1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Giáo trình linh kiện điện tử (nghề điện tử dân dụng

49 3 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 49
Dung lượng 1,18 MB

Nội dung

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Linh kiện điện tử mô đun sở của nghề Điện tử dân dụng biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Điện tử dân dụng hệ Trung cấp Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu, học có thí dụ tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình có và cập nhật kiến thức có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian đào tạo 45 gồm có: Bài 01 MĐ09-01: Linh kiện thụ động Bài 02 MĐ09-02: Linh kiện bán dẫn Bài 03 MĐ09-03: Linh kiện quang điện tử Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho nghề điện tử, điện công nghiệp và điện dân dụng Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiếu sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, bạn đọc để nhóm biên soạn điều chỉnh hoàn thiện Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Thị Ngọc Nương MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN .5 BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Điện trở 1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo ứng dụng .8 1.2 Cách đọc, đo, cách mắc điện trở 1.3 Các linh kiện khác nhóm 12 1.4 Thực hành đo kiểm tra điện trở 12 Tụ điện 13 2.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo tụ điện 13 2.2 Cách đọc, đo cách mắc tụ điện .14 2.3 Các linh kiện khác nhóm 14 2.4 Thực hành đo kiểm tra tụ điện 15 Cuộn Cảm 15 3.1 Ký hiệu,cấu tạo nguyên lý hoạt động cuộn cảm .15 3.2 Cách đọc, đo cách mắc cuộn cảm 16 3.3 Các linh kiện khác nhóm 18 3.4 Thực hành đo kiểm tra cuộn cảm 18 BÀI 2: LINH KIỆN BÁN DẪN 20 Khái niệm chất bán dẫn 20 1.1 Chất bán dẫn .20 1.2 Chất bán dẫn loại P .20 1.3 Chất bán dẫn loại N 21 Tiếp giáp P-N Diode 21 2.1 Tiếp giáp P-N 21 2.2 Diode tiếp mặt .21 2.3 Một số didoe khác .22 2.4 Đo kiểm tra diode 23 2.5 Các mạch ứng dụng dùng diode 23 2.6 Thực hành đo kiểm tra diode 26 Transistor BJT .27 3.1 Cấu tạo, ký hiệu phân loại 27 3.2 Nguyên lý làm việc .27 3.3 Đo, kiểm tra transistor BJT 28 3.4 Thực hành đo kiểm tra Transistor BJT 29 Transistor UJT .29 4.1 Cấu tạo 29 4.2 Ký hiệu .30 4.3 Đo, kiểm tra transistor UJT 30 4.4 Thực hành đo kiểm tra Transistor UJT .30 Transistor Trường (JFET) 30 5.1 Cấu tạo 30 5.2 Ký hiệu JFET kênh P kênh N 30 5.3 Đo kiểm tra JFET 31 5.4 Thực hành đo kiểm tra Transistor JFET 31 Transistor Trường (MOSFET) .31 6.1 MOSFET kênh liên tục .32 6.2 MOSFET kênh gián đoạn 33 6.3 Đo, kiểm tra Transistor MOSFET .36 6.4 Thực hành đo kiểm tra Transistor MOSFET .36 Linh kiện tiếp giáp 36 7.1 Thyristor (SCR) 36 7.2 Triac 37 7.3 IGBT 38 7.4 DIAC 40 Thực hành đo kiểm tra linh kiện nhiều tiếp giáp 41 BÀI 3: LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ 42 Ánh sáng 42 Điện trở quang (Phortoresistor) .42 2.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng .42 2.2 Đặc tính điện trở quang 43 2.3 Ứng dụng 43 Diode quang 44 3.1 Cấu tạo, ký hiệu 44 3.2 Nguyên lý làm việc đặc tính diode quang 44 3.3 Mạch điều khiển từ xa dùng diode quang 44 Transistor quang (Phototransistor) 45 4.1 Cấu tạo ký hiệu 45 4.2 Các mạch ứng dụng dùng transistor quang 45 Các ghép quang 45 5.1 Bộ ghép quang transistor (OPTO – Transistor) 45 5.2 Bộ ghép quang với quang Darlington – Transistor .46 5.3 Bộ ghép quang với quang Thyristor (OPTO- Thyristor) .46 5.4 Bộ ghép quang với quang Triac (OPTO – Triac) 46 5.5 Ứng dụng OPTO – COUPLERS 47 Thực hành đo kiểm tra linh kiện quang 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Mã mơ đun: MĐ09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun - Vị trí: Mơ đun bố trí dạy sau song song với môn học, mô đun sở như: Điện kỹ thuật, An toàn lao động, Đo lường điện-điện tử học trước môn học, mô đun chuyên môn nghề Vi điều khiển, PLC, - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc chương trình đào tạo trung cấp Điện tử dân dụng - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Điện