Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính): Phần 1 do CĐ nghề Vĩnh Long biên soạn nhằm trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về tổng quan tín hiệu và truyền tin, linh kiện thụ động, linh kiện tích cực. Mời các bạn tham khảo!
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH VĨNH LONG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số 171 /QĐ – CĐNVL ngày 14 tháng năm 2017 Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề Vĩnh Long) (Lưu hành nội bộ) NĂM 2017 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tác giả biên soạn: ThS Trương Nguyễn Thịnh Cương GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NĂM 2017 LỜI MỞ ĐẦU Nhầm đáp ứng nhu cầu dạy học học sinh trường trung cấp nghề Vĩnh Long Nay tơi biên soạn giáo trình kỹ thuật điện tử Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử, biên soạn dựa sở chương trình khung tổng cục dạy nghề Nội dung giáo trình gồm Mỗi học trình kiến thức nhất, thông dụng nhầm tạo điều kiện tốt để người học dể tiếp thu vận dụng kiến thức vào mơn học sau chương trình trung cấp nghề kỹ thuật lắp ráp sửa chữa máy tính Giáo trình ngồi việc vận dụng vào nghề kỹ thuật lắp ráp sửa chữa máy tính, cịn nguồn tài liệu tham khảo cho học viên muốn tìm hiểu lĩnh vực điện tử Mặc dù cố gắng, trình biên soạn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp học viên để giáo trình ngày hồn thiện tốt Xin chân thành cám ơn! Tác giả MỤC LỤC BÀI TỔNG QUAN .1 Các đại lượng .1 1.1 Khái niệm tín hiệu 1.2 Các tính chất tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t 1.3 Các tính chất tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian τ .1 1.4 Dải động tín hiệu 1.5 Thành phần chiều xoay chiều tín hiệu 1.6 Các thành phần chẵn lẻ tín hiệu 1.7 Thành phần thực ảo tín hiệu hay biểu diễn phức tín hiệu hay biểu diễn phức tín hiệu 2 Tín hiệu truyền tin 2.1 Thông tin di động mặt đất: .3 2.2 Thông tin di động hàng hải: 2.3 Thông tin di động hàng không: 2.4 Thông tin vệ tinh Bài LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Điện trở 1.1 Cấu tạo kí hiệu qui ước 1.2 Các tiêu kỹ thuật .8 1.3 Quy luật màu, mã kí tự biểu diễn trị số điện trở .9 1.4 Cách đọc trị số điện trở màu 10 Tụ điện 11 2.1 Cấu tạo 11 2.2 Các tiêu kỹ thuật 11 Cuộn dây 15 3.1 Cấu tạo 15 3.2 Các đại lượng đặt trưng cho cuộn dây 15 3.3 Cách đọc trị số điện cảm theo màu 16 Biến áp 17 4.1 Cấu tạo 17 4.2 Nguyên lý hoạt động biến áp 18 4.3 Công suất biến áp .18 Câu hỏi ôn tập .19 Bài LINH KIỆN TÍCH CỰC 20 1.1 Chất bán dẫn N .21 1.2 Chất bán dẫn P 21 Diode .22 2.1 Cấu tạo Diode, nguyên lý, đặc tuyến diode .22 2.2 Ứng dụng diode 25 Transistor lưỡng cực BJT 26 3.1 Cấu tạo, nguyên lý, phân cực BJT 26 3.2 Ứng dụng BJT 30 Transistor MOSFET 30 4.1 Cấu tạo, nguyên lý, đặc tuyến JFET 30 4.2 Ứng dụng 32 Transistor trường MOSFET 33 5.1 Cấu tạo, nguyên lý, đặc tuyến MOSFET 33 5.2 Ứng dụng 35 Câu hỏi ôn tập .36 Cho biết chất bán dẫn P gì?Bài MẠCH KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ 36 Mạch khuếch đại E chung(CE: Common Emitter) .37 1.1 Sơ đồ mạch