnghịch = 10 k  100k ; Rthuận = vài trăm ôm

Diode quang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động điều khiểntheo ánh sáng, báo động cháy…

Hình 2.9 Ký hiệu, hình dáng và đặc tính của diod quang.

+ Diode phát quang: Led (Light Emitting Diod)

Thông thường dòng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dướidạng nhiệt Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như (GaAs) khi có dòng điện đi quathì có hiện tượng bức xạ quang (phát ra ánh sáng) Tùy theo chất bán dẫn màánh sáng phát ra có màu khác nhau Dựa vào tính chất này người ta chế tạo racác loại Led có màu khác nhau

Led có điện áp phân cực thuận cao hơn Diode nắn điện nhưng điện ápphân cực ngược cực đại thường không cao

- Phân cực thuận : UD = 1,4V  1,8V (Led đỏ)

UD = 2V  2,5V (Led vàng)

UD = 2V  2,8V (Led xanh lá)

ID = 5mA  20mA (thường chọn 10mA)Led thường đựơc dùng trong các mạch báo hiệu, chỉ thị trạng thái củamạch như báo nguồn, trạng thái thuận hay ngược

Hình 2.10 Ký hiệu, hình dáng và ứng dụng của led.

+ Diode tách sóng:

Diode tách sóng là loại Diode làm việc với dòng điện xoay chiều có tần sốcao, có dòng điện chịu đựng nhỏ(IDmax = vài chục mA) và điện áp ngược cực đạithấp (URmax = vài chục V) Để làm việc ở tần số cao Diode tách sóng phải cóđiện dung ký sinh thật nhỏ nên mối nối P – N có điện tích tiếp giáp rất nhỏ.Diode tách sóng thường là loại Ge.

Diode tách sóng ký hiện như Diode thường nhưng vỏ cách điện bên ngoàithường là thủy tinh trong suốt

Hình 2.11 Ký hiệu, hình dáng của diode tách sóng.

+ Diode biến dung:

Diode biến dung là loại Diode có điện dung ký sinh thay đổi theo điện ápphân cực

Trong phần II mục 1 nói về cấu tạo của Diode thì ở tại mối nối P – N cóhàng rào điện áp làm cho electron của vùng N không sang được vùng P.Khoảng cách này coi như một lớp cách điện có tác dụng như điện môi trong tụđiện và hình thành tụ điện ký sinh ký hiệu CD Điện dung CD có trị số được tínhtheo công thức:

Trong đó d là bề dày điện môi sẽ thay đổi theo điện áp UD

Ký hiệu:

 : hằng số điện môi

S : tiết diện mối nối

d : bề dày lớp cách điện

Khi Diode được phân cực thuận thì lỗ trống và electron ở hai lớp bán dẫn

bị đẩy lại gần nhau và làm thu hẹp bề dày cách điện d nên điện dung CD đượctăng lên Khi Diode được phân cực ngược thì lỗ trống và electron bị kéo ra xalàm tăng bề dày cách điện d nên điện dung CD bị giảm xuống

Diode biến dung được sử dụng như một biến đổi (bằng cách thay đổi điệnáp phân cực) để thay đổi tần số của mạch cộng hưởng

2.3.2 Đặc tuyến Volt-Ampere và các thơng số cơ bản Diode

a Đặc tuyến Volt-Ampere

CD = 

S d

N P

C D

Đặc tuyến Volt-Ampere của Diode là đồ thị mơ tả quan hệ giữa dịng điện quađiốt theo điện áp UAK đặt vào nĩ Cĩ thể chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:

Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V > 0 mơ tả quan hệ dịng áp khi điốt phân cực thuận

Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V< 0 mơ tả quan hệ dịng áp khi điốt phân cực nghịch

(U AK lấy giá trị 0,7V chỉ đúng với các điốt Si, với điốt Ge thơng số này khác)

Khi điốt được phân cực thuận và dẫn điện thì dịng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở của mạch ngồi (được mắc nối tiếp với điốt) Dịng điện phụ thuộc rất

ít vào điện trở thuận của điốt vì điện trở thuận rất nhỏ, thường khơng đáng kể so với điện trở của mạch điện