tử ngành phát triển nhanh có nhiều ứng dụng khoa học đời sống xã hội Linh kiện điện tử đóng vai trị quang trọng khoa học kỹ thuật công nghệ Ngày nay, linh kiện điện tử ứng dụng rộng rãi có mặt hầu hết thiết bị dân dụng đến thiết bị công nghiệp không ngừng phát triển diện rộng, mạch điện tử xâm nhập vào lĩnh vực sống, nhu cầu nghiên cứu điện tử học nhiều Quốc gia quan tâm đầu tư ngày tăng, không giới hạn cho người làm công tác ngành điện tử mà cịn ngành khác Mơ đun có vai trò cung cấp cho học sinh kiến thức linh kiện điện tử để em thuận lợi việc học tập môn học, mô đun chuyên môn nghề Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Phân tích cấu tạo nguyên lý linh kiện điện tử thông dụng + Nhận dạng xác ký hiệu linh kiện, đọc xác trị số chúng - Kỹ năng: + Đo, kiểm tra hư hỏng linh kiện điện tử + Kiểm tra, thay linh kiện hư hỏng mạch điện tử - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Có sáng kiến, tìm tịi, khám phá q trình học tập cơng việc + Có khả tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với học + Có lực đánh giá kết học tập nghiên cứu + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn Nội dung mô đun: Thời gian Tổng Lý Thực số thuyết hành, thí STT Tên mô đun Kiểm nghiệm, tra thảo luận, tập Bài 1: Linh kiện thụ động 12 Điện trở 1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo ứng dụng 1.2 Cách đọc, đo, cách mắc điện trở 1.3 Các linh kiện khác nhóm 1.4 Thực hành đo, kiểm tra điện trở Tụ điện 2.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo tụ điện 2.2 Cách đọc, đo cách mắc tụ điện 2.3 Các linh kiện khác nhóm 2.4 Thực hành đo, kiểm tra tụ điện Cuộn cảm 3.1 Ký hiệu, cấu tạo nguyên lý hoạt động cuộn cảm 3.2 Cách đọc, đo cách mắc cuộn cảm 3.3 Các linh kiện khác nhóm 3.4 Thực hành đo, kiểm tra cuộn cảm Bài 2: Linh kiện bán dẫn Khái niệm chất bán dẫn 1.1 Chất bán dẫn 1.2 Chất bán dẫn loại P 1.3 Chất bán dẫn loại N 2.Tiếp giáp P-N Diode 2.1 Tiếp giáp P-N 2.2 Diode tiếp mặt 2.3 Một số didoe khác 2.4 Đo kiểm tra diode 2.5 Các mạch ứng dụng dùng diode 2.6 Thực hành đo, kiểm tra diode 3.Transistor BJT 3.1 Cấu tạo, ký hiệu phân loại 3.2 Nguyên lý làm việc 3.3 Thực hành đo, kiểm tra transistor BJT Transistor UJT 4.1 Cấu tạo 4.2 Ký hiệu 4.3 Thực hành đo, kiểm tra transistor UJT Transistor Trường (JFET) 5.1 Cấu tạo 5.2 Ký hiệu 5.3 Thực hành đo, kiểm tra transistor JFET Transistor Trường (MOSFET) 6.1 Mosfet kênh liên tục 6.2 Mosfet kênh gián đoạn 6.3 Đo, kiểm tra transistor MOSFET 6.4.Thực hành đo, kiểm tra transistor MOSFET 1 1 24 0.5 0.5 15 3.5 0.5 1 1 2 Linh kiện nhiều tiếp giáp 7.1 Thyristor (SCR) 7.2 Triac 7.3 IGBT 7.4 DIAC 7.5.Thực hành đo, kiểm tra linh kiện nhiều tiếp giáp Kiểm tra Bài 3: Linh kiện quang điện tử Ánh sáng Điện trở quang (Phortoresistor) 2.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng 2.2 Đặc tính điện trở quang 2.3 Ứng dụng Diode quang (Photordiode) 3.1 Cấu tạo, ký hiệu 3.2 Nguyên lý làm việc đặc tính diode quang 3.3 Mạch điều khiển từ xa dùng diode quang Transistor quang (Phototransistor) 4.1 Cấu tạo ký hiệu 4.2 Các mạch ứng dụng dùng transistor quang Ghép quang 5.1.Bộ ghép quang transistor (OPTO – Transistor) 5.2.Bộ ghép quang với quang Darlington – Transistor 5.3 Bộ ghép quang với quang Thyristor (OPTO- Thyristor) 5.4 Bộ ghép quang với quang Triac (OPTO – Triac) 5.5 Ứng dụng OPTO – COUPLERS Thực hành Kiểm tra Cộng 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 45 1 15 28 BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Mã bài: MĐ09- 01 Giới thiệu: Trong này, tác giả trình bày số vấn đề linh kiện thụ động: Điện trở, biến trở, tụ điện, cuộn cảm, máy biến áp, cụ thể cấu tạo, ký hiệu, phân loại, cách đọc, phương pháp ghép cách kiểm tra chúng Mục tiêu: - Đánh giá, xác định tính dẫn điện mạch điện, linh kiện phù hợp theo yêu cầu kỹ thuật - Phân biệt điện trở, tụ điện, cuộn cảm với linh kiện khác theo đặc tính linh kiện - Đọc trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế - Đo kiểm tra chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị linh kiện - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo học tập Nội dung chính: Điện trở 1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo ứng dụng Ký hiệu: Hình 1.1: Ký hiệu điện trở Phân loại: - Điện trở than Hinh 1.2: Điện trở than - Điện trở phun Hình 1.3: Điện trở phun - Điện trở dây quấn Hình 1.4: Điện trở dây quấn Cấu tạo: - Điện trở than: Bột than trộn với keo ép thành thỏi - Điện trở than phun: Bột than phun theo rãnh ống sứ - Điện trở dây quấn: Dây kim loại có điện trở cao quấn ống cách điện tráng men phủ toàn bộ, chừa khoảng để dịch chạy thân điện trở nhằm điều chỉnh số Ứng dụng: - Hạn chế dòng điện qua tải: Ví dụ có bóng đèn 9V, ta có nguồn 12V, ta đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V điện trở Hình 1.5: Mạch hạn chế dịng điện qua tải - Mắc điện trở thành cầu phân áp: để có điện áp theo ý muốn từ điện áp cho trước Hình 1.6: Mạch chia áp 1.2 Cách đọc, đo, cách mắc điện trở Cách đọc trị số điện trở: Bảng 1.1: Quy ước màu Quốc tế Màu sắc Giá trị Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Màu sắc Xanh Xanh lơ Tím Xám Trắng Nhũ vàng Nhũ bạc Vịng thứ % sai số sau - Màu than điện trở (khơng xịng màu) - Vịng nhũ bạc - Vòng nhũ vàng - Vòng đỏ - Vòng nâu Giá trị -1 -2 - sai số 20% - sai số 10% - sai số 5% - sai số 2% - sai số 1% Cách đọc trị số điện trở vịng màu : Hình 1.7: Cách đọc trở vòng màu Vòng số vịng cuối ln ln có màu nhũ vàng hay nhũ bạc, vòng sai số điện trở, đọc trị số ta bỏ qua vòng - Đối diện với vòng cuối vòng số 1, đến vòng số 2, số - Vòng số vòng số hàng chục hàng đơn vị - Vòng số bội số số 10 - Trị số = (vòng 1)(vịng 2) x 10 (mũ vịng 3) - Có thể tính vịng số số số khơng "0" thêm vào Lưu ý: Trường hợp có vịng màu mà vịng thứ có màu nhũ vàng hay nhũ bạc điện trở có trị số nhỏ 10Ω Vịng nhũ vàng ta nhân : (1/10) Vịng nhũ bạc ta nhân: (1/100) Ví dụ: Vàng - tím - đỏ - nhũ bạc R = 47.102 ±10% = 4700Ω Cách đọc trở vòng màu: Hình 1.8: Cách đọc trở vịng màu Ví dụ: Nâu-đen-cam R = 10.103 ± 20% = 10000Ω±20% Cách đọc trị số điện trở vịng màu: Hình 1.9: Cách đọc trở vạch màu Ví dụ: Đỏ - tím - vàng - đỏ - nâu R = 274.102 ± 1% = 27400Ω ± 1% Cách đọc điện trở có ghi chữ thân điện trở Người ta sử dụng cách ghi trực tiếp thân điện trở giá trị điện trở tính theo Ω Với chữ bội số Ω R = 100 Ω; K = 103 Ω; M = 106 Ω Chữ sai số M= 2%; K= 10%; J =5%; H = 2.5%; G= 2%; F= 1% Ví dụ: Trên thân điện trở có ghi 4K7J tức R= 4.7KΩ ± 5% Cách đọc điện trở vòng màu: Cách đọc điện trở vòng màu tương tự cách đọc điện trở vịng màu có thêm vịng thứ vịng nhiệt độ điện trở 10 Hình 2.40: Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) MOSFET kênh gián đoạn loại N Hình 2.41: Họ đặc tuyến ngõ ID(VDS) MOSFET kênh gián đoạn loại N b Phân cực Hình 2.42: Mạch phân cực MOSFET kênh gián đoạn loại N Đối với MOSFET, cực G cách điện với kênh P nên khơng có dịng IG từ cực G vào MOSFET V =V − I R V = I R (2.7) D CC S V D R G= R D (2.6) S G1 G1+ V =V DS V D R CC − V CC G2 (2.8) I ( R +R ) V −V D D S (2.9) (2.10) Điểm phân cực MOSFET cần xác định đại lượng VGS, ID, VDS hay Q(VDS; ID) Điểm phân cực Q(VDS; ID) dịch chuyển đường tải tĩnh - Tọa độ điểm phân cực Q: Q (VDS; ID) - Phương trình đường tải tĩnh: GS = G S I D= −V + V R +R R +R DS D CC S D Vẽ đường tải tĩnh: 35 S (2.11) ⇒ I V R +R V R +R CC D= CC D S D S Cho VDS = → A(0; ) (2.12) ID = ⇒ VDS =VCC → B (VCC;0) Đường tải tĩnh đường thẳng nối hai điểm A, B qua điểm Q - Điện cực MOSFET kênh gián đọan: V R G= R V G1 R CC (2.13) VS = IS RS = ID RS (2.14) G1+ V =V D CC − G2 I R D D (2.15) 6.3 Đo, kiểm tra Transistor MOSFET Một Mosfet tốt: Là đo trở kháng G với S G với D có điện trở vô (kim không lên hai chiều đo) và G điện trở kháng D S phải vô Các bước kiểm tra sau: Bước 1: Chuẩn bị để VOM kim thang đo Ohm Tầm đo Rx1KΩ Bước 2: Nạp cho G điện tích (để que đen vào G que đỏ vào S D) Bước 3: Sau nạp cho G điện tích ta đo D S (que đen vào D que đỏ vào S) => kim lên Bước 4: Chập G vào D G vào S để thoát điện chân G Bước 5: Sau thoát điện chân G đo lại DS bước