điện 37 1.2 Tính tốn phân cực 37 1.3 Tính cơng suất khuếch đại độ lợi .38 Mạch khuếch C chung (CC: Common Collector) 39 2.1 Sơ đồ mạch .39 2.2 Tính toán phân cực (học sinh xem lại mục 1.2) .40 2.3 Tính cơng suất khuếch đại độ lợi .40 Mạch khuếch đại cực B chung(CB: Common Base) 41 3.1 Sơ đồ mạch .41 3.2 Tính tốn phân cực(xem lại mục 1.2) .41 3.3 Tính cơng suất khuếch đại độ lợi .41 Câu hỏi ôn tập .42 Bài MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 43 Mạch khuếch đại đẩy kéo 43 1.1 Những vấn đề chung tầng khuếch đại công suất đẩy kéo 43 1.2 Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo hoạt động chế độ B 44 1.3 Phân tích mạch điện 45 Mạch khuếch đại OCL 46 2.1 Sơ đồ mạch điện: 47 2.2 Tính tốn công suất 47 2.3 Mạch ứng dụng .49 Mạch khuếch đại OTL 50 3.1 Sơ đồ mạch điện .51 3.2 Tính tốn cơng suất 51 3.3 Mạch ứng dụng thực tế 52 Câu hỏi ôn tập .53 BÀI MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 54 Vi mạch thuật toán .54 1.1 Khái niệm chung 54 1.2 Mạch khuếch đại đảo 54 1.3 Mạch khuếch đại không đảo 55 1.4 Mạch cộng 56 1.5 Mạch trừ 58 Câu hỏi ôn tập .59 Bài THYRISTOR .60 SCR (Thyristor – Silicon Controlled Rectifier) 60 1.1 Cấu tạo – Ký hiệu 60 1.2 Nguyên lý hoạt động 61 1.3 Đặc tuyến Volt-Ampere SCR 62 1.4 Các thông số SCR 62 1.5 Ứng dụng .63 DIAC (Diode AC Semiconductor Switch) 66 2.1 Cấu tạo – ký hiệu 66 2.2 Nguyên lý hoạt động 66 2.3 Ứng dụng .67 TRIAC (Triod AC Semiconductor Switch) 67 3.1 Cấu tạo – ký hiệu 67 3.2 Nguyên lý hoạt động 68 3.3 Đặc tính 69 3.4 Các cách kích Triac 69 3.5 Ứng dụng 70 Câu hỏi ôn tập .70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 BÀI TỔNG QUAN A MỤC TIÊU: - Trình bày đại lượng; - Nhận biết tín hiệu, dạng tín hiệu; - Tính cẩn thận, tỉ mỉ công việc B NỘI DUNG: Các đại lượng 1.1 Khái niệm tín hiệu Từ tín hiệu có nguồn gốc từ tiếng Latin: signum dùng để vật thể, dấu hiệu, phần tử ngôn ngữ hay biểu tượng thừa nhận để thể tin tức Khái niệm tín hiệu: biểu vật lý tin tức mà mang từ nguồn tin đến nơi nhận tin Phương cách biểu diễn tín hiệu: tín hiệu điện: dịng điện hay điện áp 1.2 Các tính chất tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t Tính tiền định :tín hiệu mơ tả hàm cụ thể Tính tuần hồn :có lặp lại sau khoảng thời gian định Tính nhân : khơng có tín hiệu xuất trước thời điểm t=0; 1.3 Các tính chất tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian τ Độ dài tín hiệu khoảng thời gian tồn (từ lúc bắt đầu xuất đến lúc đi) Độ dài mang ý nghĩa khoảng thời gian mắc bận với tín hiệu mạch hay hệ thống điện tử Nếu tín hiệu s(t) xuất lúc t o có độ dài τ giá trị trung bình s(t), ký hiệu s(t) xác định bởi: 1.4 Dải động tín hiệu Là tỉ số tín giá trị lớn nhỏ công suất tức thời tín hiệu.Nếu tính theo đơn vị logarit(dexiben ),dãi động định nghĩa : Thông số đặc trưng cho khoảng cường độ hay khoảng độ lớn tín hiệu tác động lên mạch hệ thống điện tử 1.5 Thành phần chiều xoay chiều tín hiệu Một tín hiệu s(t) ln phân tích thành hai thành phần chiều xoay chiều cho: với s ~ thành phần biến thiên theo thời gian s(t) có giá trị trung