Hình 2.12 Đặc tuyến Volt-Ampere của một điốt bán dẫn lý tưởng

2.3.3 Ứng dụng của Diode

a Mạch nắn điện bán kỳ:

Tạo mạch điện như sơ đồ hình 2.13 Biến thế t là bộ giảm áp đổi nguồnxoay chiều 220V xuống trị số thích hợp

Khi cuộn thứ cấp cho ra bán kỳ dương thì Diode D được phân cực thuậnnên dẫn điện, dòng điện IL qua điện trở tải RL cũng có trị số biến thiên theo bánkỳ dương của nguồn U2 và cho ra điện áp trên tải UL dạng bán kỳ dương gầnbằng U2

Khi cuộn thứ cấp cho ra bán kỳ âm thì Diode D được phân cực ngược nênkhông dẫn điện Lúc đó, không có dòng điện chạy qua Diode IL = 0 và UL = 0.Như vậy, dòng điện qua tải IL và điện áp ra trên tải UL chỉ còn lại có bánkỳ dương, do đó, mạch điện được gọi là mạch nắn điện một bán kỳ

Hình 2.13 là sơ đồ mạch và đường biểu diễn điện áp U2 và dòng tải IL vàđiện áp tải UL theo thời gian

b Mạch nắn điện chu kỳ hay toàn kỳ có điểm giữa:

Trong mạch như sơ đồ hình 2.14, biến áp có cuộn thứ cấp ba điểm, điểmgiữa chia cuộn thứ cấp ra hai phần đều nhau Khi điểm giữa nối xuống điểmchung 0V (mass) thì điện áp của hai điểm A và B là hai điện áp đảo pha nhau

Hình 2.14

Khi A có bán kỳ dương, Diode DA được phân cực thuận nên dẫn điện vàcho ra trên tải dòng điện IL tăng theo bán kỳ dương Lúc đó, B có bán kỳ âm,Diode DB được phân cực ngược nên ngưng dẫn

Khi A có bán kỳ âm, Diode DA được phân cực ngược nên ngưng dẫn Lúcđó, B có bán kỳ dương Diode DB được phân cực thuận nên dẫn điện và cho ratrên tải dòng điện IL tăng theo bán kỳ dương

Như vậy, hai điện áp tại A và B là hai điện áp đảo pha nhau nên hai Diode

DA và DB sẽ luân phiên dẫn điện và cho trên tải những bán kỳ dương liên tục

B U~

Hình 2.14 là sơ đồ mạch, đường biển diễn điện áp UA – UB, dòng điện tải IL vàđiện áp trên tải UL theo thời gian.

c Mạch nắn điện cầu – mạch cầu:

Tạo mạch điện như sơ đồ hình 2.15 Biến thế t là bộ giảm áp đổi nguồnxoay chiều 220V xuống trị số thích hợp

Khi A có bán kỳ dương, Diode D1 và D2 được phân cực thuận nên dẫn điệnvà cho ra dòng điện IL trên tải tăng theo bán kỳ dương Lúc đó, B có bán kỳ âm,Diode D2 và D3 được phân cực ngược nên ngưng dẫn

Khi A có bán kỳ âm, Diode D1 và D2 được phân cực ngược nên ngưng dẫn.Lúc đó, B có bán kỳ dương Diode D3 và D2 được phân cực thuận nên dẫn điệnvà cho ra dòng điện IL trên tải tăng theo bán kỳ âm

Như vậy, hai điện áp tại A và B là hai điện áp đảo pha nhau nên bốnDiode D1, D2, D3, và D4 sẽ luân phiên dẫn điện từng đôi một và cho trên tảinhững bán kỳ dương liên tục Hình 2.15 là sơ đồ mạch, đường biển diễn điện áp

UA – UB, dòng điện tải IL và điện áp trên tải UL theo thời gian

Hình 2.15

2.4 TRANSISTOR CÔNG NGHỆ LƯỠNG CỰC (BJT)

2.4.1 Cấu trúc, nguyên lý làm việc, ký hiệu

a Cấu tạo Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp

P-N , nếu ghép theo thứ tự PP-NP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự P-NPP-N

ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với haiDiode đấu ngược chiều nhau

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và cĩ nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngồi được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E,

và cực thu hay cực gĩp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C cĩ cùng loại