kim không lên => Kết Mosfet tốt Chú ý: Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy bị chập  Bước 1: Để đồng hồ VOM kim thang đo Ohm, tầm đo Rx1KΩ  Đo G S G D kim lên = Ω là chập  Đo D S mà hai chiều đo kim lên = Ω là chập D S Lưu ý sử dụng MOSFET: - Xác định loại N hay loại P - Xác định tần số cắt - Xác định dòng tải ID - Xác định áp chịu đựng VSD 6.4 Thực hành đo kiểm tra Transistor MOSFET Học sinh thực hành: - Đọc, đo kiểm tra chất lượng transistor MOSFET Linh kiện tiếp giáp 7.1 Thyristor (SCR) Cấu tạo ký hiệu: a b Hình 2.43: a Cấu tạo; b Ký hiệu SCR 36 Thyristo chế tạo từ bốn lớp bán dẫn P1 - N1 - P2 - N2 đặt xen kẻ Giữa lớp bán dẫn hình thành chuyển tiếp p - n J1, J2, J3 lấy ba cực anốt (A), catốt (K), cực khống chế (G) Để tiện cho việc phân tích nguyên lý làm việc thyristo tưởng tượng lớp bán dẫn thyristo chia thành hai cấu trúc transitor p 1n1p2 n1p2n2 với nối thông miền N1và P2 chúng Đo, kiểm tra SCR: - Vặn đồng hồ thang đo Rx1 (nên dùng đồng hồ kim có nội trở thấp nguồn pin rị que đo mạnh  đo dễ hơn) - Que đen ta đặt chân A SCR que đỏ đặt chân K SCR, lúc đồng hồ không lên kim Sau ta nối chân G vào A thả quan sát thấy kim đồng hồ lên tự giữ  SCR tốt Nhắc lại nên dùng đồng hồ kim loại nội trở 10K (đây loại xác dùng để đo  đo áp), khơng sử dụng cách thử (bởi nguồn rị pin que đo bé khơng đủ kích dẫn SCR) Lúc ta phải ráp mạch sau để thử: Hình 2.44: Ráp mạch để thử SCR - Ráp sẵn mạch gồm nguồn pin 9V, điện trở 470  , 10k, led ba trạm cắm để cắm SCR thử - Khi ta bấm công tắc S bng đèn led ln sáng  SCR tốt Cách xác định ba chân A,G,K SCR không nằm dạng quy chuẩn: - Cách đo kiểm tra SCR trình bày ta xác định ba chân A,G,K - Nếu gặp SCR hảng sản xuất không quen thuộc  ta phải xác định ba chân A,G,K Để thực việc xác định ba chân ta mô tả: Hình 2.45: Cấu trúc SCR gồm lớp bán dẫn hình vẽ Thấy lớp P-N hai chân G,K đo giống diode bình thường Đặc điểm chân A,G,K sau : - Số ohm hai chân G K bé: dùng đồng hồ kim nội trở thấp đo khó phát hiện, dùng đồng hồ kim nội trở lớn 10K, ta văn thang Rx1 đo hai lần đổi que đo, ứng với chiều kim lên nhiêu (số ohm nhỏ hơn) que đỏ cực K que đen cực G - Số Ω đo chân A với K bé A với G lớn > KΩ 7.2 Triac Cấu tạo, ký hiệu: 37 a b Hình 2.46: a Cấu tạo b Ký hiệu Triac Các cực MT1, MT2 G MT2 đóng vai trị anốt, MT1 đóng vai trị ca tốt VMT2> VG > VMT1 MT1 đóng vai trị anốt, MT2 đóng vai trị catốt VMT2< VG < VMT1 Ngun lý hoạt động: Hình 2.47: Mạch điện mơ tả nguyên lý hoạt động triac Theo cách mắc trên, rõ ràng xung dương vào cực G  SCR1 SCR2 hoạt động  dịng điện dẫn thơng chiều từ MT2 MT1 ngược lại từ MT1 MT2 Ta lưu ý quan trọng cấp phân cực cho triac hoạt động: VMT2 > VG > VMT1 VMT2< VG < VMT1 Lưu ý: Khi sử dụng Triac để thiết kế mạch, lắp ráp, thay tương đương điều ta cần quan tâm là: - Dịng kích IG? Bằng cách tra cứu sổ tay linh kiện - MT1 - Dòng tải IMT2 Xác định cực tính chất lượng TRIAC: Cách kiểm tra Triac: - Dùng thang đo R  1: Đo  thuận nghịch đầu MT2, MT1 G có số  lớn Tốt ta mắc mạch sau để thử Hình 2.48: Mắc mạch để thử Triac - Nếu triac tốt  ta bấm S bng bóng đèn sáng 7.3 IGBT Cấu tạo, ký hiệu: 38 a b Hình 2.49: a Cấu tạo b Ký hiệu IGBT Về cấu trúc bán dẫn, IGBT giống với Mosfet, điểm khác có thêm lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emiter (tương tự cực gốc) với collector (tương tự với cực máng), mà n-n Mosfet Vì coi IGBT tương đương với transistor p-n-p với dòng base được điều khiển Mosfet Nguyên lý hoạt động: Dưới tác dụng áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với hạt mang điện điện tử hình thành, giống cấu trúc Mosfet.Các điện tử di chuyển phía collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p cấu trúc base collector transistor thường, tạo nên dòng collector Do cấu trúc n-p-n mà điện áp thuận C E chế độ dẫn dòng IGBT thấp hẳn so với Mosfet Tuy nhiên cấu trúc làm cho thời gian đóng cắt IGBT chậm so với Mosfet, đặc biệt khóa lại Trên hình vẽ thể cấu trúc tương đương IGBT với Mosfet transistor p-n-p Ký hiệu dòng qua IGBT gồm hai thành phần: i1 dòng qua Mosfet, i2 dòng qua transistor Phần Mosfet IGBT cs thể khóa lại nhanh chóng xả hết điện tích G E, dịng i1= 0, hiên i2 khơng suy giảm nhanh chóng lượng điện tích lũy (tương đương với bazo cấu trúc p-n-p) trình tự trung hịa điện tích Điều xuất vùng dịng điện kéo dài khóa IGBT Đo, kiểm tra IGBT: - Bước 1: Đo diode nối chân Để thang đo Ω x Que đỏ chân 2, que đen chân 3, kim lên (nhưng khơng lên hết đơng hồ), diode cịn tốt - Bước 2: Kiểm tra chân có chập hay không? Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân 3, que đen chân 2, kim không lên chân khơng bị chập Nếu kim lên IGBT hỏng - Bước 3: Đo độ dẫn điện IGBT + Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân 3, que đen chân (cực G), để nạp điện cho chân G + Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân 3, que đen chuyển chân lúc kim đồng hồ lên hết + Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân 1, que đen chân 2, để xả điện cho chân G + Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân 3, que đen chân 2, quan sát thấy kim đồng hồ khơng lên IGBT đóng ngắt tốt - Bước 4: Đo độ cách điện chân G IGBT với C E + Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân (cực C), que đen chân (cực G), sau chuyển sang chân (cực E) Quan sát trường hợp kim đồng hồ không lên độ cách điện cực G tốt Nếu kim lên trường hợp G bị phá hủy, IGBT hỏng 39 + Để thang đo Ω x 10K Que đỏ chân 1, que đen chân 2, sau chuyển sang chân Quan sát trường hợp kim đồng hồ không lên độ cách điện GE GC tốt Nếu kim lên trường hợp G bị phá hủy, IGBT hỏng 7.4 DIAC Cấu tạo: Cấu tạo Diac tương tự triac cực khống chế G, gồm cực MT MT2 hồn tồn đối xứng Hình 2.40 lắp vào mạch AC, ta không cần phân biệt thứ tự Thực tế sử dụng Diac, ta nhớ quan tâm hai thơng số: dịng tải áp giới hạn Thực tế áp giới hạn Diac khoảng 20V  40V (cụ thể ta tra cứu sổ tay linh kiện để biết xác) Kí hiệu đặc tuyến Diac Hình vẽ Hình 2.50: Cấu tạo diac DIAC (Diode Alternative Current) có cấu tạo gồm lớp PNPN, hai cực A1 A2, cho dòng chảy qua theo hai chiều tác động điện áp đặt hai cực A1 A2 Diac gọi công tắc bán dẫn xoay chiều hai cực (Diode AC Semiconductor Switch) Ký hiệu DIAC: Hình 2.51: Ký hiệu diac Nguyên lý hoạt động Diac: Mạch mơ tả ngun lý hoạt động Diac Hình 2.52: Sơ đồ mô tả nguyên lý hoạt động Diac Ta thấy U đạt đến giá trị U Bo - UBo dịng I tăng vọt với giá trị U Bo xác lập, tức ngưỡng ổn áp Giống đặc tuyến làm việc Diốt zener ổn áp dương ổn áp âm Vì vậy, ta ghép đối tiếp (nối tiếp đối đầu) Diode Zener để thay Diac cần thiết Hình 2.53: Thay Diac nối tiếp đối đầu hai Diode zener 40 Kiểm tra xác định chất lượng DIAC: Ta dùng thang đo R x 10 đo lần vào đầu MT1 MT2 nếu: - Giá trị đo lớn khoảng vài trăm Ω  Diac tốt - Giá trị đo Ω  Diac bị nối tắt - Giá trị đo không lên  Diac bị đứt Thực hành đo kiểm tra linh kiện nhiều tiếp giáp Học sinh thực hành: - Đọc, đo kiểm tra chất lượng SCR - Đọc, đo kiểm tra chất lượng TRIAC - Đọc, đo kiểm tra chất lượng IGBT - Đọc, đo kiểm tra chất lượng DIAC Những trọng tâm cần ý - Phương pháp đo xác định Anod, Katod Diode - Phương pháp đo xác định chân Transistor BJT, UJT - Phương pháp đo xác định chân Transistor trường (FET) - Phương pháp đo xác định chân SCR, TRIAC, IGBT, DIAC - Phương pháp đo kiểm tra chất lượng diode - Phương pháp đo kiểm tra chất lượng Transistor BJT, UJT - Phương pháp đo kiểm tra chất lượng Transistor trường (FET) - Phương pháp đo kiểm tra chất lượng SCR, TRIAC, IGBT, DIAC Bài tập mở rộng nâng cao - Lắp mạch dao động đa hài giải thích nguyên lý hoạt động mạch Hình 2.54:Mạch dao động đa hài Yêu cầu đánh giá kết học tập Nội dung: - Về kiến thức: Phân biệt linh kiện bán dẫn có cơng suất nhỏ theo đặc tính linh kiện - Về kỹ năng: + Phân biệt loại linh kiện: Diode, Transistor, SCR, TRIAC, IGBT, DIAC máy đo VOM/ DVOM theo đặc tính linh kiện + Kiểm tra đánh giá chất lượng Diode, Transistor, SCR, TRIAC, IGBT, DIAC VOM/ DVOM sở đặc tính linh kiện Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm - Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành đo Diode, Transistor, SCR, TRIAC, IGBT, DIAC máy đo VOM theo yêu cầu lắp ráp số mạch - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp cơng việc 41 BÀI 3: LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ Mã bài: MĐ09-03 Giới thiệu: Trong học trình bày số vấn đề liên quan đến linh kiện quang điện tử, linh kiện cảm biến có đặc tính đổi dạng lượng ánh sáng thành dòng điện hay ngược lại đổi dòng điện thành ánh sáng Những linh kiện có đặc tính đổi từ ánh sáng thành dịng điện như: quang trở, quang diode, quang transistor, tế bào quang điện, quang SCR, quang triac,… linh kiện có đặc tính đổi dịng điện thành ánh sáng diode phát quang (Led), Led hồng ngoại Mục tiêu: - Phân biệt linh kiện quang điện tử theo đặc tính linh kiện - Sử dụng bảng tra để xác định đặc tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung học - Phân biệt loại linh kiện quang máy đo VOM/ DVOM theo đặc tính linh kiện - Kiểm tra đánh giá chất lượng linh kiện VOM/ DVOM sở đặc tính linh kiện - Có ý thức chủ động, sáng tạo học tập Nội dung chính: Ánh sáng Ánh sáng loại lượng điện từ phụ thuộc giới hạn tần số hình Phổ ánh sáng từ 30 THz đến PHz (P: peta 1PHz = 10 15 Hz, T: tera 1THz = 1012 Hz) Hai thông số thường dùng cho ánh sáng: bước sóng ( ) cường độ - Bước sóng chiều dài vật lý chu kì sóng điện từ truyền đi: (3.1) c: tốc độ ánh sáng 3.1017 nm/s f: tần số tín hiệu truyền Linh kiên phát quang thu quang phải phù hợp với qua thông số bước sóng Ví dụ ta dùng linh kiện phát quang để lái linh kiện thu quang, hai linh kiện phải bước sóng - Cường độ ánh sáng lượng ánh sáng đơn vị diện tích mà thiết bị thu quang nhận Lưu ý cường độ ánh sáng giảm khoảng cách linh kiện thu phát tăng Điện trở quang (Phortoresistor) 2.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng Quang trở gọi điện trở tùy thuộc ánh sáng LDR (viết tắt Light Dependen Resiztor) có trị số thay đổi theo độ sáng chiếu vào quang trở Khi bị che tối quang trở có điện trở lớn, chiếu sáng điện trở giảm nhỏ Quang trở thường chế tạo từ chất sunfua cadminan nên lấy kí hiệu cds, Selenid Cadmium (CdSe) sunfit chì (Pbs)…trong loại quang trở Cds có độ nhạy phổ gần mắt người nên thông dụng Chất siliciumnhạy tia hồng ngoại, chất germanium nhạy ánh sáng thấy tia tử ngoại 42 Quang trở chế tạo bán dẫn cách điện nối hai đầu kim loại đặt vỏ nhựa, mặt có lớp thủy tinh suốt để nhận ánh sáng bên ngồi tác động vào a b Hình 3.1: a Ký hiệu b hình dạng điện trở quang 2.2 Đặc tính điện trở quang Quang trở trở có trị số điện trở thay đổi khơng tuyến tính theo độ sáng chiếu vào Độ chiếu sáng mạnh điện trở có trị số nhỏ ngược lại Điện trở bị che tối khoảng vài trăm KΩ đến vài MΩ Điện trở bị chiếu sáng khoảng vài trăm Ω đến vài KΩ Quang trở có hai loại: loại sử dụng ánh sáng thường loại sử dụng ánh sáng hồng ngoại 2.3 Ứng dụng Quang trở sử dụng nhiều mạch điện tử, mạch tự động điều khiển ánh sáng, đóng mở, đèn mờ, cảnh báo lửa Mạch tự động sáng trời tối Mạch tự động sáng trời tối Khi trời sáng cds có trị số điện trở nhỏ nên transistor không dẫn đèn led tắt Trời tối cds có trị số điện trở lớn nên transistor dẫn đèn led sáng Hình 3.2: Mạch tự động sáng trời tối Mạch điều khiển qua tải dùng triac Mạch điều khiển dòng điện qua tải dùng triac, Diac kết hợp với quang trở để tác động theo ánh sáng Khi cds bị che tối có trị số điện trở lớn làm điện áp tụ C tăng cao đến mức (khoảng 32V) đủ để Diac dẫn điện Triac kích dẫn điện cho dịng điện qua tải Tải loại đèn chiếu sáng lối hay chiếu sáng bảo vệ, trời tối đèn tự động sáng Khi trời sáng cds có trị số nhỏ làm điện áp tụ nhỏ khơng đủ để dẫn diac Hình 3.3: Mạch điều khiển qua tải dùng triac 43 Diode quang 3.1 Cấu tạo, ký hiệu Có cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn PN diode thường, chất bán dẫn dùng loại có hiệu ứng quang điện cao Tiếp giáp PN đặt vỏ cách điện có mặt nhựa hay thủy tinh suốt để nhận ánh sáng chiếu vào, có loại dùng thấu kính hội tụ để tập trung ánh sáng Hình 3.4: Ký hiệu diode quang 3.2 Nguyên lý làm việc đặc tính diode quang Đối với diode thường