bình theo thời gian s = thành phần cố định theo thời gian (thành phần chiều) theo cơng thức trị trung bình tín hiệu ta có Lúc : 1.6 Các thành phần chẵn lẻ tín hiệu Một tín hiệu s(t) ln phân tích cách khác thành hai thành phần chẵn lẻ xác định sau : Từ suy : 1.7 Thành phần thực ảo tín hiệu hay biểu diễn phức tín hiệu hay biểu diễn phức tín hiệu Một tín hiệu s(t) biểu diễn tổng quát dạng số phức : Trong phần thực thành phần ảo Theo định nghĩa ,lượng liên hiệp phức Khi thành phần thực ảo 2 Tín hiệu truyền tin Gần ,thông tin di đông trở thành ứng dụng lĩnh vực thông tin vô tuyến Phát triển thông tin di động bắt đầu phát minh thí nghiệm sóng điện từ Hertz điện báo vô tuyến Marconi vào thời kỳ đầu phát minh thông tin vơ tuyến ,nó sử dụng dịch vụ vận tải an toàn đường biển để điều khiển tàu Về sau gồm có thơng tin vơ tuyến di động mặt đất, thông tin vô tuyến di động hàng hải, thông tin vô tuyến di động hàng khơng Thơng tin vơ tuyến di động đóng vai trị quan trọng dịch vụ viễn thơng Các dịch vụ thông tin vô tuyến phát triển cách nhanh chóng phân chia chúng thành dịch vụ viễn thông công cộng cho thông tin dùng riêng 2.1 Thông tin di động mặt đất: Hình 0.1Thơng tin di động mặt đất Thơng tin di động mặt đất thường phân nhóm thành hệ thống cơng cộng dùng riêng Hệ thống cơng cộng có nghĩa hệ thống thơng tin truy nhập tới mạng điện thoại chuyển mạch cơng cộng (PSTN), có điện thoại xe cộ,điện thoại không dây,chuông bủ túi hệ thống dùng riêng hai loại hệ thống Hệ thống thứ hệ thống dịch vụ công cộng chẳng hạn cảnh sát cứu hoả ,cấp cứu ,điện lực giao thông.Hệ thống thứ hai dùng cho cá nhân hay cơng ty.ở đây,ngồi dịch vụ kinh doanh sử dụng sóng vơ tuyến dành riêng cịn hệ thống MCA hệ thống kinh tế truy nhập đa kênh ,sử dụng kênh vô tuyến thông tin vô tuyến nội công ty hay cá nhân chẳng hạn máy đàm vơ tuyến nghiệp dư.Ngồi dịch vụ kể cịn có dịch vụ thông tin di động mặt đất khác xuất chng bỏ túi có hình ,đầu cuối xa đặc tính thơng tin di động trình bày bảng 1.2 Bảng 1.2 Các đặc tính dịch vụ thơng tin di động mặt đất 2.2 Thơng tin di động hàng hải: Hình: Thơng tin di động hàng hải bị thiếu điện tử trở thành lỗ trống (mang diện dương) gọi chất bán dẫn P(Positive: dương) Hình 2.3 Diode 2.1 Cấu tạo Diode, nguyên lý, đặc tuyến diode + Cấu tạo: Khi tinh thể bán dẫn Silicium hay Germanium pha để trở thành vùng bán dẫn loại N (pha phosphor) vùng bán dẫn loại P (pha indium) tinh thể bán dẫn hình thành mối nối P – N Ở mối nối có nhạy cảm tác động điện, quang, nhiệt Hình 2.4a Hình 2.4b Hình 2.4c Trong vùng bán dẫn loại P có nhiều lổ trống, vùng bán dẫn N có nhiều Electron thừa Khi hai vùng tiếp xúc với có số Electron vùng N qua mối nối tái hợp với lổ trống vùng P Khi hai chất bán dẫn trung hoà điện mà vùng bán dẫn N bị electron (qua mặt nối sang vùng P) vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành điện tích dương (ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng N sang) vùng bán dẫn P gần mối nối trở thành có điện tích âm (ion âm) Hiện tượng tiếp diễn tới điện tích âm vùng P đủ lớn đẩy electron