phân cực thuận dịng điện thuận qua diode lớn Khi phân cực ngược dịng điện ngược nhỏ qua diode Đối với diode quang: - Khi phân cực thuận hai trường hợp diode chiếu sáng hay che tối dòng điện thuận qua diode không thay đổi - Khi phân cực ngược diode chiếu sáng dịng điện ngược tăng lớn nhiều lần bị che tối Dòng điện qua diode bị phân cực ngược biến đổi cách tuyến tính với cường độ sáng chiếu vào diode - Trị số điện trở diode quang trường hợp chiếu sáng bị che tối - Khi bị che tối: Rngược = ∞ Ω, Rthuận = lớn - Khi chiếu sáng Rngược = 10 KΩ  100 KΩ, Rthuận = vài trăm Ω Hình 3.5: Đặc tính diode quang Các thông số kỹ thuật diode quang: - Điện áp ngược cực đại VRmax = 30V - Dịng điện ngược tối; IR = µA (0 lux) - Dịng điện ngược có ánh sáng IR = µA (100 lux) - Tần số làm việc cực đại f = MHz - Công suất tiêu tán cực đại Pmax = 50 mw 3.3 Mạch điều khiển từ xa dùng diode quang Diode quang sử dụng rộng rãi hệ thống tự động điều khiển theo ánh sáng, báo động cháy, điều khiển từ xa (Remote control)… Hình 3.6: Mạch điều khiển từ xa dùng diode quang 44 Khi diode quang bị che tối, transistor không phân cực nên ngưng dẫn, OPAMP có điện ápV-i > V+i nên Vra = 0V Led khơng sáng Khi diode quang chiếu sáng transistor phân cực thuận nên dẫn điện, OP-AMP có điện áp V i+> V-i nên Vra = VCC đèn Led sáng Transistor quang (Phototransistor) 4.1 Cấu tạo ký hiệu Về cấu tạo quang transistor coi gồm có quang diode transistor Trong quang diode làm nhiệm vụ cảm biến quang điện transistor làm nhiệm vụ khuếch đại Độ khuếch đại photo transistor từ 100  1000 lần độ khuếch đại không tuyến tính theo cường độ ánh sáng chiếu vào mối nối Tần số làm việc photo transistor khoảng vài trăm KHz, tần số làm việc photo diode khoảng vài MHz Độ nhạy photo transistor gấp vài trăm lần so với photo diode Hình 3.7: Ký hiệu Transistor quang 4.2 Các mạch ứng dụng dùng transistor quang Trường hợp bỏ hở cực B mạch làm việc theo nguyên lý transistor quang, bỏ hở cực E mạch làm việc theo nguyên lý quang diode Hình a: Dùng transistor quang để ghép darlington với transisitor công suất để điều khiển rơle RY Khi chiếu sáng quang transistor dẫn làm transistor công suất dẫn cấp điện cho rơle Hình b: Lấy điện VC quang transistor để phân cực cho cực B transistor công suất Khi quang transistor chiếu sáng dẫn điện làm V C giảm, cực B transistor công suất không phân cực nên ngưng dẫn rơle R Y khơng cấp điện Hình c: Dùng transistor công suất loại PNP Khi quang transistor chiếu sáng dẫn điện tạo sụt áp điện trở R để phân cực cho B cực transistor công suất loại PNP dẫn điện cấp điện cho rơle Hình 3.8: Các mạch ứng dụng transistor quang Các ghép quang 5.1 Bộ ghép quang transistor (OPTO – Transistor) Thứ cấp ghép quang photo transistor loại silic Đối với ghép quang transistor có chân transistor khơng có cực B, trường hợp ghép quang transistor có chân cực B nối ngồi hình b 45 a b Hình 3.9: Bộ ghép quang transistor Bộ ghép quang khơng có cực B có lợi điểm hệ số truyền đạt lớn, nhiên loại có nhược điểm độ ổn định nhiệt Nếu nối cực B E điện trở ghép quang transistor ghép quang ổn định với nhiệt độ hệ số truyền đạt lại bị giảm sút 5.2 Bộ ghép quang với quang Darlington – Transistor Bộ ghép quang với quang Darlington – Transistor có nguyên lý ghép quang với quang Transistor với hệ số truyền đạt lớn vài trăm lần nhờ tính chất khuếch đại dịng mạch darlington Bộ ghép quang có nhược điểm bị ảnh hưởng nhiệt độ lớn nên thường chế tạo có điện trở nối chân B E Transisitor sau để ổn định nhiệt Hình 3.10: Quang Dalington Transistor Thí dụ vài thơng số đặc trưng ghép quang transisitor Loại quang transistor 4N35: IF = 10 mA + hệ số truyền đạt dòng điện 100% - BUCEo =30V Loại quang Darlington Transistor ILD 32 có: IF = 10 mA - hệ số truyền đạt dòng điện 500% - BUCEo =30V 5.3 Bộ ghép quang với quang Thyristor (OPTO- Thyristor) Bộ ghép quang Thyristor có cấu tạo bán dẫn hình 3.11 gồm có quang doide transistor ghép theo nguyên lý SCR Khi có ánh sáng hồng ngoại Led sơ cấp chiếu vào quang diode có dịng IB cấp cho Transistor NPN