không cho electron từ vùng N sang P Sự chênh lệch điện tích hai bên mối nối gọi hàng rào điện + Ký hiệu – hình dạng 22 + Nguyên lý hoạt động Diode - Phân cực ngược Diode Hình 2.6a Hình 2.6b Dùng nguồn điện nối vào cực âm nguồn vào chân P diode cực dương nguồn vào chân N diode Lúc đó, điện tích âm nguồn hút lổ trống vùng P điện tích dương nguồn hút electron vùng N làm cho lổ trống electron hai bên mối nối xa nên tương tái hợp electron lổ trống khó khăn Tuy nhiên trường hợp có dịng điện nhỏ qua diode từ vùng N sang vùng P gọi dòng điện rỉ trị số khoảng A Hiện tượng giải thích chất bán dẫn P có số electron chất bán dẫn N có số lổ trống gọi hạt tải thiểu số, hạt tải thiểu số sinh tượng tái hợp tạo dòng điện rỉ Dòng điện rỉ gọi dòng điện bảo hồ nghịch IS Do dịng điện rỉ có trị số nhỏ nên ta coi diode không dẫn điện phân cực ngược 23 - Phân cực thuận Diode Dùng nguồn điện DC nối cực dương nguồn vào chân P cực âm nguồn vào chân N diode Hình 2.7a Hình 2.7b Lúc điện tích dương nguồn đẩy lổ trống vùng P điện tích âm nguồn đẩy electron vùng N làm cho electron lổ trống lại gần mối nối lực tĩnh điện đủ lớn electron từ N sang mối nối qua P tái hợp với lổ trống Khi vùng N electron trở thành mang điện tích dương vùng N kéo điện tích âm từ cực âm nguồn lên chổ, vùng P nhận electron trở thành mang điện tích âm cực dương nguồn kéo điện tích âm từ vùng P Như vậy: ta có dịng điện tử chạy liên tục từ cực âm nguồn qua diode từ N sang P cực dương nguồn, nói cách khác có dịng điện qua diode theo chiều từ P sang N + Đặc tuyến diode: Is: dòng bão hòa nghịch V: Điện ngưỡng VB: Điện đánh thủng Đầu tiên phân cực thuận diode, tăng VDC từ lên, VD = V diode bắt đầu có dịng qua V gọi điện thềm (điện ngưỡng, điện mở) có trị số phụ thuộc chất bán dẫn Sau VD vượt qua V dịng điện tăng theo hàm số mũ tính theo cơng thức: V D I = I (e 26mV − 1) D S ID VB IS V VD Hình: Đặc tuyến volt – Ampe diode 24 Phân cực thuận: Phân cực nghịch: VD> => e VD< => e VD 26mv VD 26mv VD 26mv >> => ID = IS e ID = -IS Dấu trừ (-) chiều dòng điện qua diode phân cực nghịch ngược với chiều dòng điện qua diode phân cực thuận Không phâncực: VD = => e VD 26mv = => ID = 2.2 Ứng dụng diode Nắn điện, tách sóng, ổn áp, + Mạch nắn điện bán kỳ Hình 2.8 Biến T giảm áp đổi nguồn điện xoay chiều 220v xuống trị số thích hợp Khi cuộn thứ cấp cho bán kỳ dương diode D phân cực thuận nên dẫn điện IL qua điện trở tải RL có trị số biến thiên theo bán kỳ dương nguồn V2 cho điện áp tải VL dạng bán kỳ dương gần V2 Khi cuộn thứ cấp cho bán kỳ âm diode D phân cực ngược nên khơng có dẫn điện Khơng có dịng điện chạy qua diode nên IL = VL = Như dòng điện qua tải IL điện áp tải VL cịn lại có bán kỳ dương, mạch điện gọi mạch nắn điện bán kỳ + Mạch nắn điện chu kỳ hay tồn kỳ 25 Hình 2.9 Biến có cuộn thứ cấp ba điểm, điểm chia cuộn thứ cấp hai phần dều Khi điểm nối xuống điểm chung 0V (mass) điện áp hai điểm A B hai điện áp đảo pha Khi A có bán kỳ dương, Diode DA phân cực thuận nên dẫn điện cho tải dòng điện IL tăng theo bán kỳ dương Lúc đó, B có bán kỳ âm, Diode DD phân cực ngược nên ngưng dẫn Khi A có bán kỳ âm, Diode DA phân cực ngược nên ngưng dẫn Lúc B có bán kỳ dương diode DB phân cực thuận nên dẫn điện cho dòng tải dòng điện IL tăng theo bán kỳ dương Như vậy, hai điện áp A B hai điện áp đảo pha nên hai diode DA DB luân phiên dẫn điện cho tải bán kỳ dương liên tục + Mạch nắn điện tồn kỳ dùng cầu diode Hình 2.10 + Xác định hư hỏng diode Sử dụng đồng hồ VOM, giai đo x1 - Đo hai lần thuận – nghịch: - Một lần kim lên, lần kim không lên: Diode tốt - Kim lên số 0: Diode nối tắt - Kim không nhảy lên: Diode bị đứt - Kim lên gần (hoặc cách ít): Diode bị rĩ Transistor lưỡng cực BJT 3.1 Cấu tạo, nguyên lý, phân cực BJT + Cấu tạo Transistor linh kiện bán dẫn gồm có lớp bán dẫn tiếp giáp tạo thành hai mối nối P – N Tuỳ theo cách xếp thứ tự vùng bán dẫn người ta chế tạo hai loại transistor PNP NPN Hình: Cấu tạo transistor - Cực phát E (Emitter) 26 - Cực thu C (Collector) - Cực B (Base) Ba vùng bán dẫn nối chân gọi cực E, C, B Cực phát E cực thu C chất bán dẫn kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng thể hốn đổi Để phân biệt với loại transistor khác, loại PNP NPN gọi transistor lưỡng nối viết tắc BJT (Bipolar Junction Transistor) + Ký hiệu, hình dáng Ký hiệu: Hình: Ký hiệu transistor Để phân biệt hai loại transitor NPN PNP người ta dùng ký hiệu mũi tên cực E để chị chiều dịng điện IE Hình dáng Transistor cơng suấtHình: nhỏ Transistor cơng suất lớn Transistor cơng suất lớn ( Con sị) Các hình dạng transistor + Nguyên lý hoạt động transistor, phân cực BJT - Xét transistor loại NPN - Thí nghiệm 1: Hình 4.4 Cực E nối vào cực âm, cực C nối vào cực dương nguồn DC, cực B để hở Trường hợp điện tử vùng bán dẫn N cực E C, đo tác dụng lực tĩnh điện bị chuyển theo hướng từ cực E cực C Do cực B để hở nên điện tử từ vùng bán dẫn N cực E sang vùng bán dẫn P cực B nên 27 tượng tái hợp điện tử lỗ trống khơng có dịng điện qua transistor - Thí nghiệm : Hình 4.5 Làm giống thí nghiệm nối cực B vào điện áp dương cho: VB > VE VB < VC Trường hợp hai vùng bán dẫn P N cực B cực E giống diode (gọi diode BE) phân cực thuận nên dẫn điện, điện tử từ vùng bán dẫn N cực E sang vùng bán dẫn P cực B để tái hợp với lỗ trống Khi vùng bán dẫn P cực B nhận thêm điện tử nên có điện tích âm Cực B nối vào điện áp dương nguồn nên hút số điện tử vùng bán dẫn P xuống tạo thành dòng điện IB Cực C nối vào điện áp dương cao nên hút hầu hết điện tử vùng bán dẫn P sang vùng bán dẫn N cực C tạo thành dòng điện IC Cực E nối vào nguồn điện áp âm nên bán dẫn N bị điện tử bị hút điện tử từ nguồn âm lên hết chỗ tạo thành dòng điện IE Chiều mũi tên transistor chiều dòng điện tử di chuyển, dòng điện qui ước chạy ngược dòng điện tử nên dịng điện IB IC từ ngồi vào transistor, dòng IE từ transistor Số lượng điện tử bị hút từ cực E chạy sang cực B cực C nên dòng điện IB IC chạy sang cực E Tacó: IE = IB + IC - Trạng thái phân cực thuận cho hai mối nối: Về cấu tạo trnsistor NPN xem hai diode ghép ngược Transistor dẫn điện cung cấp điện áp Lúc đó, diode BE phân cực thuận diode BC phân cực ngược - Xét transistor loại PNP - Thí