Transistor NPN dẫn điều khiển Transistor PNP dẫn điện Như quang thyristor dẫn trì trạng thái dẫn mà khơng cần kích liên tục sơ cấp Hình 3.11: Ký hiệu cấu trúc bán dẫn tương đương opto thyristor Để tăng khả chống nhiễu người ta nối chân G K điện trở từ vài KΩ đến vài chục KΩ 5.4 Bộ ghép quang với quang Triac (OPTO – Triac) OPTO – Triac có cấu trúc bán dẫn tương đương 46 Hình 3.12: Bộ ghép quang với quang TRiac (OPTO – Triac) 5.5 Ứng dụng OPTO – COUPLERS Các loại OPTO – couplers có dịng điện sơ cấp cho Led hồng ngoại khoảng 10 mA Đối với OPTO- Transistor thay đổi trị số dòng điện qua Led hồng ngoại sơ cấp làm thay đổi dòng điện IC photo Transistor thứ cấp OPTO – Couplers dùng để thay cho rơle hay biến áp xung để giao tiếp với tải thường có điện áp cao dịng điện lớn Hình 3.13: Ứng dụng OPTO – COUPLERS Mạch điện ứng dụng OPTO – Transistor điều khiển đóng ngắt đèn Khi ngõ mạch logic cao (gần 5V) đèn Led nối quang 4N25 tắt, quang transitor ngưng dẫn, dòng điện từ nguồn +24V qua 22K vào cực b transistorT làm T1 dẫn kéo theo T2 dẫn đèn Đ sáng Khi ngõ mạch logic thấp (gần 0V) đèn Led n ối quang sáng Quang transitror dẫn khơng cho dịng điện từ nguồn +24V vào T nên T1 ng ưng dẫn kéo theo T2 ng ưng dẫn đèn Đ tắt Mạch điện hình ứng dụng OPTO – Transistor điều khiển đóng ngắt Rơ-le Quang transistor ghép quang ghép Darlington với transistor công suất bên ngồi, Led hồng ngoại sơ cấp cấp nguồn 5V thì quang Transistor dẫn điều khiển Transistor công suất dẫn để cấp điện cho rơle R Y Điện trở 390 ohm để giới hạn dòng qua Led hồng ngoại khoảng 10mA Hình 3.14: Mạch điện đóng ngắt role dung OPTO - transistor 47 Thực hành đo kiểm tra linh kiện quang Học sinh thực hành: - Đọc, đo kiểm tra chất lượng linh kiện quang Những trọng tâm cần ý - Nguyên lý làm việc đặc tính điện trở quang - Nguyên lý làm việc đặc tính diode quang - Nguyên lý làm việc đặc tính Transistor quang Bài tập mở rộng nâng cao - Lắp mạch cảm biến ánh sáng dùng Transistor Hình 3.14: Mạch cảm biến ánh sáng dùng Transistor Yêu cầu đánh giá kết học tập Nội dung: - Về kiến thức: Phân biệt linh kiện quang điện tử theo đặc tính linh kiện - Về kỹ năng: + Sử dụng thành thạo bảng tra để xác định đặc tính kỹ thuật linh kiện theo nội dung học + Phân biệt loại linh kiện quang máy đo VOM/ DVOM theo đặc tính linh kiện + Kiểm tra đánh giá chất lượng linh kiện quang VOM/ DVOM sở đặc tính linh kiện Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm - Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành đo linh kiện quang máy đo VOM theo yêu cầu lắp ráp số mạch - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp cơng việc Điều kiện để hồn thành mơ đun để dự thi kết thúc mô đun: + Người học tham dự 70% thời gian học lý thuyết đầy đủ học tích hợp, học thực hành, thực tập + Điểm trung bình chung điểm kiểm tra đạt từ 5,0 điểm trở lên theo thang điểm 10; + Người học có giấy xác nhận khuyết tật theo quy định hiệu trưởng xem xét, định ưu tiên điều kiện dự thi sở học sinh phải bảo đảm điều kiện điểm trung bình điểm kiểm tra + Số lần dự thi kết thúc mô đun theo quy định khoản Điều 13 Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13 tháng năm 2017 Điều kiện để công nhận, cấp chứng nhận đạt mô đun đào tạo: Người học công nhận cấp chứng nhận đạt mô đun có điểm trung bình mơ đun theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay linh kiện điện tử cho người thiết kế mạch (R H.WARRING - người dịch KS Đoàn Thanh Huệ - nhà xuất Thống kê) [2] Giáo trình linh kiện điện tử ứng dụng (TS Nguyễn Viết Nguyên - Nhà xuất Giáo dục) [3] Sổ tay tra cứu transistor Nhật Bản (Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế) [4] Giáo trình Linh kiện bán dẫn vi mạch (Hồ văn Sung, NXB GD, 2005) [5] Giáo trình Linh kiện điện tử và quang điện tử (Trần Thị Cầm, Học viện CNBCVT, 2002) [6] Giáo trình Điện tử (KS Phạm Đình Bảo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật) [7] Giáo trình Điện tử (Trương Thị Bích Ngà, Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM) 49

Ngày đăng: 25/08/2023, 16:19