nghiệm 3: 28 Đối với transistor PNP điện áp nối vào chân ngược lại với transistor NPN Hạt tải di chuyển transistor PNP điện tử xuất phát từ cực E transistor PNP hạt tải di chuyển lỗ trống xuất phát từ cực E Transistor PNP có cực E nối vào cực dương, cực C nối vào cực âm nguồn DC, cực B để hở Trường hợp lỗ trống vùng bán dẫn P cực E cực C, tác dụng lực tĩnh điện, bị di chuyển theo hướng từ cực E cực C Do cực B để hở nên lỗ trống từ vùng bán dẫn P cực E sang vùng bán dẫn N cực B nên khơng có tượng tái hợp lỗ trống điện tử khơng có dịng điện qua transistor - Thí nghiệm : Nối cực B vào điện áp âm cho VBVC Trong trường hợp hai vùng bán dẫn P N cực E cực B giống diode (gọi diode BE) Được phân cực thuận nên dẫn điện, lỗ trống từ vùng bán dẫn P cực E sang vùng bán dẫn N cực B để tái hợp với điện tử Khi vùng bán dẫn N cực B có thêm lỗ trống nên có điện tích dương Cực B nối vào điện áp âm nguồn nên hút số lỗ trống vào vùng bán dẫn N xuống tạo thành dòng điện IB Cực C nối vào điện áp âm cao nên hút hầu hết lỗ trống vùng bán dẫn N sang vùng bán dẫn P cực C tạo thành dòng điện IC Cực E nối vào nguồn điện áp dương nên vùng bán dẫn P bị lỗ trống hút lỗ trống từ nguồn dương lên chổ tạo thành dòng điện IE Hai mũi tên transitor chiều lỗ trống di chuyển, dòng lỗ trống chạy ngược chiều dịng điện tử nên dịng lỗ trống có chiều chiều với dòng qui ước, dòng điện IB Ic từ transitor ra, dòng điện IE từ vào transistor Số lượng lỗ trống bị hút từ cực E chạy qua cực B cực C nên dòng điện IB IC từ cực E chạy qua Tacó : IE = IB + IC - Trạng thái phân cực thuận cho hai mối nối: 29 Về cấu tạo transistor PNP xem hai diode ghép ngược Diode BE phân cực thuận diode BC phân cực ngược 3.2 Ứng dụng BJT - Mạch khuếch đại tín hiệu - Mạch dao động đa hài… Transistor MOSFET Transistor trường viết tắc FET (Field Effect Transistor) loại transistor có tổng trở vào lớn, khác với loại transistor lưỡng nối BJT loại loại NPN PNP có tổng trở vào tương đối nhỏ FET có hai loại JFET MOSFET, MOSFET chia làm hai loại MOSFET liên tục MOSFET gián đoạn 4.1 Cấu tạo, nguyên lý, đặc tuyến JFET + Cấu tạo: - JFET có hai loại JFET kênh N JFET kênh P - Cực tháo D (Drain) - Cực nguồn S (Source) - Cực cổng G (Gate) Hình: Cấu tạo JFET JFET kênh N có cấu tạo gồm có bán dẫn loại N, hai đầu nối với hai dây gọi cực tháo D cực nguồn S Hai bên bán dẫn loại N hai vùng bán dẫn loại P tạo thành mối nối PN diode, hai vùng nối dính gọi cực cửa G JFET kênh P có cấu tạo tương tự chất bán dẫn ngược lại với JFET kênh N 30 Ký hiệu: Hình: Ký hiệu JFET JFET kênh N kênh P có ký hiệu hình phân biệt chiều mũi tên cực G + Nguyên lý hoạt động Xét mạch thí nghiệm JFET kênh N sơ đồ hình 6.3, cực D nối vào cực dương nguồn Vcc, cực S nối vào cực âm nguồn Vcc Nguyên lý hoạt động JFET kênh N kênh P giống chúng giống chiều nguồn điện cung cấp vào chân cực Để cho JFET làm việc chế độ khuếch đại phải cung cấp nguồn điện VGS có chiều cho hai tiếp xúc P-N phân cực ngược, cịn nguồn điện VDS có chiều cho hạt dẫn đa số chuyển động từ cực nguồn S, qua kênh, cực máng D để tạo nên dòng điện mạch cực máng ID Xét nguyên lý hoạt động JFET kênh N: Để cho hai vùng P-N phân cực ngược, phải cung cấp nguồn Vcc có cực dương vào chân cực nguồn S, cực âm vào chân cực cửa G hạt dẫn điện tử chuyển động từ cực nguồn cực máng nguồn điện VD có chiều dương vào cực máng chiều âm vào cực nguồn Hình 6.3 + Đặc tuyến thông số Xét mạch sơ đồ JFET kênh N sau, cực D nối vào cực dương nguồn Vcc cực S nối vào cực âm nguồn Vcc - Khi cực G để hở (VGS = 0V) Lúc dịng điện qua kênh theo Hình 6.9 chiều từ cực dương nguồn vào cực D cực S để trở nguồn âm Vcc Lúc kênh có tác dụng điện trở Khi tăng nguồn Vcc để tăng điện VDS từ 0V lên dịng điện ID tăng lên nhanh sau đến điện giới hạn dịng điện ID khơng tăng gọi dịng điện bão hịa IDSS Điện DDS có IDSS gọi điện nghẽn VPO Hình 6.10 31 - Khi cực G có điện âm (VGS VS) JFET kênh P có đặc tuyến ngõ đặc tuyến truyền dẫn giống JFET kênh N có dịng điện điện ngược dấu Hình 6.12 4.2 Ứng dụng Trong kỹ thuật điện tử, transistor trường sử dụng gần giống transistor lưỡng cực Tuy nhiên, số ưu nhược điểm FET so với BJT, đặc biệt hệ số khuếch đại thấp, mà transistor trường thường sử dụng mạch thể ưu chúng Đặc biệt việc tích hợp IC transistor trường ứng dụng hiệu cho phép tạo IC có độ tích hợp cao Sau ta xem xét vài mạch ứng dụng FET + Tầng khuếch đại vi sai dùng FET Để tăng trở kháng vào (tới hàng chụ M) người ta sử dụng transistor trường hình sau Về nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại vi sai khơng có khác với mạch dùng transistor lưỡng cực, có trở kháng vào mạch dùng FET lớn nhiều (có thể tới hàng trăm lần cao so với dùng BJT) + Mạch phát sóng RC dùng FET Ở tầng số khuếch đại có hệ số khuếch đị K= gm.RL, gm độ dẫn FET Hình 6.4 32 RL điện trở tải mạch RL = R D Rd R D + Rd Tần số dao động mạch: f = 2 RC Mạch tạo dao động RC cho dao động có tần số dù thấp Trong khối khuếch, tín hiệu ngược pha với tín hiệu vào (FET mắc nguồn chung) nên mạch hồi tiếp RC phụ thuộc tần số phải dịch tín hiệu 1800 tần số phát sóng Transistor trường MOSFET Transistor MOSFET chia làm hai loại MOSFET liên tục MOSFET gián đoạn Mỗi kênh liên tục hay gián đoạn có phân loại theo tính chất bán dẫn kênh N hay kênh P Chỉ xét MOSFET kênh N suy cấu tạo kênh P 5.1 Cấu tạo, nguyên lý, đặc tuyến MOSFET + Cấu tạo Hình 6.6 Kênh dẫn điện hai vùng bán dẫn loại N pha nồng độ cao (N+) nối liền với vùng bán dẫn loại N pha nồng độ cấp thấp (N) khuếch tán chất bán dẫn loại P phía kênh dẫn địên có phủ lớp oxit cách điện SiO2 Hai dây dẫn xuyên qua lớp cách điện nối vào hai vùng bán dẫn N+ gọi cực S D Cực G có tiếp xúc kim loại bên ngồi lớp oxít cách điện với kênh N Thường cực S nối chung với P Ký hiệu: Kênh N Kênh P + Ngun lý: Xét mạch thí nghiệm hình 6.7 Transistor loại MOSFET kênh sẵn có hai loại kênh loại P kênh loại N 33 Khi transistor làm việc, thông thường cực nguồn S nối mass nên VS=0 Các điện áp đặt vài chân cực cửa G cực tháo D so với chân cực S Nguyên tắc cung cấp nguồn điện cho chân cực cho hạt dẫn đa số chạy từ cực nguồn S qua kênh cực tháo D để tạo nên dòng điện ID Còn điện áp đặt cực cửa có chiều cho MOSFET làm việc chế Hình 6.7 độ giàu hạt dẫn nghèo hạt dẫn Nguyên lý làm việc transistor kênh P kênh N giống có cực tính nguồn điện cung cấp cho chân cực trái dấu + Đặc tuyến Xét mạch thí nghiệm sơ đồ sau: Hình 6.12 Hình 6.13a Hình 6.13b a Khi VGS = Trường hợp kênh dẫn có tác dụng điện trở, tăng điện áp VGS dịng điện ID tăng lên trị số giới hạn IDSS (Dịng IDS bão hồ) Điện áp VDS trị số IDSS gọi điện áp nghẽn VPO giống JFET b Khi VGS < Trong trường hợp cực G có điện áp âm nên đẩy electron từ kênh N vào vùng P làm thu hẹp tiết diện kênh dẫn điện N dòng điện ID bị giảm xuống điện trở kênh dẫn tăng lên Khi tăng điện áp âm cực G dịng điện ID nhỏ đến trị số giới hạn, dòng điện ID gần khơng cịn Điện áp cực G gọi điện áp nghẽn VPO 34 c Khi VGS >0 Trường hợp phân cực G có điện áp dương điện tử thiểu số vùng P bị hút vào N nên làm tăng tiết diện kênh, điện trở kênh bị giảm xuống dịng điện ID tăng cao trị số bảo hồ IDSS Trong trường hợp ID lớn dễ hư MOSFET nên sử dụng Đặc tuyến ngõ ID/VDS đặc tuyến truyền dẫn ID/VGS MOSFET liên tục kênh liên tục Hình 6.13a đặc tuyến ngỏ ID/VDS hình 6.9b đặc tuyến truyền dẫn ID/VGS MOSFET liên tục kênh N Như đặc tuyến truyền dẫn cho thấy, VGS>V có dịng điện qua transistor Điện V gọi điện thềm trị số khoảng 1V + Các thông số kỹ thuật Transistor trường ứng có tổng trở vào lớn giống đặc tính đèn điện tử ba cực cực G cách điện kênh dẫn điện Do đó, thơng số kỹ thuật FET giống thông số kỹ thuật đèn điện tử ba cực a Độ truyền dẫn Độ truyền dẫn FET tỉ số mức biến thiên dòng điện ID mức biến thiên điện VGS só VGS khơng đổi gm = I D i = D (mA / v ) VGS v gs b Độ khuếch đại điện Độ khuếch đại điện FET tỉ số mức biến thiên điện ngõ VDS mức biến thiên điện ngỏ vào VGS có ID khơng đổi =− VDS vds = VGS v gs c Tổng trở ngỏ Tổng trở FET tỉ số điện ngỏ vds dòng điện cực tháo id r0 = VDS vds = (kilo − ohm) VGS id 5.2 Ứng dụng Hình 6.8: Ứng dụng Mosfet Trong nguồn xung Monitor máy vi tính, thường dùng cặp linh kiện IC tạo dao động đèn Mosfet, dao động tạo từ IC có dạng xung vuông đưa 35 đến chân G Mosfet, thời điểm xung có điện áp >0V đèn Mosfet dẫn, xung dao động =0V Mosfet ngắt dao động tạo điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dịng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp sinh từ trường biến thiên cảm ứng lên cuộn thứ cấp cho ta điện áp Câu hỏi ôn tập Cho biết trường hợp hư hỏng BJT Trình bày cách đo diode Cho biết chất bán dẫn P gì? 36 ... Đen x10 Nâu x1 01 ? ?1% Đỏ x10 ±2% Cam x103 Vàng x10 Xanh x10 Xanh dương x106 Tím x10 Xám x108 Trắng x109 ±9% -1 Vàng kim x10 ±5% Bạc kim x1 0-2 ? ?10 % Giá trị điện trở vẽ thân điện trở Đối với điện. .. trung cấp nghề kỹ thuật lắp ráp sửa chữa máy tính Giáo trình việc vận dụng vào nghề kỹ thuật lắp ráp sửa chữa máy tính, cịn nguồn tài liệu tham khảo cho học viên muốn tìm hiểu lĩnh vực điện tử Mặc...TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VĨNH LONG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tác giả biên soạn: ThS Trương Nguyễn Thịnh Cương GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO