Giáo trình linh kiện điện tử (nghề điện tử công nghiệp cđ)

Điện trở

Khái niệm

Điện trở là linh kiện quan trọng trong mạch điện, có chức năng ngăn cản dòng điện và điều khiển mức dòng và điện áp Để đạt được giá trị dòng điện hoặc điện áp mong muốn tại một điểm trong mạch, cần sử dụng điện trở với giá trị phù hợp Tác dụng của điện trở không thay đổi giữa mạch điện một chiều và mạch xoay chiều, cho thấy rằng chế độ hoạt động của nó không phụ thuộc vào tần số tín hiệu Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện, và được tính theo công thức cụ thể.

 Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu

 L là chiều dài dây dẫn

 S là tiết diện dây dẫn

 R là điện trở đơn vị là Ohm

Cấu tạo chung

Mặt cắt dọc của một điện trở thông dụng

Vật liệu cản điện Mũ chụp và chân

Kí hiệu, hình dáng thực tế

a Kí hiệu: Điện trở thường :

VR VR VR b Đơn vị:

 Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ

Phân loại và cấu tạo

1.4.1 Điện trở có giá trị cố định a Điện trở than

- Cấu tạo: Bao gồm vỏ bằng gốm, bên trong có than ép Nối liền với lớp than là 2 chân bằng kim loại

+ Trị số từ vài  đến 10 M,

+ Tính ổn định kém, khi nhiệt độ thay đổi dễ gây ra nhiễu, dung sai lớn b Điện trở màng than

Vỏ gốm Chân bằng kim loại

- Cấu tạo: Điện trở loại này bao gồm 1 lớp than tinh thể cứng phủ bên ngoài của lõi gốm

Trị số điện trở được điều chỉnh thông qua việc thay đổi độ dày của lớp than và cắt lớp màng thành một đường xoắn sau khi đã định hình.

+ Có độ ổn định cao,

+ Dung sai nhỏ và rất rẻ tiền c Điện trở Ôxit kim loại

- Cấu tạo: Những điện trở này có cấu tạo giống nh- điện trở màng than, nh- ng lớp than đ- ợc thay thế bằng ôxit thiếc

+ Độ tin cậy và độ ổn định cao,

+ Đắt tiền d Điện trở dây quấn

Điện trở được cấu tạo từ dây hợp kim Maganin có điện trở cao, quấn quanh lõi gốm và được phủ một lớp men chịu nhiệt bên ngoài.

+ Công suất tiêu tốn là 25W hoặc lớn hơn

Ng- ời ta sử dụng điện trở dây quấn khi cần có điện trở có trị số nhỏ

1.4.2 Điện trở có giá trị thay đổi ( Biến trở - VR - Variable Resistor ) a Kí hiệu và hình dáng

Lâi gèm Ch©n ch©n lớp ôxit thiếc lớp sơn ch©n lớp than xoắn lớp sơn

Để thay đổi giá trị trở kháng một cách linh hoạt và thuận tiện, người ta thường sử dụng các linh kiện có trở kháng thay đổi Sự thay đổi này phụ thuộc vào vị trí của con trượt, hay còn gọi là potentiometer.

Biến trở, hay còn gọi là chiết áp, được cấu tạo từ một điện trở màng than hoặc dây quấn với hình dạng cung góc quay 270 độ Thiết bị này có một trục xoay ở giữa, nối với một con trượt làm bằng than (đối với biến trở dây quấn) hoặc kim loại (đối với biến trở than) Con trượt sẽ ép lên bề mặt điện trở, tạo kiểu nối tiếp xúc và thay đổi trị số điện trở khi xoay trục.

Biến trở dây quấn là loại biến trở tuyến tính, với giá trị điện trở tỉ lệ thuận với góc xoay, trong khi biến trở than là loại phi tuyến, có giá trị điện trở thay đổi theo hàm logarit Biến trở than thường có công suất danh định thấp từ 1/4 đến 1/2W, với các giá trị điển hình như 100, 220, 470, 1K, 2.2K, 4.7K, 10K, 22K, 47K, 100K, 220K, 470K, 1M, 2.2M và 4.7M Ngược lại, biến trở dây quấn có công suất danh định cao hơn, từ 1W đến 3W, với các giá trị điển hình như 10, 20, 47, 100, 220, 470, 1K, 2.2K, 4.7K, 10K, 22K và 47K.

Có 3 loại biến trở: đa dụng, chính xác và điều chuẩn (loại này còn gọi là trimơ, nó không có trục xoay mà phải điều chỉnh bằng cái vặn vit với độ chính xác rất cao)

Thông số kĩ thuật, tính chất, công dụng

1.5.1 Thông số kĩ thuật a.Trị số điện trở và dung sai:

Trị số của điện trở là một tham số cơ bản, cần ổn định theo nhiệt độ, độ ẩm và thời gian, phản ánh khả năng cản điện của điện trở Nó phụ thuộc vào loại vật liệu cản điện, kích thước của điện trở và nhiệt độ môi trường.

Trong đó:  : điện trở suất của vật liệu cản điện [  m] l: chiều dài dây dẫn [m]

* Dung sai(sai số ): biểu thị mức độ chênh lệch trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định và được tính theo %.

Dung sai được tính : dd dd tt

Với Rtt và Rddlà giá trị điện trở thực tế và danh định

Dựa vào đó người ta sản xuất điện trở theo 5 cấp chính xác

Cấp 005 : có sai số ± 0.5% Cấp II : có sai số ± 10%

Cấp 001 : có sai số ± 0.1% Cấp III : có sai số ± 20%

Cấp 005; 001: Dùng trong mạch yêu cầu độ chính xác cao

Cấp I, II, III được sử dụng trong kỹ thuật mạch điện tử thông thường Công suất tiêu tán cho phép của điện trở (P tt max) là công suất lớn nhất có thể đặt lên điện trở mà không gây hư hỏng.

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được theo công thức

Công suất tiêu thụ của điện trở được xác định bởi dòng điện chạy qua nó hoặc điện áp giữa hai đầu của điện trở.

 Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch.

 Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy.

 Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định >

= 2 lần công xuất mà nó sẽ tiêu thụ. tt

P  2 Điện trở cháy do quá công xuất

Sơ đồ trên thể hiện rằng nguồn Vcc là 12V, với tất cả các điện trở có trị số 120Ω nhưng công suất khác nhau Khi các công tắc K1 và K2 được đóng, các điện trở sẽ tiêu thụ một công suất nhất định.

 Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở không cháy.

Khi K2 đóng, điện trở sẽ gặp tình trạng công suất nhỏ hơn công suất tiêu thụ, dẫn đến việc điện trở bị cháy Hệ số nhiệt của điện trở, hay còn gọi là TCR (temperature co-efficient of resistor), là yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình sử dụng.

Hệ số nhiệt của điện trở biểu thị sự thay đổi trị số của điện trở theo nhiệt độ môi trường và được tính theo công thức:

R: lượng thay đổi của trị số điện trở khi nhiệt thay đổi một lượng  T

TCR là trị số biến đổi tương đối tính theo phần triệu của điện trở trên 1° C.

TCR càng nhỏ thì độ ổn định nhiệt độ càng cao Điện trở than hoạt động ổn định nhất ở nhiệt độ 20°C, và khi nhiệt độ thay đổi, trị số của điện trở than cũng tăng lên Trong khi đó, điện trở dây cuốn có sự thay đổi điện trở tương tự như các chất dẫn điện thông thường, tức là trị số điện trở sẽ tăng hoặc giảm theo sự biến đổi của nhiệt độ Sự thay đổi của trị số điện trở có thể được tính toán dựa trên TCR và  T.

10 6 [] TCR càng nhỏ càng tốt Để TCR  0 thì người ta thường dùng vật liệu cản điện có   0 5   m và có hệ số nhiệt của điện trở nhỏ

Ví dụ: Bột than nén, màng than tinh thể, màng kim loại (Ni Cr), màng oxit kim loại… d Tạp âm của điện trở

Có 2 loại tạp âm là tạp âm xáo động nhiệt và tạp âm dòngđiện.

+ Tạp âm xáo động nhiệt là loại tạp âm chung cho tất cả các trở kháng, trở tĩnh dưới ảnh hưởng của nhiệt độ.

+ Tạp âm dòng điện là do các thay đổi bên trong của điện trở khi có dòng điện chạy qua nó.

Mức tạp âm chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu cản điện:

+ Bột than nén có mức tạp âm cao nhất.

+ Màng kim loại và dây quấn có mức tạp âm thấpnhất.

1.5.2 Tính chất, công dụng Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được , trong mạch điện , điện tử có những tác dụng sau :

Để khống chế dòng điện qua tải một cách hiệu quả, khi sử dụng bóng đèn 9V với nguồn điện 12V, bạn có thể đấu nối tiếp bóng đèn với một điện trở nhằm giảm áp 3V Việc này giúp bảo vệ bóng đèn khỏi việc bị hỏng do quá tải điện áp.

Để tính trị số và công suất của điện trở, ta có thể sử dụng thông tin từ bóng đèn có điện áp 9V và công suất 2W Dòng tiêu thụ được tính bằng công thức I = P/U = (2/9) Ampe, đây cũng chính là dòng điện đi qua điện trở.

- Vì nguồn là 12V, bóng đèn 9V nên cần sụt áp trên R là 3V vậy ta suy ra điện trở cần tìm là R = U/ I = 3 / (2/9) = 27 / 2 = 13,5 Ω

- Công xuất tiêu thụ trên điện trở là : P = U.I = 3.(2/9) = 6/9 (W) vì vậy ta phải dùng điện trở có công xuất P > 6/9 W

 Mắc điện trở thành cầu phân áp: để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước

Cầu phân áp để lấy ra áp U1 tuỳ ý

Từ nguồn 12V ở trên thông qua cầu phân áp R1 và R2 ta lấy ra điện áp U1, áp U1 phụ thuộc vào giá trị hai điện trở R1 và R2.theo công thức

U1 / U = R1 / (R1 + R2) => U1 = U.R1(R1 + R2) Thay đổi giá trị R1 hoặc R2 ta sẽ thu được điện áp U1 theo ý muốn.

 Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động

Mạch phân cực cho Transistor

 Tham gia vào các mạch tạo dao động RC

Mạch tạo dao động sử dụng IC 555

Cách đọc trị số điện trở

+ Trị số tr- ớc, đơn vị sau: 100, 1k, 1M, 1,2K

+ Đơn vị xen giữa trị số: 1K2, 1M5, 6K8

+ Đơn vị đứng đầu trị số đứng sau: R47

Nếu có chữ E, R ứng đơn vị , chữ K ứng đơn vị K, chữ M ứng với đơn vị M

Ngoài ra ở trên thân của điện trở còn có chỉ số công suất và sai số

Các chữ cái đằng sau chỉ sai số: J: 5%, K: 10%, M : 20%

Đọc theo mã thập phân, quy định ghi chỉ 1 số có 3 chữ số nhằm tránh ghi quá nhiều số Hai chữ số đầu tiên đại diện cho giá trị điện trở, trong khi chữ số thứ ba thể hiện số lượng chữ số.

0 thêm vào tiếp theo bên phải của 2 số tr- ớc

Ta tuân thủ theo bảng quy - ớc mã mầu quốc tế nh- sau:

Mầu Vòng 1 Vòng 2 Vòng 3 Bội số Sai số Hệ số nhiệt độ §en 0 0 0 10 0

Vòng 1 của điện trở là chỉ số đầu tiên và gần với đầu của điện trở hơn so với vòng cuối cùng Tuy nhiên, nhiều điện trở có kích thước nhỏ, khiến việc phân biệt đầu nào gần hơn trở nên khó khăn Trong trường hợp này, ta có thể xác định vòng cuối (vòng dung sai) bằng cách xem vòng nào được tráng nhũ Để dễ dàng nhận biết vòng 1, bạn nên đặt điện trở ra xa và quan sát bằng mắt; khi đó, vòng tráng nhũ sẽ không còn nhìn thấy, giúp nhận diện vòng 1 một cách dễ dàng hơn.

- Vòng 4: Sai số tính theo % (nếu điện trở không có vòng mầu thứ 4 thì sai số là  20%)

- Vòng 1: Sát đầu điện trở chỉ số thứ nhất

Một số điện trở thông dụng

Cách mắc điện trở

Khi cần một điện trở với trị số cụ thể mà không có sẵn, chúng ta thường phải kết hợp các điện trở hiện có bằng cách đấu nối tiếp hoặc song song Điện trở mắc nối tiếp là một phương pháp phổ biến để đạt được giá trị mong muốn.

Khi sử dụng điện trở, hai thông số kỹ thuật quan trọng cần lưu ý là trị số điện trở R và công suất tiêu tán P Bằng cách mắc nối tiếp nhiều điện trở, ta có thể tạo ra điện trở tương đương với các tham số cụ thể.

P = P1 + P2 + P3 Nh- vậy cách ghép nối tiếp sẽ làm tăng trị số điện trở và tăng công suất tiêu tán

 Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng

 Từ công thức trên ta thấy rằng , sụt áp trên các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị điệnt trở b Điện trở mắc song song

Rtd có trị số điện trở và công suất tiêu tán nh- sau:

P = P1 + P2 + P3 Nh- vậy cách ghép song song làm tăng công suất tiêu tán nh- ng làm giảm trị số điện trở

 Dòng điện chạy qua các điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở

 Điện áp trên các điện trở mắc song song luôn bằng nhau

Khi ghép nối điện trở, cần chọn loại có cùng công suất nhiệt để tránh hiện tượng một điện trở phải chịu nhiệt lớn Khi thay thế điện trở, không chỉ cần đảm bảo trị số giống nhau mà còn phải tương đồng về công suất nhiệt Nếu mạch chỉ có hai điện trở song song, việc này càng trở nên quan trọng.

Rtd = R1.R2 / ( R1 + R2) c Điên trở mắc hỗn hợp

Khi gặp điện trở kiểu hỗn hợp (bao gồm cả nối tiếp và song song), chúng ta có thể tính điện trở tương đương bằng các công thức (1) và (2) Đối với công suất tiêu tán, nó sẽ bằng tổng công suất tiêu tán của các điện trở thành phần.

 Mắc hỗn hợp các điện trở để tạo ra điện trở tối ưu hơn

 Ví dụ: nếu ta cần một điện trở 9K ta có thể mắc 2 điện trở 15K song song sau đó mắc nối tiếp với điện trở 1,5K

Các linh kiện khác cùng loại

1.8.1 Điện trở nhiệt (Th – Thermistor)

Nhiệt trở là một linh kiện điện tử có giá trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ, bao gồm hai loại chính: nhiệt trở âm và nhiệt trở dương Giá trị của nhiệt trở thường được ghi trong sơ đồ là trị số đo được ở 25 độ C.

Ký hiệu và hình dáng của nhiệt trở:

- Nhiệt trở có hệ số nhiệt dương là loại điện trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thì trị số của nó tăng lên và ngược lại

Nhiệt trở làm bằng vật liệu kim loại có hiệu ứng nhiệt dương (PTC), điều này xảy ra khi nhiệt độ tăng, các nguyên tử ở các nút mạng dao động mạnh, gây cản trở quá trình di chuyển của điện tử.

Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm là loại linh kiện mà điện trở của nó giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi nhiệt độ giảm.

Các chất bán dẫn thường thể hiện hiệu ứng nhiệt âm (NTC), trong đó không chỉ vận tốc của hạt dẫn quan trọng mà còn số lượng hạt dẫn cũng đóng vai trò quyết định.

NTC và PTC là hai loại cảm biến nhiệt độ có tính chất điện trở thay đổi theo nhiệt độ Ở nhiệt độ thấp, các điện tử và lỗ trống không có đủ năng lượng để chuyển từ vùng hóa trị sang vùng dẫn, dẫn đến độ dẫn điện thấp Khi nhiệt độ tăng, các hạt dẫn nhận đủ năng lượng để vượt qua vùng cấm, làm gia tăng độ dẫn điện Điều này có nghĩa là khi nhiệt độ tăng, trở kháng của chất bán dẫn sẽ giảm.

Nhiệt trở là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, thường được sử dụng để ổn định nhiệt, đặc biệt trong tầng khuếch đại công suất Nó giúp điều chỉnh nhiệt độ và đóng vai trò là cảm biến trong các hệ thống tự động điều khiển theo nhiệt độ.

Khi các bộ ampli hoạt động lâu, sò công suất sẽ nóng lên Sự thay đổi nhiệt độ được thể hiện qua nhiệt trở, dẫn đến sự thay đổi trị số điện trở Kết quả là dòng điện qua sò công suất giảm, giúp giảm nhiệt độ và ngăn ngừa quá nhiệt.

1.8.2 Điện trở tuỳ áp (VDR – Voltage Dependent Resistor)

VDR còn gọi là varistor là một linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi khi điện áp đặt lên nó thay đổi.

Ký hiệu và hình dáng của VDR như hình sau:

Khi điện áp giữa hai cực của VDR dưới mức quy định, điện trở của nó rất lớn, tương tự như trạng thái hở mạch Khi điện áp tăng lên, VDR sẽ giảm điện trở để duy trì ổn định điện áp ở hai đầu Giá trị điện áp mà VDR có khả năng ổn định được xác định bởi nhà sản xuất, đây là thông số đặc trưng của VDR.

VDR thường được kết nối song song với các cuộn dây có hệ số tự cảm lớn nhằm giảm thiểu điện áp cảm ứng quá cao khi cuộn dây mất dòng điện đột ngột, giúp bảo vệ các linh kiện trong mạch khỏi hư hỏng.

1.8.3 Điện trở quang (Photo Resistor) Điện trở quang hay còn gọi là quang trở là thiết bị bán dẫn nhậy cảm với bức xạ điện từ quanh phổ ánh sáng nhìn thấy (có bước sóng từ 380 và 780 nm).

Quang trở được hình thành từ lớp vật liệu bán dẫn mỏng, chủ yếu là CdS (Cadmi sulfua) Ánh sáng ngẫu nhiên sẽ truyền một phần năng lượng của nó vào vật liệu này, tạo ra hiệu ứng quang điện.

VDR (Voltage Dependent Resistor) hoạt động bằng cách tạo ra các cặp điện tử-lỗ trống, cho phép điện tử nhảy lên vùng dẫn, dẫn đến việc hình thành nhiều hạt dẫn tự do Sự gia tăng số lượng hạt dẫn này làm tăng độ dẫn và giảm trở kháng, với số lượng hạt dẫn tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ ánh sáng Khi không có ánh sáng, điện trở của quang trở có thể lên tới vài trăm KΩ đến vài MΩ, nhưng khi được chiếu sáng, giá trị này giảm xuống chỉ còn vài trăm Ω đến vài KΩ.

Trong ứng dụng thực tế, điện áp ngoài được kết nối với các cực của quang trở Khi ánh sáng chiếu vào, dòng điện sẽ chảy qua quang trở và mạch ngoài, với cường độ dòng điện phụ thuộc vào độ sáng của ánh sáng.

Ký hiệu : Điện trở quang gồm :

+ Một lớp vật liệu bán dẫn nhạy quang (có bề dày từ 1 mm đến 0,1 mm, tuỳ theo vật liệu sử dụng và công nghệ chế tạo)

+ Đế là chất cách điện

+ Tất cả được phủ một lớp chống ẩm trong suốt đối với vùng ánh sáng hoạt động của quang trở.

+ Vỏ bọc bằng chất dẻo có cửa sổ cho ánh sáng đi qua

Nguyên tắc làm việc của vật liệu nhạy quang là khi ánh sáng chiếu vào, các cặp điện tử và lỗ trống xuất hiện, dẫn đến tăng nồng độ hạt dẫn điện và giảm điện trở của khối bán dẫn Độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn nhạy quang được tính theo một công thức cụ thể.

   Điện cực Lớp chống phản quang

Bán dẫn nhạy quang Chất cách điện

Chân cựcVật liệu nhạy quang với  n ,  p là độ linh động của điện tử và lỗ trống n,p là nồng độ hạt dẫn của điện tử và lỗ trống

Điện trở của quang trở thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào, dẫn đến sự biến đổi của cường độ dòng điện trong mạch Điều này có nghĩa là tín hiệu quang đã được chuyển đổi thành tín hiệu điện.

Các tham số chính của quang trở

+ Điện dẫn suất  p là hàm số của mật độ quang khi độ dài bước sóng thay đổi.

Tụ điện

Khái niệm

Tụ điện là linh kiện thụ động quan trọng trong các mạch điện tử, thường được sử dụng để lọc nguồn, loại bỏ nhiễu, truyền tín hiệu xoay chiều và trong các mạch dao động.

Kí hiệu và hình dáng thực tế

* Tụ thường(Tụ không phân cực)

Cấu tạo

Tụ th- ờng (tụ không phân cực)

Tụ không phân cực được cấu tạo từ các lá kim loại xen kẽ với chất cách điện, hay còn gọi là chất điện môi Tên gọi của tụ thường dựa trên loại chất điện môi sử dụng, ví dụ như tụ giấy, tụ gốm, tụ mica và tụ dầu.

Giá trị điện dung của tụ thường dao động từ 1,8pF đến 1μF Khi điện dung vượt quá mức này, kích thước của tụ sẽ trở nên lớn hơn Tuy nhiên, việc chế tạo tụ phân cực có thể giúp giảm kích thước một cách đáng kể.

Cấu tạo và kí hiệu của tụ không phân cực

Tụ điện phân được cấu tạo từ hai điện cực tách biệt bởi một lớp màng mỏng chất điện phân Khi có điện áp tác động, một lớp oxit kim loại không dẫn điện hình thành, đóng vai trò như lớp điện môi Lớp điện môi càng mỏng, kích thước tụ càng nhỏ nhưng điện dung lại lớn hơn Tụ điện phân có cực tính xác định và được đánh dấu trên thân, nếu nối ngược cực tính, lớp điện môi có thể bị hủy hoại, dẫn đến hỏng tụ (nổ tụ) Loại tụ này cũng dễ bị rò điện do sự hiện diện của điện phân.

Cấu tạo, ký hiệu và cấu trúc thực tế của tụ điện phân

Tụ hoá có thiết kế đặc biệt với vỏ ngoài bằng nhôm đóng vai trò là cực âm, trong khi bên trong chứa thỏi kim loại (đồng hoặc nhôm) làm cực dương Giữa cực dương và cực âm là không gian chứa chất điện phân, giúp tụ hoá hoạt động hiệu quả trong các mạch điện.

Bản cực Điện tích Điện môi

Ký hiệu Điện cực nhôm

Ký hiệu Chất điện phân Màng oxit nhôm

Phân loại

Tụ điện được phân loại thành hai loại chính: tụ có trị số điện dung không đổi và tụ có trị số điện dung biến đổi Trong đó, tụ có trị số điện dung không đổi được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng điện tử Các loại tụ này cũng được phân chia dựa trên chất liệu điện môi mà chúng sử dụng, ảnh hưởng đến hiệu suất và khả năng hoạt động của tụ.

* Tụ gốm (Tụ không phân cực )

Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ

Tụ gốm có điện dung từ 0,47 µF trở xuống thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc trong mạch lọc nhiễu Các loại tụ này thường có nhiều hình dạng như đĩa, phiến, đơn khối hoặc dạng ống.

Tụ gốm được tạo thành bằng cách lắng đọng màng kim loại trên bề mặt của một đĩa gốm mỏng, với dây dẫn kết nối đến màng kim loại và được bọc trong vỏ chất dẻo Tụ gốm có nhiều hình dáng và cách ghi trị số khác nhau.

Ký hiệu và hình dáng của tụ gốm

Tụ giấy là loại tụ điện không có cực tính, được cấu tạo từ hai bản cực bằng băng kim loại dài, với lớp cách điện là giấy tẩm dầu cuộn thành ống Điện áp làm việc của tụ giấy có thể đạt tới 1000V, với giá trị điện dung từ 0,001 µF đến 0,1 µF Tuy nhiên, loại tụ này ngày càng ít được sử dụng do kích thước lớn của nó.

Ký hiệu và hình dáng của tụ giấy

Tụ mica tráng bạc là loại tụ không có cực tính, điện dung từ 2,2pF  10nF, điện áp làm việc rất cao, trên 1000V.

Ký hiệu và hình dáng của tụ mica

Tụ mica được cấu tạo từ các lá kim loại xen kẽ với các lá mica, trong đó một chân tụ nối với các lá kim loại chẵn và chân còn lại nối với các lá kim loại lẻ Tất cả các thành phần này được bọc trong vỏ chất dẻo Để nâng cao hệ số phẩm chất của tụ, người ta thường sử dụng phương pháp lắng đọng kim loại lên các lớp mica.

Tụ mica đắt tiền hơn tụ gốm vì ít sai số, đáp tuyến tần số cao tốt, độ bền cao.

Tụ không có cực tính, được làm từ các chất như polyester, polyethylene, polystyrene hoặc polypropylene, có điện dung dao động từ vài trăm pF đến vài chục µF Điện áp làm việc của loại tụ này có thể từ hàng trăm đến hàng chục ngàn vôn.

Ký hiệu và hình dáng của tụ màng mỏng

Tụ tantan là loại tụ điện có cực tính rõ ràng, với điện cực được làm từ tantan Chúng có điện dung cao, dao động từ 0,1 µF đến 100 µF, nhưng kích thước lại rất nhỏ gọn Tuy nhiên, điện áp làm việc của tụ tantan khá thấp, chỉ khoảng vài chục volt.

Ký hiệu và hình dáng của tụ tantan

Tụ tantan vượt trội hơn tụ nhôm về ổn định nhiệt và đặc tuyến tần số ở dải tần cao Do đó, trong các mạch yêu cầu độ ổn định cao về trị số điện dung, tụ tantan là lựa chọn ưu tiên mặc dù giá thành của nó cao hơn so với tụ nhôm.

* Tụ hoá ( Tụ có phân cực )

Tụ hoá là loại tụ có phân cực âm dương, với trị số lớn hơn từ 0,47 µF đến khoảng 4.700 µF Chúng thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc để lọc nguồn Tụ hoá luôn có hình dáng hình trụ.

Tụ hoá được thiết kế với bản cực nhôm và bề mặt cực dương được phủ lớp oxit nhôm cùng lớp bọt khí cách điện làm chất điện môi Nhờ lớp oxit nhôm mỏng, tụ có điện dung lớn và điện áp đánh thủng nhỏ Kích thước của tụ càng lớn thì điện dung càng tăng.

Khi sử dụng tụ điện, việc chú ý đến cực tính là rất quan trọng để tránh hư hỏng Các giá trị như điện dung, điện áp làm việc và nhiệt độ đều được ghi rõ ràng trên thân tụ hoá, giúp người dùng dễ dàng nhận biết.

Tụ hóa với điện dung lớn thường được sử dụng làm tụ san phẳng điện áp trong các mạch nguồn, với hiệu suất cao hơn khi điện dung càng lớn Ngoài ra, chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lọc khu vực tần số thấp.

+ C2 b Tụ có trị số điện dung biến đổi Đây là loại tụ mà trong quá trình làm việc ta có thể điều chỉnh trị số điện dung của chúng.

Tụ xoay, hay còn gọi là tụ đa dụng, bao gồm hai má kim loại song song, với một má tĩnh và một má động Chất điện môi của tụ có thể là không khí, mica, gốm hoặc màng chất dẻo.

Ký hiệu và hình dáng của tụ xoay

Khi xoay trục của tụ xoay, các lá động sẽ di chuyển giữa các lá tĩnh để làm thay đổi trị số điện dung của tụ.

Tụ xoay thường được sử dụng trong các mạch cộng hưởng chọn sóng để dò kênh trong máy thu thanh (với điện dung thay đổi từ 0 đến 270 pF).

Tụ vi chỉnh, hay còn gọi là tụ điều chuẩn, có cấu trúc tương tự như tụ xoay nhưng kích thước nhỏ hơn nhiều Thiết bị này không có núm vặn điều chỉnh mà chỉ sử dụng rãnh điều chỉnh bằng tuoclovit.

Ký hiệu và hình dáng của trimcap

Trị số của tụ vi chỉnh thường nằm trong khoảng từ 0 đến vài chục pF Loại tụ này thường được kết hợp với tụ xoay và chủ yếu được sử dụng để cân chỉnh mạch.

Thông số kĩ thuật

a Trị số điện dung và dung sai :

Trị số điện dung là đại lượng thể hiện khả năng tích điện của tụ điện, phụ thuộc vào diện tích bản cực, loại vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực.

 Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)

 ξ: Là hằng số điện môi của lớp cách điện.

 d : là chiều dày của lớp cách điện.

 S : là diện tích bản cực của tụ điện.

Đơn vị điện dung của tụ điện là Fara (F), nhưng do 1 Fara rất lớn, nên trong thực tế, thường sử dụng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF), NanoFara (nF) và PicoFara (pF).

Dung sai của tụ điện là chỉ số phản ánh độ chính xác của giá trị điện dung thực tế so với giá trị điện dung danh định Nó được tính toán để xác định mức độ chênh lệch cho phép giữa hai giá trị này, giúp người dùng lựa chọn tụ điện phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.

Tụ điện cần có độ chính xác tương ứng với yêu cầu của mạch, với dung sai có thể từ 0,001% đến 150% Đối với các tụ điện sử dụng trong kỹ thuật điện tử thông thường, dung sai thường nằm trong khoảng 5 – 20%.

Tụ điện là linh kiện có khả năng ngăn chặn dòng điện một chiều trong trạng thái ổn định Trở kháng của tụ điện được xác định theo các nguyên tắc tổng quát.

  với f là tần số của tín hiệu xoay chiều tác dụng lên tụ

  gọi là dung kháng của tụ

+ Tụ điện không cho thành phần một chiều qua

Khi tần số tín hiệu tăng, trở kháng của tụ giảm, cho phép tín hiệu tần số cao dễ dàng đi qua Đồng thời, tụ có điện dung lớn cũng giúp tín hiệu tần số thấp dễ dàng hơn.

Khi nạp điện cho tụ, điện áp làm việc của tụ là điện áp một chiều lớn nhất mà tụ có thể chịu, quá giá trị này sẽ gây nổ tụ, còn được gọi là điện áp đánh thủng Khi điện áp lớn được đặt vào tụ, lực điện trường mạnh sẽ khiến các điện tử trong nguyên tử chất điện môi bị bức xạ thành các điện tử tự do, tạo ra dòng điện qua chất điện môi và dẫn đến hiện tượng đánh thủng Do đó, khi sử dụng tụ điện, cần chọn tụ có điện áp đánh thủng lớn hơn điện áp sử dụng vài lần Điện áp đánh thủng của điện môi phụ thuộc vào tính chất và bề dày của lớp điện môi; vì vậy, các tụ chịu được điện áp lớn thường có kích thước lớn và được làm từ chất điện môi tốt như mica, gốm hay ebonit.

Mỗi loại tụ chỉ làm việc trong một môi tr ờng làm việc có dải nhiệt độ nhất định.

Tương tự như với điện trở người ta dùng hệ số nhiệt TCC để đánh giá sựbiến đổi của trị số điện dung khi nhiệt độ thay đổi

Điện dung C thay đổi theo nhiệt độ với sự biến thiên ΔC tương ứng với sự thay đổi ΔT Để đảm bảo tính ổn định của điện dung, hệ số nhiệt độ của điện dung (TCC) cần được giữ ở mức thấp nhất có thể Điều này giúp giảm thiểu hiện tượng dòng điện rò, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của thiết bị.

Dòng điện rò là dòng chạy qua giữa 2 bản cực của tụ điện, nó phụ thuộc vào điện trở cách điện của chất điện môi.

Khi đặt một điện áp lên tụ thì dung kháng của tụ được tính bằng:

  với f [Hz] là tần số của điện áp đặt lên tụ

Dung kháng của tụ điện phụ thuộc vào tần số, giảm dần khi tần số tăng Đối với thành phần một chiều (f=0), dung kháng của tụ có thể xem như lớn vô cùng, tức là không có dòng rò Tuy nhiên, trong thực tế, thành phần này luôn hiện hữu và chịu ảnh hưởng nhiều từ nhiệt độ.

Tụ điện giải có dòng rò lớn nhất, thường lên đến vài mA khi điện áp vượt quá 10V, trong khi tụ điện mica và tụ gốm lại có dòng rò nhỏ nhất.

Cách ghi và đọc tham số trên tụ điện

Các tham số ghi trên thân tụ điện bao gồm điện dung (kèm theo dung sai), điện áp làm việc, và có thể có dải nhiệt độ làm việc cùng hệ số nhiệt TCC.

Có hai cách ghi là ghi trực tiếp và ghi theo quy - ớc a Cách ghi trực tiếp

Cách ghi này áp dụng cho tụ có kích th- ớc lớn nh- tụ hoá, tô mica

Trên hình, thông tin ghi 1000 F, 50V cho biết tụ điện có điện dung 1000 F và điện áp một chiều tối đa mà tụ có thể chịu là 50V.

Cách ghi này dùng cho tụ có kích th- ớc nhỏ, gồm các số và chữ với một số kiÓu quy - íc nh- sau:

Với loại tụ ký hiệu bằng 3 chữ số và 1 chữ cái

+ Chữ số cuối cùng chỉ số số 0 thêm vào

+ Chữ cái chỉ dung sai ví dụ: Tụ trong hình a có trị số điện dung là 15*10 4 pF = 150nF

Tụ trong hình b có trị số điện dung là 100pF, sai số  10 %, điện áp chịu đựng là 100VDC

Trong kỹ thuật điện tử thông th- ờng tụ điện th- ờng có dung sai từ

Cách ghi quy - ớc trên tụ gốm và mica

Ghi theo quy - ớc vạch màu hoặc chấm màu (gần giống nh- điện trở) a) b)

Quy - ớc màu trên thân tụ điện Loại 4 vạch màu

Vạch 1, 2 là số thực có nghĩa Vạch 3 là chỉ số số 0 thêm vào (với đơn vị pF) Vạch 4 chỉ điện áp làm việc

Vạch 1, 2 là số thực có nghĩa Vạch 3 là chỉ số số 0 thêm vào (với đơn vị pF) Vạch 4 chỉ dung sai

Vạch 5 chỉ điện áp làm việc

Bảng quy - ớc màu cho tụ điện

Màu Trị số thực Hệ số nhân Dung sai Điện áp làm việc

Màu Trị số thực Hệ số nhân Dung sai Điện áp làm việc

Màu TCC [ppm/ 0 C] Đen 0 Vàng 220 Đỏ 75 Xanh lá cây 330 §á tÝm 100 Xanh lam 430

T- ơng tự nh- điện trở, tụ điện chỉ đ- ợc sản xuất với các trị số điện dung tiêu chuẩn với các số thứ nhất và thứ 2 nh- sau:

Do vậy để có trị số điện dung mong muốn cần mắc tụ theo kiểu nối tiếp, song song hay hỗn hợp

* Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ :

Tất cả các tụ điện đều được ghi rõ giá trị điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây là điện áp tối đa mà tụ có thể chịu Nếu vượt quá mức điện áp này, tụ điện sẽ bị nổ.

Khi lắp tụ điện vào mạch điện có điện áp U, cần chọn tụ có giá trị điện áp tối đa cao gấp khoảng 1,4 lần điện áp U để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.

 Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V vv

Đặc tính nạp và xả điện của tụ

Tụ điện hoạt động dựa trên nguyên tắc nạp và xả điện đ- ợc minh hoạ trong h×nh sau

Quá trình nạp điện (a) và xả điện (b) của tụ

Khi khóa K ở vị trí 1, tụ điện được nạp với bản cực phía trên mang điện tích dương và bản cực phía dưới mang điện tích âm Điện áp trên tụ tăng dần từ 0 V đến điện áp nguồn VDC theo hàm mũ theo thời gian t Điện áp tức thời trên hai bản tụ được tính theo công thức cụ thể.

C t V e v    trong đó : t : thời gian tụ nạp, đơn vị là giây (s) e = 2,71828

Hằng số thời gian nạp của tụ điện được ký hiệu là =RC, với đơn vị tính là giây (s) Sau khoảng thời gian t = , tụ điện sẽ nạp được 0,63VDC, và sau t = 5, tụ sẽ đạt 0,99VDC, lúc này có thể coi như tụ đã nạp đầy.

Khi điện áp trên tụ điện tăng theo hàm mũ, dòng điện nạp cho tụ lại giảm dần từ giá trị cực đại ban đầu.

V DC xuống trị số cuối cùng là 0[A] Dòng điện nạp tức thời đ- ợc tính theo công thức:  t DC

Sau khi tụ điện được nạp đầy, điện áp trên tụ gần bằng với điện áp DC Khi chuyển khóa K sang vị trí 2, tụ sẽ xả điện qua điện trở R, dẫn đến dòng điện và điện áp trên tụ giảm dần theo hàm mũ theo thời gian Nếu sử dụng bóng đèn thay cho điện trở R, ta sẽ thấy bóng đèn sáng lên rồi yếu dần cho đến khi tắt hẳn Dòng điện do tụ xả chính là năng lượng đã được nạp trong tụ, và năng lượng này có thể được tính theo một công thức cụ thể.

W  với W : điện năng tính bằng Jun (J)

C : điện dung của tụ tính bằng Fara (F)

V: điện áp trên tụ tính bằng Vôn (V) Điện áp và dòng điện tức thời trên tụ đ- ợc tính theo công thức:

Sau khoảng thời gian t = τ tụ xả, điện áp trên tụ giảm xuống còn 0,37VDC Khi t đạt đến 5τ, tụ được coi là đã xả hết và điện áp trên tụ bằng 0V Hình a) thể hiện điện áp và dòng điện qua tụ trong quá trình nạp, trong khi hình b) mô tả quá trình xả.

Do đặc tính nạp xả của tụ điện, khi áp dụng điện áp hình vuông, điện áp trên tụ sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ dài chu kỳ tín hiệu hình vuông so với hằng số thời gian RC.

Dạng điện áp trên tụ khi điện áp đặt lên nó có chu kỳ khác nhau

Các kiểu ghép tụ

a Tụ điện ghép nối tiếp C1 C2

Khi ghép các tụ nối tiếp ta sẽ có trị số điện dung và điện áp làm việc của tụ t- ơng đ- ơng nh- sau:

Nh- vậy ghép nối tiếp tụ điện sẽ làm tăng điện áp làm việc nh- ng làm giảm trị số điện dung b Tụ điện ghộp song song

Công thức tính điện dung và điện áp làm việc của tụ t- ơng đ- ơng nh- sau:

Khi ghép các tụ điện song song, điện dung tổng cộng sẽ tăng lên, được tính theo công thức U = min (U1, U2) Tuy nhiên, điện áp làm việc của mạch sẽ bằng điện áp làm việc nhỏ nhất trong các tụ Do đó, để đảm bảo hiệu suất tối ưu, nên chọn các tụ có điện áp làm việc bằng nhau khi thực hiện ghép song song.

Các ứng dụng của tụ điện

a Tụ dẫn điện ở tần số cao

Dung kháng của tụ đ- ợc tính theo công thức:

Dung kháng của tụ điện tỉ lệ nghịch với tần số dòng điện Khi tần số cao, dung kháng XC giảm, cho phép dòng điện dễ dàng đi qua Ngược lại, ở tần số thấp, dòng điện gặp khó khăn và tụ điện có thể coi như chặn thành phần một chiều (khi f = 0, XC = ) Ngoài ra, tại cùng một tần số, tụ điện có điện dung lớn sẽ có dung kháng nhỏ hơn so với tụ điện có điện dung nhỏ.

Dựa vào đặc tính dẫn điện phụ thuộc vào tần số ng- ời ta sử dụng tụ cho các mục đích:

Tụ liên lạc được sử dụng để dẫn tín hiệu xoay chiều và chặn thành phần một chiều qua các tầng Đối với tín hiệu xoay chiều tần số cao, có thể áp dụng cả tụ phân cực và tụ thường Tuy nhiên, khi làm việc với tín hiệu tần số thấp, cần phải sử dụng tụ phân cực để đảm bảo hiệu quả.

+ Tụ thoát: dùng để loại bỏ tín hiệu không cần thiết (th- ờng là tạp âm) xuống đất

Tụ lọc được sử dụng trong các mạch lọc để phân chia dải tần, bao gồm lọc thông cao, thông thấp và lọc dải Khi kết hợp với điện trở hoặc cuộn dây, tụ có thể tạo ra các mạch lọc thụ động hiệu quả.

+ Tụ cộng h- ởng: dùng trong các mạch cộng h- ởng LC để bắt tín hiệu hay triệt tín hiệu ở tần số cộng h- ởng của mạch

Một số mạch lọc thụ động RC và đặc tuyến biên độ ฀ tần số

Âm bổng, với tần số cao, sẽ được truyền qua tụ điện để vào loa bổng (Treble), trong khi âm trầm có tần số thấp sẽ bị chặn lại và đi vào loa trầm (Bass).

Mạch d- ới đây minh hoạ ứng dụng này của tụ điện

Sơ đồ mạch tách âm thanh thành 2 kênh b Tụ nạp xả điện trong mạch lọc nguồn

Mạch nắn điện sử dụng diode có khả năng cho phép bán kỳ dương của dòng điện xoay chiều đi qua và chặn bán kỳ âm, tạo ra dòng điện qua tải với dạng bán kỳ dương gián đoạn Khi thêm tụ điện song song với tải, tụ sẽ nạp điện trong bán kỳ dương và xả điện trong bán kỳ âm, giúp duy trì dòng điện liên tục qua tải và giảm hệ số đập mạch của dòng điện xoay chiều hình sin.

Mạch chỉnh l- u cầu không sử dụng tụ lọc (a) và có sử dụng tụ lọc (b)

Cuộn cảm

Khái niệm

Cuộn cảm là một thành phần quan trọng trong mạch điện, tạo ra hiện tượng tự cảm khi có dòng điện biến thiên chạy qua Sự biến thiên của dòng điện này sẽ dẫn đến sự thay đổi của từ thông, từ đó sinh ra một sức điện từ được cảm ứng trong chính cuộn cảm hoặc có thể tác động đến cuộn cảm lân cận.

Mức độ cảm ứng trong mỗi trường hợp phụ thuộc vào độ tự cảm của cuộn cảm hoặc sự hỗ cảm giữa hai cuộn cảm

Cấu tạo và kí hiệu và hình dáng thực tế

Cuộn cảm là thiết bị điện tử được cấu tạo từ nhiều vòng dây quấn lại với nhau, sử dụng dây quấn được sơn emay cách điện Lõi cuộn dây có thể được làm từ không khí hoặc các vật liệu dẫn từ như ferrite hay lõi thép kỹ thuật.

Cuộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit

Trên sơ đồ, các ký hiệu cuộn dây được phân loại như sau: L1 đại diện cho cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, và L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật.

* * Hiện t- ợng cảm ứng điện từ

Cuộn dây được sử dụng để tạo ra cảm ứng điện từ, với dòng điện một chiều cường độ I chạy qua, cuộn dây hoạt động như một nam châm Cực tính của nam châm này được xác định theo chiều dòng điện I, theo quy tắc vặn nút chai, và khi đó cuộn dây được gọi là nam châm điện.

Khi có sự thay đổi trong môi trường từ trong lòng ống dây, một điện áp cảm ứng sẽ được sinh ra, tuân theo định luật Faraday Độ lớn của điện áp cảm ứng tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ trường; tức là, tốc độ thay đổi càng lớn thì điện áp cảm ứng càng cao Môi trường từ có thể được thay đổi bằng cách di chuyển thanh nam châm tương đối với ống dây, di chuyển ống dây so với thanh nam châm, hoặc cho ống dây di chuyển bên trong thanh nam châm.

Khi cảm ứng điện từ xảy ra do sự thay đổi của môi trường từ theo định luật Faraday, dòng điện được sinh ra bởi điện áp cảm ứng sẽ có chiều đối kháng với sự thay đổi đó, theo định luật Lenz Định luật Lenz có thể được mô tả qua các trường hợp cụ thể.

Chiều của dòng điện cảm ứng từ tuân theo định luật Lenz

Có thể áp dụng định luật Faraday và Lenz thông qua từ trường biến thiên do dòng điện xoay chiều, thay vì di chuyển thanh nam châm Khi dòng điện xoay chiều cường độ i chạy qua cuộn dây L1, nó tạo ra từ trường biến thiên xung quanh Nếu đặt cuộn dây L2 gần cuộn L1, sẽ có dòng điện xuất hiện ở hai đầu cuộn L2, cho thấy sự cảm ứng điện từ từ L1 sang L2 Tác dụng của dòng điện xoay chiều tương tự như dòng điện một chiều khi cuộn dây di chuyển, với từ trường biến thiên sinh ra cảm ứng điện từ Khi dòng điện trên cuộn L1 và L2 cùng chiều, gọi là cảm ứng thuận; ngược lại, khi chúng khác chiều, gọi là cảm ứng nghịch Dòng điện xuất hiện trên cuộn L2 cũng tạo ra từ trường biến thiên, gây cảm ứng ngược trở lại cuộn L1, được gọi là hiện tượng cảm ứng tương hỗ hay hỗ cảm.

Phân loại

Có nhiều cách phân loại cuộn dây a Theo lõi của cuộn dây

Cuộn dây lõi không khí, hay còn gọi là cuộn dây không lõi, là loại cuộn dây được quấn trên cốt bằng bìa, sứ hoặc không có cốt, với hệ số tự cảm nhỏ hơn 1mH Loại cuộn dây này thường được ứng dụng trong các thiết bị thu phát tần số vô tuyến và hệ thống anten, đặc biệt ở khu vực tần số cao hoặc siêu cao Với đặc điểm không tiêu thụ nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt, cuộn dây lõi rỗng có độ hao phí gần như bằng 0 và khả năng dẫn điện không hạn chế nếu có kích thước và đường kính sợi dây lớn.

Cuộn dây lõi sắt bụi được chế tạo từ bột sắt nguyên chất kết hợp với chất dính không có từ tính, mang lại hệ số tự cảm lớn hơn cuộn dây không lõi Tuy nhiên, hệ số này vẫn nhỏ hơn so với cuộn dây lõi sắt từ, tùy thuộc vào loại hỗn hợp được sử dụng Loại cuộn dây này thường được ứng dụng trong các khu vực tần số cao và trung tần.

Cuộn dây lõi ferit là lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng ở tần số cao và trung, thậm chí ở tần số thấp như âm tần, nhờ vào độ từ thẩm cao hơn nhiều so với bột sắt Lõi ferit có nhiều hình dạng đa dạng, bao gồm dạng thanh, hình ống, hình xuyến, chữ E, chữ C và hình nồi.

Một số hình dạng lõi ferit và cuộn dây lõi ferit

Cuộn dây lõi sắt từ thường được sử dụng trong các ứng dụng tần số thấp, đặc biệt là âm tần Chúng được chế tạo từ các loại lõi như sắt cacbon, sắt silic hoặc sắt niken Dây dẫn sử dụng là dây đồng tráng men cách điện, được quấn thành nhiều lớp Các lớp này được bảo vệ chống ẩm và cách điện với nhau, giúp tăng hiệu suất và độ bền của cuộn dây.

Lõi bằng sắt từ có độ từ thẩm cao giúp cuộn dây đạt hệ số tự cảm lớn, tuy nhiên kích thước và trọng lượng của nó cũng trở nên lớn hơn.

Khi các cuộn dây có lõi sắt từ chịu dòng điện lớn, lõi có thể bị bão hòa Hiện tượng này xảy ra khi lõi bằng vật liệu sắt từ không còn khả năng tạo ra từ thông tăng theo sự gia tăng của dòng điện, dẫn đến sự thay đổi độ tự cảm và làm giảm dòng điện trong cuộn dây.

Lõi sắt từ tiêu tốn một lượng điện lớn dưới dạng nhiệt, và nếu nhiệt độ lõi vượt quá mức cho phép, nó có thể bị gãy, dẫn đến hỏng cuộn dây và giảm khả năng quản lý dòng điện.

* Cuộn dây dạng thanh, trụ (solenoid): loại được sử dụng đầu tiên và phổ biến nhất do dễ chế tạo và dễ điều chỉnh độ từ thẩm

Cuộn dây hình xuyến (toroid) có nhiều ưu điểm vượt trội so với cuộn solenoid, bao gồm việc yêu cầu ít cuộn dây hơn để đạt được độ tự cảm tương đương và kích thước nhỏ gọn hơn Đặc biệt, tất cả thông lượng trong cuộn cảm toroid được giữ bên trong vật liệu lõi, giúp giảm thiểu hiện tượng hỗ cảm không mong muốn từ các thành phần xung quanh Tuy nhiên, nhược điểm của cuộn dây hình xuyến là việc điều chỉnh độ từ thẩm và quá trình quấn dây khó khăn hơn so với cuộn solenoid.

Cuộn dây hình nồi có ưu điểm tương tự như cuộn dây toroid, với khả năng ngăn chặn từ thông vượt ra ngoài cấu trúc vật lý Độ tự cảm của cuộn dây lõi nồi được gia tăng đáng kể trong một kích thước nhỏ Tuy nhiên, nhược điểm chính của loại cuộn dây này là khó khăn trong việc điều chỉnh và cần phải chuyển đổi số vòng dây thông qua các van tại các điểm khác nhau Sự thay đổi của hệ số tự cảm cũng ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của cuộn dây.

* Cuộn dây có hệ số tự cảm không đổi là cuộn dây không điều chỉnh được hệ số tự cảm.

Cuộn dây có hệ số tự cảm thay đổi cho phép điều chỉnh hệ số tự cảm thông qua việc thay đổi lõi hoặc số vòng dây Khi lõi di chuyển vào trong cuộn dây, độ tự cảm sẽ tăng lên, trong khi khi lõi di chuyển ra, độ tự cảm sẽ giảm Việc điều chỉnh này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của cuộn dây trong các ứng dụng điện từ, đặc biệt là theo khu vực tần số làm việc.

Thông số kĩ thuật

Khi cuộn dây có nhiều vòng quấn, dòng điện cần một khoảng thời gian nhất định để di chuyển qua dây Khi dòng điện chạy quanh cuộn dây, từ trường đạt đến mức tối đa, dẫn đến việc lưu trữ một lượng năng lượng nhất định trong cuộn dây.

Độ tự cảm, ký hiệu là L, thể hiện khả năng lưu trữ năng lượng của cuộn dây Độ tự cảm L phụ thuộc vào số lượng vòng dây, đường kính, chiều dài cuộn dây và loại vật liệu làm lõi.

+ Với cuộn dây không có lõi : S l

+ Với cuộn dây có lõi : L    n 2 S

L: hệ số tự cảm [H] l: chiều dài lõi [m]

S: diện tích lõi [m 2 ] n: số vòng dây

 0: hệ số từ thẩm của chân không ;  0  4  10  7

 r : hệ số từ thẩm tương đối của vật liệu làm lõi đối với chân không

Khi cho dòng điện I qua cuộn dây n vòng sẽ tạo ra từ thông  Để tính quan hệ giữa dòng điện I và từ thông  người ta đưa ra hệ thức: n I

gọi là hệ số tự cảm của cuộn dây, đơn vị là henry [H]

Khi đó có thể tính sức điện động cảm ứng theo công thức: t

  (dấu “-“ biểu thị tác dụng chống lại sự biến thiên)

Đơn vị của độ tự cảm là Henry (H), được xác định bằng tỉ số giữa sự thay đổi dòng điện và điện áp qua một cuộn cảm Một Henry tương ứng với hiệu điện thế một volt khi dòng điện thay đổi một ampe mỗi giây.

Trên thực tế, đơn vị H là một giá trị khá lớn và hiếm khi gặp, thông thường người ta sử dụng đơn vị  H và mH b Cảm kháng

Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều

ZL= 2.3,14.f.L o Trong đó : ZLlà cảm kháng, đơn vị là Ω o f : là tần số đơn vị là Hz o L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry

Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn dây với dòng điện xoay chiều

Trong thí nghiệm minh họa, cuộn dây được kết nối nối tiếp với bóng đèn và đấu vào các nguồn điện 12V với tần số khác nhau thông qua các công tắc K1, K2, K3 Khi công tắc K1 được đóng, dòng điện một chiều sẽ đi qua cuộn dây với cường độ mạnh nhất.

Khi ZL = 0, bóng đèn sẽ sáng nhất Khi K2 đóng, dòng điện xoay chiều 50Hz đi qua cuộn dây, làm cho bóng đèn sáng yếu hơn do ZL tăng Cuối cùng, khi K3 đóng, dòng điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây, dẫn đến bóng đèn sáng yếu nhất vì ZL đạt giá trị cao nhất.

Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với hệ số tự cảm và tần số dòng điện xoay chiều; tần số càng cao, dòng điện đi qua cuộn dây càng khó Đối với dòng điện một chiều (f = 0 Hz), cảm kháng ZL = 0 Điện trở thuần của cuộn dây, đo được bằng đồng hồ vạn năng, thường nhỏ hơn cảm kháng ở cuộn dây có phẩm chất tốt Điện trở thuần, hay còn gọi là điện trở tổn hao, sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động Hệ số chất lượng cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của cuộn dây.

Cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều sẽ gặp tổn hao năng lượng do sự tiêu thụ trong cuộn dây và lõi Mức độ tổn hao này được thể hiện qua tang của góc tổn hao δ.

Cuộn cảm chất lượng cao sẽ giảm thiểu tổn hao năng lượng Do đó, trị số nghịch đảo của tổn hao được gọi là hệ số chất lượng, thường được ký hiệu là Q.

Để nâng cao chất lượng, có thể sử dụng lõi làm từ các vật liệu như ferrit, sắt cacbon, hoặc aluaife Việc này cho phép duy trì trị số điện cảm như cũ nhưng chỉ cần quấn ít vòng dây hơn.

Cuộn cảm trong thiết bị vô tuyến điện tử dân dụng yêu cầu hệ số phẩm chất tối thiểu là 40, trong khi một số bộ phận, như cuộn cảm trong mạch dao động với đặc tuyến cộng hưởng nhọn, cần đến 300 Điều này cho thấy tầm quan trọng của điện dung tạp tán trong việc tối ưu hóa hiệu suất của các mạch điện tử.

Các vòng dây và lớp dây tạo thành một điện dung, tương tự như tụ điện mắc song song với cuộn cảm, dẫn đến việc làm giảm chất lượng của cuộn cảm Cuộn cảm có điện dung tạp tán nhỏ nhất từ 1-3 pF, trong khi cuộn cảm nhiều lớp có điện dung tạp tán khoảng 5-30 pF Việc quấn phân đoạn hoặc quấn tổ ong giúp giảm điện dung này Tần số làm việc giới hạn của cuộn dây cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố này.

Cuộn dây có tần số làm việc bị giới hạn bởi điện dung phân tán giữa các vòng dây Vật liệu kim loại làm dây dẫn hoạt động như bản cực tụ, trong khi chất cách điện giữa các vòng dây đóng vai trò là chất điện môi Do đó, các cặp vòng dây có thể được coi như một tụ điện.

Ở tần số thấp, thành phần điện dung có thể được bỏ qua, nhưng ở tần số cao, cuộn dây hoạt động như một mạch cộng hưởng song song Tần số làm việc của mạch này bị giới hạn bởi tần số riêng của nó.

Khi cuộn dây hoạt động ở tần số cao hơn f0, tính chất dung của nó sẽ chiếm ưu thế hơn tính cảm Vì vậy, để đảm bảo hiệu suất tối ưu, tần số làm việc của cuộn dây cần phải nhỏ hơn f0.

Tính chất

Cuộn dây được dùng để tạo ra cảm ứng điện từ.

Khi dòng điện một chiều cường độ I chạy qua cuộn dây, cuộn dây sẽ hoạt động như một nam châm với cực tính xác định theo chiều dòng điện Điều này được giải thích theo quy tắc vặn nút chai, và do đó, cuộn dây được gọi là nam châm điện.

Khi đặt một cuộn dây thứ hai di chuyển tương đối với cuộn dây đầu tiên, cuộn thứ hai sẽ xuất hiện một dòng điện do hiện tượng cảm ứng điện từ Sự cảm ứng này diễn ra từ cuộn 1 sang cuộn 2, tạo ra dòng điện cảm ứng trên cuộn 2 Tốc độ di chuyển càng nhanh thì hiện tượng cảm ứng từ càng mạnh.

Khi dòng điện xoay chiều cường độ i chạy qua cuộn dây L1, nó hoạt động như một nam châm biến thiên, tạo ra từ trường biến thiên xung quanh Nếu đặt cuộn dây L2 gần cuộn L1, dòng điện sẽ xuất hiện ở hai đầu cuộn dây L2, chứng tỏ có sự cảm ứng điện từ từ L1 sang L2 Tác dụng của dòng điện xoay chiều tương tự như dòng điện một chiều, miễn là cuộn dây di chuyển, vì từ trường biến thiên sẽ sinh ra cảm ứng điện từ trong khu vực đó.

L1 và i2 trên cuộn L2 cùng chiều thì gọi là cảm ứng thuận, ngược lại gọi là cảm ứng nghịch

Khi dòng điện xuất hiện trên cuộn L2, nó sẽ tạo ra một từ trường biến thiên, gây ra hiện tượng cảm ứng ngược trở lại cuộn L1 Hiện tượng này được gọi là cảm ứng tương hỗ hay hỗ cảm.

Cách ghi và đọc tham số của cuộn cảm

Ghi trực tiếp là phương pháp ghi chép các tham số tự cảm L, dung sai và loại lõi của cuộn cảm một cách đầy đủ Phương pháp này chỉ áp dụng cho các loại cuộn cảm có kích thước lớn.

* Cách ghi gián tiếp theo quy ước:

+ Ghi theo quy ước màu: Dùng cho cáccuộn cảm nhỏ

Vòng màu 1: Gía trị thứ nhất của cuộn cảm

Vòng màu 2: giá trị thứ hai của cuộn cảm

Vũng màu 3: Số cỏc số 0 thờm vào, đơn vị đo là àH

Vòng màu 4: Chỉ dung sai

Các cách ghép cuộn dây

Các cuộn dây ghép nối tiếp có hệ số tự cảm tương đương bằng tổng các hệ số tự cảm của các cuộn dây thành phần, tương tự như cách tính điện trở nối tiếp.

Các cuộn dây mắc song song sẽ có hệ số tự cảm t- ơng đ- ơng đ- ợc tính nh- điện trở mắc song song

Công dụng

* Cuộn cộng hưởng là cuộn dây cùng với tụ điện kết hợp thành một mạch cộng hưởng để tạo dao động, chọn sóng, bẫy nhiễu…

Mạch cộng hưởng LC song song và nối tiếp

* Cuộn lọc là cuộn dây kết hợp với tụ điện để tạo thành các mắt lọc để phân chia dải tần.

Dưới đây là một số mạch lọc LC thụ động và đáp ứng tần số – biên độ của chúng

Lọc thông thấp Lọc thông cao

Lọc thông dải Lọc chặn dải

Cuộn chặn thường được thiết kế với lõi sắt từ, có chức năng chặn các thành phần cao tần và lọc phẳng điện áp nguồn cung cấp Điều này giúp ngăn chặn sự biến động bất thường của dòng một chiều, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.

Những cuộn cảm làm nhiệm vụ này phải có trị số lớn (vài H)

Rơ le điện từ là một ứng dụng phổ biến của cuộn dây, cho phép điều khiển công tắc bằng điện thay vì thao tác thủ công Hoạt động của rơ le điện từ dựa trên hiện tượng cảm ứng từ của cuộn dây khi có dòng điện chạy qua.

Liên lạc vô tuyến sử dụng anten của đài phát thanh và truyền hình, thực chất là những cuộn dây tạo ra sóng điện từ với từ trường biến thiên Từ trường này sẽ được cảm ứng bởi các anten ở máy thu, cho phép thu nhận thông tin từ xa mà không cần sử dụng dây truyền tải.

Máy phát điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, với các cuộn dây được bố trí bên trong một nam châm Khi các cuộn dây hoặc nam châm quay nhờ các nguồn năng lượng như thủy lực, khí nóng, gió hoặc năng lượng mặt trời, từ trường sẽ biến thiên, tạo ra dòng điện một pha hoặc ba pha.

3.9 Các linh kiện khác cùng loại a Loa ( Speaker )

Loa là một ứng dụng của cuộn dây và từ trường.

Cấu tạo và hoạt động của Loa ( Speaker )

Loa được cấu tạo từ một nam châm hình trụ với hai cực lồng vào nhau, trong đó cực N nằm ở giữa và cực S bao quanh Giữa hai cực này tạo thành một khe từ với từ trường mạnh, nơi có một cuộn dây gắn liền với màng loa Màng loa được hỗ trợ bởi gân cao su mềm, cho phép nó dễ dàng dao động ra vào.

Khi dòng điện âm tần (từ 20 Hz đến 20.000 Hz) chạy qua cuộn dây, nó tạo ra từ trường biến thiên Từ trường này tương tác với từ trường cố định của nam châm, khiến cuộn dây dao động Sự dao động của cuộn dây dẫn đến việc màng loa cũng dao động, từ đó phát ra âm thanh.

Chú ý: Không bao giờ được cấp dòng điện một chiều vào loa, vì dòng điện này chỉ tạo ra từ trường cố định, khiến cuộn dây của loa chỉ di chuyển theo một hướng và dừng lại Khi đó, dòng điện một chiều qua cuộn dây tăng mạnh do không có điện áp cảm ứng ngược lại, dẫn đến nguy cơ cuộn dây bị cháy.

Micro là một thiết bị tương tự như loa, nhưng có cấu tạo khác biệt với số vòng quấn trên cuộn dây lớn hơn nhiều, dẫn đến trở kháng của micro khoảng 600Ω, trong khi loa chỉ từ 4Ω đến 16Ω Màng micro được thiết kế rất mỏng để dễ dàng dao động khi có âm thanh tác động Trong khi loa chuyển đổi dòng điện thành âm thanh, micro thực hiện chức năng ngược lại, biến âm thanh thành dòng điện âm tần.

Rơ le là một ứng dụng quan trọng của cuộn dây trong sản xuất thiết bị điện tử Nguyên lý hoạt động của rơ le dựa trên việc chuyển đổi dòng điện thành từ trường thông qua cuộn dây Từ trường này tạo ra lực cơ học, cho phép thực hiện các động tác cơ khí như đóng mở công tắc và điều khiển các hành trình của thiết bị tự động.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Rơ le

Chương 2 LINH KIỆN BÁN DẪN

1 Khái niệm về chất bán dẫn

Chất bán dẫn là nguyên liệu chính để sản xuất các linh kiện bán dẫn như diode, transistor và IC, những thành phần quan trọng trong các thiết bị điện tử hiện đại.

Chất bán dẫn là những vật liệu có tính chất trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện, với đặc điểm hóa học là có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử Các chất bán dẫn phổ biến bao gồm Germanium (Ge) và Silicium (Si).

Để tạo ra diode hoặc transistor, cần bắt đầu từ các chất bán dẫn tinh khiết và chế tạo hai loại bán dẫn là loại N và loại P Sau đó, việc ghép nối các miếng bán dẫn loại N và P sẽ cho ra các linh kiện điện tử quan trọng này.

Si và Ge đều có hoá trị 4, với lớp ngoài cùng chứa 4 điện tử Trong trạng thái tinh khiết, các nguyên tử Si và Ge liên kết với nhau thông qua liên kết cộng hoá trị.

Chất bán dẫn tinh khiết

Chất bán dẫn thuần

Nhóm 4 trong bảng tuần hoàn chứa các nguyên tố như Silic (Si) và Gecmani (Ge), nhưng khả năng dẫn điện của chúng khá kém, dẫn đến việc ít được sử dụng Thay vào đó, vật liệu bán dẫn tạp chất thường được ưa chuộng hơn trong ứng dụng thực tiễn.

Một số chất bán dẫn thông dụng

Silicon (Si) là vật liệu phổ biến trong sản xuất diode và mạch tích hợp Để đạt được các tính chất mong muốn, cần pha trộn silicon với các chất khác.

Si có thể được khai thác từ tự nhiên hoặc sản xuất chất lượng cao bằng cách nuôi tinh thể trong phòng thí nghiệm Sau đó, các tinh thể này sẽ được sử dụng để chế tạo các chip.

Selenium (Se) có tính chất trở kháng phụ thuộc mạnh vào cường độ ánh sáng, điều này thể hiện rõ ở vật liệu bán dẫn này Nhờ vào đặc tính này, Se được ứng dụng rộng rãi trong việc chế tạo các tế bào quang điện Hơn nữa, Se cũng được sử dụng để sản xuất các thiết bị chỉnh lưu, đặc biệt trong các khu vực có điện áp không ổn định, nhờ khả năng chịu đựng điện áp cao vượt trội so với silicon (Si).

Germanium (Ge) nguyên chất là một chất dẫn điện kém, nhưng khi được pha trộn với các tạp chất, nó trở thành chất bán dẫn hiệu quả Mặc dù từng được sử dụng rộng rãi trong thời kỳ đầu, germanium ít được áp dụng hơn sau này do khả năng bị hư hỏng bởi nhiệt độ, ngoại trừ trong một số trường hợp đặc biệt.

Chất bán dẫn loại N

Là bán dẫn hình thành khi pha tạp chất nhóm V vào bán dẫn thuần.

Ví dụ: pha tạp chất As, P, Sn (nhóm V) vào bán dẫn nền Si (nhóm IV)

+ P sẽ dùng 4 điện tử vòng ngoài cùng để liên kết cộng hoá trị với 4 điện tử của

+ Còn lại 1 điện tử thứ 5 vì không liên kết nên dễ dàng di chuyển trong mạng tinh thể điện tử tự do  dẫn điện.

+ 1 nguyên tử P cho 1 điện tử tự do,Pha nhiều nguyên tử P cho nhiều điện tử tự do hơn dòng điện càng mạnh

Trong bán dẫn loại N, nồng độ hạt dẫn điện tử vượt trội hơn hẳn so với nồng độ lỗ trống Các điện tử này được xem là hạt dẫn đa số, trong khi lỗ trống được phân loại là hạt dẫn thiểu số.

Hiện nay, bên cạnh các loại bán dẫn truyền thống, hợp chất oxit kim loại đang được chú ý đặc biệt trong công nghệ MOS (metal-oxide semiconductor) và CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) Các thiết bị này nổi bật với đặc điểm tiêu thụ năng lượng cực thấp, cho phép một viên pin có thể duy trì hoạt động lâu dài Hơn nữa, MOS và CMOS có tốc độ xử lý rất cao, cho phép thực hiện nhiều phép tính trong một giây Sự phát triển của transistor và mạch tích hợp ngày càng gia tăng nhờ vào công nghệ MOS và CMOS.

Công nghệ MOS/CMOS cho phép tích hợp một số lượng lớn diode và transistor trên một chip đơn, mang lại mật độ tích hợp cao hơn Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn nhất của MOS và CMOS là sự nhạy cảm của các thiết bị với hư hỏng do tĩnh điện.

Chất bán dẫn loại P

Khi đưa tạp chất là nguyên tử của nguyên tố nhóm III vào bán dẫn thuần thì ta có bán dẫn loại P.

Ví dụ: pha Ga, In, B (nhóm III) vào bán dẫn nền Si (nhóm IV)

+ B sẽ dùng hết 3 điện tử vòng ngoài cùng để liên kết cộng hoá trị với 3 điện tử của 3 nguyên tử kế cận

Khi còn lại một vị trí thiếu do điện tử, nó có thể được coi như có điện tích dương Các điện tử lân cận dễ dàng tái kết với lỗ trống của B, tạo ra một lỗ trống mới tại vị trí đó Hiện tượng này tiếp diễn, dẫn đến quá trình dẫn điện thông qua lỗ trống.

+ 1 nguyên tử B cho 1 lỗ trống, pha nhiều nguyên tử B cho nhiều lỗ trống hơn dòng điện càng mạnh

Nồng độ lỗ trống vượt trội so với nồng độ điện tử, do đó lỗ trống được xem là hạt dẫn đa số, trong khi điện tử được phân loại là hạt dẫn thiểu số.

Sự hình thành tiếp giáp P - N và tính chất

Trên một phiến tinh thể đơn, thông qua phương pháp công nghệ như plana khuếch tán (epitaxy), ta tạo ra hai miền: miền P chứa tạp chất acceptor và miền N chứa tạp chất donor Ranh giới giữa hai miền này được gọi là lớp tiếp xúc P-N, hay lớp tiếp xúc công nghệ Để tạo ra chuyển tiếp P-N, không thể đơn giản ghép hai phiến bán dẫn P và N, mà cần phải pha tạp chất vào bán dẫn thuần, sau đó tiếp tục pha tạp chất khác để chuyển đổi giữa loại P và N.

Tại nơi chuyển đặc tính điện hình thành chuyển tiếp P - N và đó chính là sự quá độ từ bán dẫn P sang N hoặc ngược lại -> tạo ra vùng bão hòa.

Mặt tiếp xúc chỉ nơi nồng độ donor bằng nồng độ acceptor.

2.2 Sự chỉnh l- u qua miền tiếp giáp P-N a) Tiếp giáp p-n khi ch- a có điện tr- ờng ngoài

Khi cho hai miếng bán dẫn tạp P&N tiếp xúc công nghệ với nhau Tại vùng tiếp xúc xảy ra một hiện t- ợng vật lý đặc biệt

- Do sự chênh lệch lớn về nồng độ điện tử tại vùng tiếp xúc xảy ra hiện t- ợng khuyếch tán các động tử đa số :

+ Lỗ trống ở bán dẫn P qua tiếp giáp sang bán dẫn N

+ Điện tử ở bán dẫn N qua tiếp giáp sang bán dẫn ->tạo thành dòng điện khuyếch tán I kt có P->N

Khi xảy ra hiện t- ợng khuyếch tán

+ Tại chất bán dẫn P phạm vi gần mặt xuát hiện một miền chủ yếu là các Ion âm (của tạp chất cho)

Tại bán dẫn N, gần mặt tiếp xúc, xuất hiện một miền chủ yếu chứa các ion dương từ tạp chất nhận Hai miền tích điện này có điện tích bằng nhau nhưng trái dấu.

Tại miền tiếp xúc do thiếu điện tử, mật độ điện tử lớn hơn so với các vùng khác, dẫn đến việc nó thường được gọi là lớp chắn hoặc lớp tiếp giáp P-N.

Trong lớp chắn giữa hai miền điện tích trái dấu, tồn tại một hiệu điện thế tiếp xúc U tx Điện trường tiếp xúc U tx có chiều từ miền N sang miền P.

- Do tác động của điện tr- ờng tiếp xúc các động tử thiểu số số của hai chất bán dẫn chuyển động qua tiếp giáp P-N

+ Điện tử ở bán dẫn P qua lớp tiếp giáp sang N

+ Lỗ trống ở bán dẫn N qua lớp tiếp giáp sang P

=> Tạo thành dòng điện trôi (I tr ) có chiều từ N -> P

- Quá trình khuếch tán càng tiếp tục thì E tx càng lớn E tx cản trở dòng

Dòng điện I kt và I tr sẽ đạt đến trạng thái cân bằng khi hiện tượng vật lý tại tiếp giáp P-N kết thúc Trong trạng thái cân bằng này, tiếp giáp P-N sẽ phân cực ngược, tạo ra một môi trường ổn định cho dòng điện.

- Đặt vào tiếp giáp một điện áp phân cực ng- ợc

Sự chỉnh lưu qua miền tiếp giáp P - N

+ D- ơng nguồn điện áp nối với chất bán dẫn N

- Điện tr- ờng ngoài E ng do điện áp ngoài tạo ra cùng chiều với E tx do đó:

+ Đẩy các điện tử đa số ra xa khỏi miền tiếp xúc làm cho bề rộng lớp chắn tăng lên dòng I kt giảm đến 0

Các động tử thiểu số được tăng cường hút qua tiếp giáp, dẫn đến dòng I tr tăng lên Tuy nhiên, do số lượng động tử không lớn, dòng I tr nhanh chóng bão hòa và có trị số nhá.

Khi phân cực ngược dòng qua tiếp giáp P-N, dòng chuyển động của các động tử thiểu số xảy ra, dẫn đến I ng nhỏ và nhanh chóng bão hòa Để tạo ra tiếp giáp P-N phân cực thuận, cần đặt một điện áp ngoài vào tiếp giáp này.

+ Cực d- ơng nguồn nối với bán dẫn P

+ Cực âm nguồn nối vối bán dẫn N

Ngược chiều E tx làm giảm điện trường tổng hợp tại lớp chắn, dẫn đến việc tăng cường chuyển động khuếch tán của các động tử đa số Kết quả là, bề rộng lớp chắn sẽ giảm đi.

Tóm lại : Khi phân cực thuận dòng qua tiếp giáp lớn do I kt tăng và bề dày lớp chắn giảm

Kết luận : Tiếp giáp P-N khi đặt một điện tr- ờng ngoài đối xứng thì dòng qua tiếp giáp có tính chất không đối xứng

+ Khi phân cực thuận dòng qua lớn

+ Khi phân cực ng- ợc dòng qua tiếp giáp nhỏ và nhanh chóng bão hoà

Cấu tạo và đặc tuyến V-A của Diode

Cấu tạo

Khi kết hợp hai chất bán dẫn P và N, một tiếp giáp P-N được hình thành, tạo ra diode Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử thừa trong bán dẫn N khuếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp đầy các lỗ trống, hình thành một lớp ion trung hòa điện Lớp ion này tạo ra miền cách điện giữa hai chất bán dẫn, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của diode.

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Diode là một chuyển tiếp

- Điện cực nối với bán dẫn P gọi là Anốt

- Điện cực nối với bán dẫn N gọi là Ktốt

Đặc tuyến V- A của Diode bán dẫn và nguyờn lý làm việc

- Đ- ờng biểu diễn quan hệ giữa dòng điện qua Diode và điện áp đặt vào hai cực của nó

V: Đo điện áp hai đầu Diode UD

A: Đo dòng qua Diode ID

+ Thay đổi điện áp đặt vào Diode

Nhìn trên đồng hồ V và A đọc trị số t- ơng ứng qua Diode - Vẽ đặc tuyến

Trước hết, cần phân cực thuận cho diode D (dương nối A, âm nối K) và tăng dần điện áp nguồn U Khi điện áp trên hai diode đạt giá trị UD = Uγ (trong đó Uγ là điện áp ngưỡng), dòng điện qua diode D bắt đầu xuất hiện với trị số ID.

Sau khi UD > U  -> dòng ID bắt đầu tăng theo quy luật hàm mũ

UD = điệp áp trên Diode (V) K: hằng số Boltzman = 1,38.10  23 J/K T: nhiệt độ K ( 0 0 C = 273 0 K), nhiệt độ trong phòng 290 0 K e : 2,718

I S : dòng điện ng- ợc bão hoà chỉ phụ thuộc vào cấu trúc của BZ loại P,N và phụ thuộc vào nhiệt độ môi tr- ờng

D- ơng nối K Vùng phân cực ng- ợc (hay còn gọi là vùng khoá của diode) với đặc tr- ng là dòng nhỏ có giá trị IS (  A)gần nh- không đổi trong suốt một dải điện áp ng- ợc lớn đặt vào Khi UAK tăng tới một giá trị Udt thì dòng điện ng- ợc tăng vọt, ng- ời ta gọi đó là hiện t- ợng đánh thủng chuyển tiếp P - N Hiện t- ợng này làm mất

Diode có khả năng chỉnh lưu, ngoại trừ diode Zener, sử dụng đoạn đánh thủng của đặc tuyến để ổn định điện áp Điện áp tại điểm đánh thủng được gọi là điện áp đánh thủng, ký hiệu là Udt.

Udt có giá trị khoảng 12V đối với diode tách sóng và khoảng vài chục V tới 1kV đối với diode nắn điện

Có 2 hiện t- ợng đánh thủng: đánh thủng vì điện và đánh thủng vì nhiệt + Đánh thủng vì điện th- ờng xảy ra với diode loại Si Có 2 cơ chế là đánh thủng xuyên hầm và đánh thủng thác lũ Đánh thủng xuyên hầm (đánh thủng Zene) là hiện t- ợng đánh thủng lớp chuyển tiếp P - N theo cơ chế xuyên hầm Sự đánh thủng sẽ xảy ra khi điện tr- ờng đặt lên chuyển tiếp đạt giá trị tới hạn nào đó Khi này điện tr- ờng ion hoá chính những nguyên tử chất bán dẫn nền và làm số hạt dẫn tăng đột ngột, kéo theo dòng ng- ợc tăng đột ngột

Thông th- ờng giá trị tới hạn của c- ờng độ điện tr- ờng đặt lên chuyển tiếp P

Điện trường N đạt 3.10^7 V/m với diode Ge và 8.10^7 V/m với diode Si Hiện tượng đánh thủng thác lũ xảy ra khi lớp chuyển tiếp P-N bị đánh thủng, dẫn đến ion hóa các nguyên tử trong mạng tinh thể do va chạm với các hạt tải điện mang năng lượng cao Khi điện trường gia tốc điện tử và lỗ trống, chúng chuyển động nhanh và va chạm với các nguyên tử trong mạng, gây ra ion hóa do va chạm Kết quả là số cặp điện tử và lỗ trống gia tăng, làm tăng mạnh dòng điện qua chuyển tiếp.

Đánh thủng vì nhiệt thường xảy ra với Ge khi nhiệt lượng thoát ra nhỏ hơn nhiệt lượng sinh ra trong quá trình chuyển tiếp Điều này dẫn đến sự tích lũy nhiệt trong hoạt động của diode Khi dòng ngược tăng nhanh, nhiệt độ cũng theo đó tăng lên Quá trình này diễn ra liên tục và khi đạt đến một giới hạn nhất định, dòng ngược lớn sẽ gây ra hiện tượng đánh thủng chuyển tiếp, dẫn đến đánh thủng vĩnh viễn.

Nhiệt năng cung cấp trực tiếp cho nguyên tử bán dẫn nền, làm bật ra các điện tử, dẫn đến hiện tượng phát xạ cặp điện tử - lỗ trống do nhiệt Khi đó, số lượng điện tử và lỗ trống tăng lên đáng kể so với hạt dẫn sinh ra từ quá trình ion hóa tạp chất.

Đánh thủng là hiện tượng xảy ra khi có dòng điện lớn qua chuyển tiếp, dẫn đến sự gia tăng đột biến lượng hạt dẫn Hiện tượng này chỉ xảy ra khi các nguyên tử của bán dẫn nền, có kích thước lớn hơn nhiều so với bán dẫn pha tạp, bị ion hoá và mất điện tử.

Điện áp đánh thủng trong chất bán dẫn tỷ lệ nghịch với nồng độ tạp chất; khi nồng độ tạp chất tăng, điện áp đánh thủng giảm Mức điện áp này có thể dao động từ vài V đến hàng chục ngàn V, tùy thuộc vào loại vật liệu sử dụng.

+ Đánh thủng xuyên hầm là quá trình xảy ra tức thời Đánh thủng thác lũ cần có một thời gian để gia tốc cho hạt dẫn

Độ rộng miền điện tích không gian càng lớn, hiện tượng đánh thủng thác lũ diễn ra càng mạnh mẽ do đoạn tăng tốc cho hạt dẫn dài hơn, dẫn đến tốc độ hạt dẫn cao hơn Trong khi đó, đánh thủng zene không bị ảnh hưởng bởi yếu tố này.

Việc tăng số hạt dẫn thông qua các phương pháp bên ngoài như chiếu sáng hoặc bắn phá ion có thể làm gia tăng cường độ của quá trình thác lũ Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng đến khả năng đánh thủng zene.

Tính chất

Điốt chỉ cho phép dòng điện chảy theo một chiều từ a-nốt sang ca-tốt, với nguyên lý dòng điện chảy từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp Để dòng điện có thể qua điốt, điện thế tại a-nốt cần phải cao hơn điện thế tại ca-tốt, tức là UAK > 0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (UTX) Để tạo ra dòng điện qua điốt, điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc, yêu cầu UAK > UTX Một phần của điện áp UAK sẽ cân bằng với điện áp tiếp xúc khoảng 0.6V, phần còn lại sẽ tạo ra dòng điện thuận qua điốt.

Khi UAK > 0, điốt hoạt động ở chế độ phân cực thuận, và dòng điện qua điốt lúc này được gọi là dòng điện thuận, ký hiệu là IF (IFORWARD) hoặc ID (IDIODE) Dòng điện thuận có chiều chảy từ a-nốt sang ca-tốt.

Khi UAK đạt đủ mức cân bằng với điện áp tiếp xúc, điốt trở nên dẫn điện hiệu quả với điện trở rất thấp, khoảng vài chục Ohm Do đó, điện áp cần thiết để tạo ra dòng điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với điện áp để cân bằng với UTX Thông thường, điện áp cần để cân bằng với UTX khoảng 0.6V, trong khi điện áp tạo dòng thuận chỉ từ 0.1V đến 0.5V, tùy thuộc vào dòng thuận từ vài chục mA đến vài Ampere Như vậy, giá trị UAK cần thiết để có dòng qua điốt dao động từ 0.6V đến 1.1V, với ngưỡng 0.6V là điểm mà điốt bắt đầu dẫn.

UAK = 0.7V thì dòng qua Diode khoảng vài chục mA.

Nếu diode hoạt động tốt, nó sẽ không dẫn điện theo chiều ngược từ ca-tốt sang a-nốt Tuy nhiên, khi diode bị phân cực ngược với hiệu điện thế lớn, vẫn có dòng điện ngược tồn tại, mặc dù rất nhỏ (khoảng μA) và thường không đáng lo ngại trong các ứng dụng công nghiệp Tất cả các diode chỉnh lưu không dẫn điện theo chiều ngược, nhưng nếu điện áp ngược vượt quá ngưỡng chịu đựng (VBR), diode có thể bị đánh thủng, dẫn đến dòng điện tăng nhanh và gây hư hại cho diode.

Vì vậy khisử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây:

Dòng điện thuận qua điốt cần phải tuân thủ giá trị tối đa mà nhà sản xuất quy định Để xác định giá trị này, bạn có thể tham khảo các tài liệu kỹ thuật từ hãng sản xuất.

 Điện áp phân cực ngược (tức UKA) không được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng của điốt, cũng do nhà sản xuất cung cấp).

Ví dụ điốt 1N4007 có thông số kỹ thuật do hãng sản xuất cung cấp như sau:

VBR00V, IFMAX = 1A, VFơ = 1.1V khi IF = IFMAX Những thụng số trên cho biết:

 Dòng điện thuận qua điốt không đượclớn hơn 1A.

 Điện áp ngược cực đại đặt lên điốt không được lớn hơn 1000V.

Điện áp thuận (UAK) có thể đạt đến 1.1V khi dòng điện thuận là 1A Khi điện áp UAK bằng 0.7V, dòng điện qua điốt có thể đạt vài chục mA.

Các tham số tĩnh của diode

Điện trở một chiều, hay còn gọi là điện trở tĩnh, được ký hiệu là R0 Đây là giá trị điện trở của diode khi hoạt động trong chế độ nguồn một chiều hoặc tại điểm làm việc tĩnh trên đặc tuyến.

Xác định điện trở một chiều và điện trở động diode

1 Điện trở một chiều R0chính là nghịch đảo góc nghiêng của đặc tuyến V-A tại điểm làm việc tĩnh M (góc θ1) Thông thường R0thuận IZminđể DZ vẫn ổn định điện áp VZ

+ Khi dòng tải cực tiểu It = Itmin, dòng qua DZ là IZ < IZmax để DZ không bị phá hỏng vì vượt quá công suất tiêu tán cho phép

Khi hở tải, dòng điện It bằng 0 và IZ bằng Ii, điều này có nghĩa là diode zener (DZ) tiêu thụ dòng cực đại Trong trường hợp này, linh kiện ổn áp DZ phải chịu trách nhiệm gánh hầu như toàn bộ dòng vào Bên cạnh đó, diode thu quang (photo diode) cũng đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng điện tử.

Diode thu quang hoạt động khi được phân cực nghịch, với vỏ diode có một miếng thủy tinh cho phép ánh sáng chiếu vào mối P-N Dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào.

Ký hiệu của Photo Diode

- Phân cực ng- ợc cho Diode quang

Khi ch- a có ánh sáng chiếu vào lớp tiếp giáp P - N thì tiếp giáp P- N bị phân cực ng- ợc  chỉ có dòng điện đó nhỏ gọi là dòng điện tối

Khi ánh sáng chiếu vào diode, nhiều đôi điện tử và lỗ trống hiệu xuất hiện ở P-N Dưới tác dụng của điện trường bên ngoài, các phân tử này chuyển động và tạo ra dòng điện qua diode, được gọi là dòng điện sáng Dòng điện này biến đổi tuyến tính với cường độ ánh sáng (lux), tức là khi ánh sáng càng mạnh, dòng điện càng lớn.

- Trị số điện trở của Diode: Khi bị che tối Rth bằng rất lớn

- Khi có ánh sáng chiếu vào Rng = ( 10  100 ) k Rth = vài trăm ôm

* ứng dụng: Dùng trong các mạch điều chỉnh ánh sáng hoặc các mạch báo động c Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )

Diode phát phang, hay còn gọi là LED, phát sáng khi được phân cực thuận với điện áp hoạt động từ 1,7 đến 2,2V và dòng điện qua LED dao động từ 5mA đến 20mA LED thường được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí và báo trạng thái có điện.

KA d Diode Varicap ( Diode biến dung )

Diode biến dung, hay còn gọi là diode Varicap, là loại diode có điện dung tương tự như tụ điện, và điện dung này thay đổi khi điện áp ngược được áp dụng Ứng dụng nổi bật của diode Varicap là trong mạch cộng hưởng; khi điều chỉnh triết áp VR, điện áp ngược trên diode Varicap sẽ thay đổi, dẫn đến sự biến đổi của điện dung và làm thay đổi tần số cộng hưởng của mạch.

Diode biến dung được sử dụng trong các bộ kênh Ti vi mầu, trong các mạch điều chỉnh tần số cộng hưởng bằng điện áp e Diode xung

Trong các bộ nguồn xung, việc sử dụng diode xung để chỉnh lưu tại đầu ra của biến áp xung là rất cần thiết Diode xung hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz, trong khi diode nắn điện thông thường không thể thay thế cho diode xung Tuy nhiên, diode xung có thể được sử dụng thay cho diode thường Đáng lưu ý, giá thành của diode xung cao hơn nhiều so với diode thường.

Diode xung có hình dáng tương tự như Diode thường, nhưng thường được nhận diện qua vòng đánh dấu đứt nét hoặc hai vòng đánh dấu đặc trưng.

Ký hiệu của Diode xung f Diode tách sóng

Diode tiếp điểm, hay còn gọi là diode nhỏ, được chế tạo từ thủy tinh và có cấu trúc tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P-N tại một điểm, giúp giảm thiểu điện dung ký sinh Loại diode này thường được sử dụng trong các mạch cao tần để tách sóng tín hiệu hiệu quả.

Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50Hz , Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A.

Đo xác định chân Diode ( Diode chỉnh lưu, Diode quang(LED),Zener )

Kí hiệu Đèn ng- ợc

Diode có 2 chân A (Anode) và K(Catode) được xác định như sau:

- Sử dụng VOM giải đo điện trở (x1) đo 2 chân của Diode.

- Nếu kim VOM đứng im ở  thì Diode đang phân cực ngược (Que đen của VOM (+ của pin) ở chân nào thì chân đó là Catode, chân còn lại là Anode).

- Nếu kim VOM giảm về hướng 0 thì Diode phân cực thuận nên dẫn điện

(Que đen của VOM ở chân nào thì đó là Anode, chân còn lại là Catode).

- Riêng với Led, khi phân cực thuận còn phát ra ánh sáng.

- Đảo que đo khi đo Diode hoặc Led mà kim VOM không lên thì Diode hay

Transistor lưỡng cực BJT

Cấu tạo

- Tranzitor là loại linh kiện bán dẫn 2 mặt ghép (2 lớp tiếp giáp)

- Gồm 3 miền bán dẫn P và N xếp xen kẽ nhau tạo thành 2 lớp gián tiếp P-N

- Tùy theo cách sắp xếp P-N mà có 2 loại cấu trúc điển hình là PNP và NPN

Để tạo ra các cấu trúc này, thường sử dụng các phương pháp công nghệ khác nhau, bao gồm phương pháp hợp kim và phương pháp khuếch tán.

+ Miền bán dẫn thứ nhất là miền Emitơ (Emiter) có nồng độ tạp chất lớn nhất Điện cực nối với miền này đ- ợc gọi là cực Emitơ (E)

+ Miền bán dẫn thứ 2: Miền Bazơ (Base) có nồng độ tạp chất nhỏ nhất và độ dày mỏng nhất Điện cực nối với miền này là cực Bazơ (B)

+ Miền bán dẫn thứ 3: Miền Colectơ có nồng độ tạp chất trung bình và điện cực nối t- ơng ứng là điện cực Colectơ (C)

- Tiếp giáp giữa miền Emitơ và Bazơ là tiếp giáp Emiter JE

- Tiếp giáp giữa miền Colectơ và Bazơ là tiếp giáp Colectơ JC

- Mũi tên chỉ giữa B và E là ứng với chiều dòng điện từ P ->N

Kí hiệu và hình dáng thực tế

Transistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn

4.3 Nguyên lý làm việc: Để TZT làm việc đ- ợc phải đ- a các điện áp 1chiều tới các cực của TZT gọi là phân cực của cho TZT

+ Tiếp giáp JE phân cực thuận

+ Tiếp giáp JC phân cực ng- ợc

Do JE phân cực thuận và JC phân cực ngược, nguồn phân cực được nối theo hình vẽ Dưới tác dụng của trường Eb và Ec, các đồng tử chủ yếu ở miền E (lỗ trống) di chuyển qua tiếp giáp JE, tạo thành dòng phát xạ từ Emitter (IE).

Các lỗ trống tiếp tục khuếch tán sâu vào vùng Bazơ, hướng tới tiếp giáp JC Trong quá trình khuếch tán, một số lỗ trống tái hợp với các động tử đa số trong miền Bazơ, tạo thành dòng cực B (Ib) Cấu tạo của TZT ảnh hưởng đến số điện tử trong miền này.

Ba zơ ít do vậy dòng Ib có trị số nhỏ

Do cấu tạo mỏng của miền Bazơ, hầu hết các lỗ trống khuếch tán đến tiếp giáp JC và bị trường gia tốc tại tiếp giáp JC (do JC phân cực ngược) cuốn vào miền Collector, tạo thành dòng IC.

Dựa trên phân tích trước đó, có thể rút ra mối quan hệ dòng điện tại các cực của TZT, với hệ thức gần đúng khi bỏ qua dòng điện ngược tại tiếp giáp J C trong trường hợp phân cực ngược.

+ Để tính giá mức hao hụt của dòng khuếch tán trong vùng Bazơ -> đ- a ra khái niệm

Hệ số truyền đạt dòng điện của TZT được gọi là α, trong đó nếu α gần bằng 1 thì chất lượng của TZT càng tốt Để đánh giá tác động điều khiển của dòng Ib đối với dòng IC, khái niệm này cần được xem xét.

 => gọi là hệ số khởi động dòng điện

- Nếu IE thay đổi thì IC thay đổi

Khi trong mạch cực phát có thêm một nguồn tín hiệu xoay chiều, điện áp tổng tại tiếp giáp JE sẽ thay đổi theo quy luật của tín hiệu xoay chiều Điều này dẫn đến việc dòng lỗ trống di chuyển tới cực góp cũng tăng theo quy luật tương tự, làm cho điện áp trên tải URt = ICRt cũng tăng theo tín hiệu xoay chiều và có độ lớn lớn hơn tín hiệu xoay chiều ban đầu Đây là ứng dụng khuếch đại của TZT.

Các cách mắc BJT

BJT là linh kiện điện tử có 3 chân, trong đó cần có một chân chung cho cả đầu vào và đầu ra khi tín hiệu được đưa vào qua 2 chân và lấy ra trên 2 chân còn lại Mặc dù lý thuyết cho rằng có 6 sơ đồ mắc BJT, nhưng thực tế chỉ có 3 cách mắc chính được sử dụng phổ biến.

Sơ đồ mắc cơ bản của BJT

Trong sơ đồ mạch BJT, ký hiệu “đất” ở chân cực chung cho cả đầu vào và đầu ra thể hiện “nối đất đối với tín hiệu xoay chiều” Đây là đặc điểm quan trọng giúp nhận biết sơ đồ mắc BJT, cụ thể là sơ đồ mắc cực gốc chung (BC).

Tín hiệu xoay chiều được đưa vào cực Emito, và sau khi khuếch đại, tín hiệu được lấy ra giữa Colecto và Bazo Do đó, sơ đồ này được gọi là sơ đồ mắc Bazo chung.

Sơ đồ khuếch đại tín hiệu kiểu Bazo chung cho thấy tụ C1 nối đất tín hiệu xoay chiều cho cực Bazo, trong khi tụ C2 và C3 dẫn tín hiệu vào và ra, đồng thời ngăn chặn thành phần một chiều Các điện trở R1, R2, R3, R4 được gọi là điện trở phân cực cho transistor, giúp dẫn điện áp từ nguồn cung cấp một chiều Vcc đến các cực của BJT, đảm bảo BJT hoạt động ở chế độ khuếch đại.

Các họ đặc tuyến tĩnh trong sơ đồ BC

Họ đặc tuyến vào mô tả mối quan hệ giữa dòng điện vào IE và điện áp vào

Khi giữ điện áp ra không đổi, UEB phụ thuộc vào dòng điện IE, trong đó UCB được duy trì ở giá trị cố định Để vẽ đặc tuyến, người ta thay đổi giá trị UEB và ghi lại giá trị IE tương ứng Kết quả thu được là các đường đặc tuyến cho mỗi giá trị của UCB, với tín hiệu vào được đưa vào giữa cực B và E, tức là trong chế độ chuyển tiếp.

TE và TE luôn phân cực thuận, dẫn đến việc họ có đặc tuyến vào tương tự như phần đặc tuyến thuận của diode Khi điện áp UCB tăng, mức phân cực của TC cũng tăng cường, làm cho độ rộng hiệu dụng của miền Bazo thu hẹp lại, từ đó dòng IE gia tăng.

Họ đặc tuyến vào của transistor Ge loại PNP trong sơ đồ BC

Họ đặc tuyến ra thể hiện mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp tại cực góp Để nghiên cứu mối quan hệ này, cần loại bỏ ảnh hưởng của dòng IE bằng cách giữ IE ở giá trị cố định trong quá trình khảo sát Mỗi giá trị cố định này tạo ra một đường đặc tuyến ra, và tập hợp nhiều đặc tuyến ra sẽ cho chúng ta họ đặc tuyến ra tương ứng với các giá trị khác nhau của IE.

Khi UCB còn nhỏ, đoạn đặc tuyến ra gần nh- nằm ngang thể hiện giá trị IC  IE

Khi UCB tăng mạnh, miền SCR của chuyển tiếp TC mở rộng và tiếp xúc với miền SCR của chuyển tiếp TE, dẫn đến sự gia tăng đột ngột của IC Hiện tượng này gây ra đánh thủng, làm hỏng BJT.

Họ đặc tuyến ra của transistor Ge loại PNP trong sơ đồ BC Đặc điểm của sơ đồ BC:

+ Tín hiệu vào và tín hiệu ra đồng pha

+ Hệ số khuếch đại dòng Ki =  E

+ Hệ số khuếch đại điện áp KU

KU vao t vao E t C vao ra

(phụ thuộc vào điện trở tải)

+ Hệ số khuếch đại công suất KP

Mặc dù không có khả năng khuếch đại dòng điện, nhưng với khả năng khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại công suất có thể đạt mức vài trăm lần.

+ Dòng rò ICB0 nhỏ với BJT loại Si : từ vài nA tới vài A

+ Tần số làm việc giới hạn cao do điện dung tiếp giáp nhỏ

Sơ đồ BC có độ ổn định nhiệt cao và tần số làm việc cao, thường được sử dụng trong các mạch cao tần, tầng dao động nội cho máy thu thanh, tầng tiền khuếch đại cho máy tăng âm, và tầng khuếch đại cơ sở kiểu đẩy kéo cho máy tăng âm Đối với sơ đồ mắc cực phát chung (EC), điện áp tín hiệu xoay chiều cần khuếch đại được đưa vào giữa cực gốc (B) và cực phát (E), trong khi tín hiệu sau khi khuếch đại được lấy ra giữa cực góp (C) và cực phát (E).

Sơ đồ mắc Emito chung

Các họ đặc tuyến tĩnh:

+ Họ đặc tuyến vào mô tả mối quan hệ giữa điện vào UBE với dòng điện IB. const U

Họ đặc tuyến vào của transistor Ge loại PNP trong sơ đồ EC

Khi điện áp UBE lớn hơn 0, tiếp xúc phát TE sẽ bị phân cực ngược, dẫn đến dòng điện IE gần như bằng 0 và do đó dòng điện IB cũng gần 0 Ngược lại, khi điện áp UBE nhỏ hơn 0, TE sẽ phân cực thuận, gây ra hiện tượng chích các hạt dẫn vào miền gốc, dẫn đến sự tái hợp trong miền gốc Kết quả là, trong mạch cực gốc sẽ xuất hiện thành phần dòng điện tái hợp, từ đó dòng điện IB được tính toán dựa trên hiện tượng này.

Do dòng điện IE tăng theo quy luật hàm số mũ với UBE nên IB cũng tăng theo quy luật hàm mũ với UBE

Khi điện áp trên mạch ra UCE thay đổi, dòng điện vào IB chỉ thay đổi rất ít Đặc biệt, khi UCE có giá trị âm, dòng IB sẽ giảm nhẹ do ICB0 tăng lên.

+ Họ đặc tuyến ra biểu thị mối quan hệ giữa dòng điện trên mạch ra IC và điện áp trên mạch ra UCE const I

I C  ( CE ) B  cã thÓ tÝnh IC nh- sau: 0 ( 1 ) 0

Biểu thức này thể hiện mối quan hệ giữa dòng điện điều khiển (IB) và dòng điện bị điều khiển (IC) trong sơ đồ mắc cực phát chung.

IC có giá trị cực tiểu khi cả TE và TC đều phân cực ng- ợc, transistor làm việc ở chế độ ngắt Lúc này IC = ICB0

Khi IB = 0 tức là điện áp UBE bắt đầu phân cực thuận cho TE, IC = (+1)ICB0

Khi điện áp trên mạch ra tăng (UCE âm hơn), dòng điện cực góp IC sẽ không giữ nguyên mà tăng lên do transistor bị phân cực mạnh hơn Sự phân cực này làm giảm độ rộng miền Bazo và giảm dòng tái hợp, dẫn đến việc hệ số khuếch đại dòng điện cực phát α và hệ số khuếch đại dòng điện cực gốc β đều tăng.

Họ đặc tuyến ra của mạch EC Đặc điểm của sơ đồ mắc cực phát chung

.Tín hiệu vào và ra ng- ợc pha nhau

.Trở kháng vào bé (nh- ng lớn hơn trong sơ đồ BC ) 200  2000

Trở kháng ra lớn (nh- ng nhỏ hơn trong sơ đồ BC ) 20k 100k

Hệ số khuếch đại dòng Ki chính là hệ số khuếch đại cực gốc

1  (vài chục đến vài trăm lần) Hệ số khuếch đại điện áp KU

(dấu “-“ biểu thị sự ngược pha, Ku có giá trị từ 10 2  10 4 lần) Hệ số khuếch đại công suất KP= vao ra

Dòng điện rò ICeo (lớn hơn ở BC)

Tần số làm việc khá cao (thấp hơn BC) do điện dung nhỏ

Sơ đồ này được sử dụng phổ biến nhờ vào các thông số , KU, KP lớn Mạch hoạt động ổn định về nhiệt và có trở kháng đầu vào/ra chênh lệch ít Sơ đồ mắc cực góp chung (CC), còn được gọi là sơ đồ lặp cực phát, cũng là một lựa chọn hiệu quả trong thiết kế mạch.

Các chế độ phân cực của BJT

Phân cực là quá trình tạo ra điện áp một chiều phù hợp với chế độ hoạt động của BJT Đối với chế độ khuếch đại, các điện áp cung cấp cho BJT cần đảm bảo rằng nó hoạt động trong vùng khuếch đại.

* Tiếp giáp Emitor - Bazơ: phân cực thuận

* Tiếp giáp Colector - Bazơ: phân cực ngược

Thông thường, các cực của BJT được cấp nguồn một chiều, thường là một hoặc đôi khi hai nguồn Tùy thuộc vào phương pháp tạo ra điện áp một chiều cho các cực, người ta phân biệt một số kiểu phân cực khác nhau.

+ Phân cực bằng dòng cố định( hay phân cực Bazơ)

+ Phân cực bằng dòng Emitơ

+ Phân cực bằng cầu phân áp

+ Phân cực bằng hồi tiếp điện áp

* Phân cực bằng dòng cố định( hay phân cực Bazơ)

VCC là nguồn cung cấp một chiều

RB đấu từ d- ơng nguồn Vcc về cực gốc để dẫn điện áp d- ơng về cực gốc

RC dẫn điện áp từ d- ơng nguồn Vcc về cực góp

Dòng điện IB di chuyển từ nguồn Vcc qua RB và BJT về âm nguồn, trong khi dòng điện IC cũng từ nguồn Vcc qua RC và BJT về âm nguồn Khi phân tích chế độ một chiều, các tụ điện nối tầng C1 có thể được bỏ qua.

C2 (tụ đ- ợc coi hở mạch với thành phần một chiều)

Viết ph- ơng trình Kirchhoff cho vòng điện áp phía đầu vào ta đ- ợc ph- ơng tr×nh:

IB= (VCC – UBE)/RB Khi làm việc ở chế độ khuếch đại UBE có giá trị rất nhỏ do chuyển tiếp Emitter phân cực thuận Nên ta có:

Ta thấy dòng IB có giá trị không đổi nên ph- ơng pháp này đ- ợc gọi là ph- ơng pháp phân cực bằng dòng IB cố định

Viết ph- ơng trình Kirchhoff cho vòng điện áp phía đầu ra ta có:

VCC = UCE + RC IC là phương trình thể hiện mối quan hệ giữa dòng điện ra (IC) và điện áp ra (UCE) trong chế độ một chiều, được gọi là phương trình đường tải tĩnh Đường tải tĩnh được biểu diễn trên đặc tuyến ra tĩnh, trong đó điểm làm việc tĩnh sẽ nằm trên đường này Để vẽ đường tải tĩnh, cần xác định hai điểm quan trọng.

 Một điểm trên trục tung t- ơng ứng với điện áp UCE =0 và IC = VCC/RC

Điểm trên trục hoành tương ứng với IC = 0 và UCE = VCC, cho thấy điểm công tác tĩnh của mạch là nơi giao nhau giữa đường tải tĩnh và đặc tuyến ra tĩnh Tại đây, dòng IB được tính bằng công thức IB = VCC / RB.

Giá trị dòng IC chạy qua điện trở RC (dòng ICQ) đ- ợc tính theo công thức:

  Để tìm giá trị điện áp UCEQ ta thay giá trị ICQ vào ph- ơng trình đ- ờng tải tĩnh Vậy ta có:

Để đảm bảo Transistor npn hoạt động hiệu quả trong chế độ khuếch đại, cần lựa chọn các giá trị mạch phù hợp cho dòng tải tĩnh và điểm công tác tĩnh của sơ đồ phân cực với dòng I B cố định.

VC > VB > VE Để VC > VB ta phải có điều kiện sau:

Để transistor hoạt động ở chế độ khuếch đại, cần đảm bảo rằng I_C < I_B và βI_B < I_C, từ đó suy ra βR_C < R_B Để đạt được điều này, giá trị R_B phải lớn hơn βR_C Ngoài ra, độ ổn định nhiệt của mạch định thiên cũng cần được xem xét để đảm bảo hiệu suất hoạt động của transistor.

Khi nhiệt độ thay đổi, điểm làm việc tĩnh Q sẽ bị ảnh hưởng do sự thay đổi của hệ số , dẫn đến sự biến đổi của dòng IC (IC = IB, trong đó IB không đổi) Điều này cho thấy rằng điểm làm việc tĩnh Q rất nhạy cảm với sự thay đổi của  theo nhiệt độ Bên cạnh đó, cần xem xét tác động của ICBo khi nhiệt độ biến đổi.

Vì trong sơ đồ này có IB không đổi nên có IB = 0 Thay vào công thức trên có:

Kết luận cho thấy rằng sơ đồ phân cực với dòng IB cố định có hệ số ổn định nhiệt S phụ thuộc vào hệ số khuếch đại dòng tĩnh β Điều này có nghĩa là để thay đổi độ ổn định nhiệt, cần phải thay đổi transistor Hệ số β thường lớn, khoảng hàng trăm, dẫn đến giá trị S của mạch này cũng lớn Vì vậy, mạch này rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ Trong thực tế, phương pháp phân cực này chỉ nên được sử dụng khi không yêu cầu độ ổn định nhiệt cao Để minh họa cho phương pháp phân tích mạch phân cực, ta sẽ xem xét một ví dụ cụ thể.

5.1V 2.4mA Để xác định điểm công tác tĩnh Q ta cần xác định các giá trị dòng và áp một chiều (IBQ, ICQ,UCEQ) Dòng IBQ đ- ợc tính theo công thức:

Dòng ICQ đ- ợc tính theo công thức: I CQ   I BQ  100 24.04   A  2.4 mA Điện áp UCEQ : U CEQ  V CC  I CQ R C   12 2.4 mA    3 k 5.1( ) V

Minh hoạ vị trí điểm công tác tĩnh Q trên đồ thị nh- hình trên

* Sơ đồ hồi tiếp âm điện áp

Sơ đồ hồi tiếp âm điện áp, như hiển thị trong hình dưới, là một mạch điện trong đó một phần điện áp ra được đưa trở lại đầu vào thông qua điện trở RB Hồi tiếp âm điện áp hoạt động bằng cách điều chỉnh điện áp đầu vào với pha ngược, nhằm cải thiện hiệu suất và ổn định của mạch.

VCC là nguồn cung cấp một chiều

RC dẫn điện áp từ d- ơng nguồn VCC về cực góp

Trong sơ đồ này, điện trở RB được kết nối giữa cực C và cực B, thay vì nối trực tiếp với nguồn VCC Điều này có nghĩa là cực B nhận nguồn từ VCC thông qua điện trở RB.

Sơ đồ phân cực bằng hồi tiếp âm điện áp và vị trí Q trên đồ thị đặc tuyến ra mang lại độ ổn định tốt hơn so với các sơ đồ khác Sự thay đổi của IC được hồi tiếp trở lại đầu vào giúp điều chỉnh dòng IB theo hướng ngược lại, từ đó duy trì sự ổn định cho dòng IC.

Khi dòng IC tăng lên, có thể do nhiệt độ tăng, thì sụt áp trên RC cũng tăng, dẫn đến điện áp tại cực C (VC) giảm xuống Do đó, điện áp VB sẽ bằng VC trừ đi một giá trị nhất định.

Khi dòng hồi tiếp IB giảm, điện áp VB cũng giảm theo, dẫn đến góc mở UBE nhỏ lại và làm cho BJT dẫn yếu hơn, gây ra sự giảm dòng qua BJT (IC giảm) Ngược lại, khi IC giảm, quá trình sẽ diễn ra hoàn toàn ngược lại Nhờ vào điện trở hồi tiếp âm RB, điểm làm việc tĩnh của mạch sẽ trở nên ổn định hơn.

Cách xác định điểm công tác tĩnh Q cũng t- ơng tự nh- phần trên Ta có ph- ơng trình Kirchhoff cho vòng điện áp đầu vào:

Mà ta có I C   I B  V CC  (   1) I R B C  I R B B  U BE

Vậy giá trị dòng IB của sơ đồ phân cực này đ- ợc tính bằng công thức:

Thay số trong sơ đồ hình () vào ta có:

Ph- ơng trình đ- ờng tải tĩnh:

Xác đị nh chân BJT

- Tìm cực B và loại transistor:

Để đo điện trở, sử dụng đồng hồ vạn năng ở thang đo nấc 100 hoặc 10 Kẹp que đo vào các cặp chân BC, BE, EB và tiến hành đảo ngược que đo để thực hiện tổng cộng 6 phép đo.

Trong cặp BC và BE, chúng ta nhận thấy có hai phép đo có giá trị điện trở tương ứng bằng nhau Trong đó, que đo được cố định ở chân B của transistor.

+ Nếu que đo cố định (chân B) là que đỏ (tức là âm của nguồn Pin) ta nói đó là đèn thuận.

+Nếu que đo cố định (chân B) là que đen (tức là dương của nguồn Pin) ta nói đó là đèn ngược

- Xác định cực C và cực E : đặt đồng hồ ở thang đo điện trở x1k

+ Giả sử ta đã tìm được chân 1 là B và là loại transistor ngược.

+ Giả sử chân còn lại cực C là chân 2, chân 3 là cực E.

+ Ta nối đồng hồ như hình vẽ:

+ Cực C nối nguồn + (que đen)

+ Cực E nối nguồn - (que đỏ)

+ Nối 1 điện trở R từ cực B về C (ta có phép định thiên kiểu dòng cố định).

 Nếu phép đo có giá trị điện trở nhỏ thì phép giả sử của ta là đúng

Nếu giá trị điện trở lớn hoặc kim không chỉ thị, có thể do giả sử sai về phân cực Trong trường hợp này, ta cần thực hiện phép giả sử ngược lại để điều chỉnh.

Tương tự đối với transistor thuận ta làm tương tự

BJT loại NPN BJT loại PNP

Tranzitto tr ư êng - FET (Field Effect Transittor)

Khái quát chung

Tranzitto trường - FET (Field Effect Transittor) là một cấu kiện điện tử gồm

FET (Transistor hiệu ứng trường) có ba cực, bao gồm một cực điều khiển, khác với BJT sử dụng hai loại hạt dẫn và điều khiển bằng dòng FET chỉ sử dụng một loại hạt dẫn (n hoặc P) và điều khiển bằng điện áp, với nguyên lý "Trường" nhấn mạnh việc sử dụng điện trường để tác động lên dòng điện ra FET nổi bật với ưu điểm tiêu thụ năng lượng thấp và trở kháng vào lớn, thuận tiện cho công nghệ chế tạo, do đó được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật số, đặc biệt là trong các mạch tổ hợp cỡ lớn FET bao gồm hai loại chính: JFET (Transistor tiếp giáp) và MOSFET (Transistor kim loại - oxit - bán dẫn), trong đó MOSFET lại được chia thành hai loại: MOSFET kênh đặt sẵn và MOSFET kênh cảm ứng.

Tùy thuộc vào loại bán dẫn n hoặc p được sử dụng, có hai loại MOSFET: MOSFET kênh n và MOSFET kênh p Khi kết hợp hai loại MOSFET này, ta tạo ra một cấu kiện liên hợp, được gọi là công nghệ CMOS (Complementary MOS).

Phân loại FET được biểu diễn theo sơ đồ

Một số dạng thực tế của FET

* Ưu điểm và nh- ợc điểm của FET so với BJT ¦u ®iÓm:

 Trở kháng vào rất cao

 Tạp âm ít hơn nhiều so với transistor l- ỡng cực

 Độ ổn định nhiệt cao

 Tần số làm việc cao

 Công nghệ chế tạo phức tạp nên khó sản xuất hơn BJT

 Hệ số khuếch đại thấp hơn nhiều so với BJT

JFET

a Cấu tạo và ký hiệu

JFET còn đ- ợc gọi là FET có mối nối đơn, có 2 loại là JFET kênh N và JFET kênh P

Cấu trúc JFET kiểu kênh N bao gồm một thanh bán dẫn loại N, với hai đầu nối vào hai cực là cực máng D và cực nguồn S.

N-được pha tạp với hai vùng bán dẫn P, tạo thành hai miền tiếp xúc p-n Hai vùng bán dẫn P này được kết nối với cực điều khiển G, hình thành một kênh dẫn điện loại N nối giữa hai cực D.

S, cách ly với cực cửa G bởi một lớp bán dẫn bao quanh kênh dẫn Hoàn toàn t- ơng tự nếu dùng đế bán dẫn loại P, ta có loại JFET kênh P nh- trên hình b

Các JFET thường có cấu trúc đối xứng, cho phép hoán đổi hai chân cực máng và nguồn mà không làm thay đổi tính chất và tham số của FET.

D Kênh dẫn N miÒn tiÕp xóc P-N miÒn tiÕp xóc P-N

D Kênh dẫn P miÒn tiÕp xóc P-N miÒn tiÕp xóc P-N

Cấu tạo và ký hiệu của JFET b Nguyên lý làm việc:

Để JFET hoạt động ở chế độ khuếch đại, cần cung cấp nguồn điện một chiều giữa cực cửa và cực nguồn UGS với chiều phân cực ngược cho cả hai tiếp xúc P-N Đồng thời, nguồn điện cũng phải được cung cấp giữa cực máng và cực nguồn.

UDS được thiết kế để các hạt dẫn đa số di chuyển từ cực nguồn S qua kênh đến cực máng, từ đó tạo ra dòng điện cực máng ID.

U DS 0 để điện tử di chuyển từ S tới D

Do tác dụng của các điện trường, một dòng điện (dòng điện tử với JFET kênh N) xuất hiện trên kênh dẫn, hướng từ cực D tới cực S, được gọi là dòng điện cực máng ID Độ lớn của dòng ID phụ thuộc vào các giá trị UDS và UGS, vì độ dẫn điện của kênh dẫn chịu ảnh hưởng mạnh từ cả hai điện trường này Khi phân tích sự phụ thuộc của ID vào từng điện áp trong khi giữ điện áp còn lại không đổi, ta có thể xác định hai đường đặc tuyến quan trọng minh họa cho hoạt động của JFET.

 Họ đặc tuyến ra: D   DS U const

 Họ đặc tuyến truyền đạt: D   GS U const

Khi UGS bằng 0 và UDS lớn hơn 0, điện thế tại mỗi điểm dọc theo kênh từ cực nguồn S đến cực máng D sẽ tăng từ 0V lên UDS tại cực máng D, dẫn đến hiện tượng chuyển tiếp.

Khi điện áp ngược UDS tăng, phân cực của miền p-n trở nên mạnh hơn, dẫn đến bề dày miền tiếp xúc p-n tăng dần về phía cực D và tiết diện kênh hẹp lại Khi UDS đạt giá trị đủ lớn, hai miền điện tích không gian ở hai bên kênh dẫn sẽ tiếp xúc, gây ra hiện tượng thắt kênh Tại điểm này, điện áp thắt kênh (Up) được xác định, và dòng ID không còn tăng nữa mà đạt giá trị bão hòa.

Quá trình IDSS được minh họa trong hình trên Khi điện áp UDS tăng quá mức, tiếp xúc p-n sẽ bị phân cực ngược mạnh mẽ, dẫn đến hiện tượng đánh thủng và làm tăng dòng ID một cách đột ngột, gây hỏng hóc cho JFET.

Kênh dẫn N miền điện tích không gian

0 Up

I D c) Sự biến thiên dòng I D khi tăng U DS

J-FET kênh N khi tăng U DS với U GS = 0V

Khi UGS âm tăng, bề rộng miền tiếp xúc p-n cũng mở rộng, dẫn đến dòng ID giảm và điểm thắt kênh tiến gần đến S Khi UGS âm đạt giá trị đủ lớn, hai vùng điện tích không gian ở hai phía kênh dẫn sẽ chồng lấp lên nhau, làm mất kênh dẫn và khiến dòng ID bằng 0 Giá trị UGS tại thời điểm này được gọi là UGS ngắt (UGS(off)).

Độ dẫn điện của kênh dẫn chịu ảnh hưởng từ cả điện áp UDS và UGS Sau khi hiện tượng thắt kênh xảy ra, dòng điện cực máng chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố khác.

Vùng bão hoà (thắt kênh)

I DSS A B Đặc tuyến ra của JFET kênh N

 Vùng gần gốc: ID tỉ lệ tuyến tính theo UDS, JFET giống nh- một điện trở thuÇn

Vùng thắt, hay còn gọi là vùng bão hòa, là khu vực mà dòng ID phụ thuộc vào điện áp UGS trong JFET, hoạt động như một phần tử khuếch đại Tại điểm A, được gọi là điểm thắt của kênh, hai tiếp xúc P-N gặp nhau và dòng ID đạt giá trị bão hòa tối đa.

 Vùng đánh thủng: khi trị số UDS tăng quá cao tiếp xúc P - N bị đánh thủng, dòng điện ID tăng vọt Điểm B đ- ợc gọi là điểm đánh thủng

Khi UGS có giá trị âm, điểm A và B sẽ gần gốc hơn, cho thấy quá trình bão hòa và đánh thủng diễn ra sớm hơn khi UDS tăng dần Đối với JFET, mối quan hệ giữa dòng cực máng ID và điện áp điều khiển UGS được mô tả qua công thức Shockley.

 IDSS : dòng cực máng bão hoà

 UGS(off): là điện áp UGS ngắt

Transitor tr- ờng loại MOSFET

Có 2 loại MOSFET là MOSFET kênh có sẵn và MOSFET kênh cảm ứng Mỗi loại này lại đ- ợc chia thành kênh P và kênh N Ta chỉ xét các loại MOSFET kênh N và suy ra cấu tạo ng- ợc lại cho kênh P Điện cực cửa của MOSFET đ- ợc cách điện đối với kênh dẫn điện bằng một màng điện môi mỏng th- ờng là oxit silic (SiO2) Đế của linh kiện là một chất bán dẫn khác loại với chất bán dẫn làm cực S và D (MOS : Metal –Oxide – Semiconductor) a MOSFET kênh có sẵn (DMOSFET)

Cấu tạo và ký hiệu

MOSFET kênh có sẵn là loại transistor được thiết kế với kênh dẫn điện đã được tạo sẵn Kênh dẫn này bao gồm hai vùng bán dẫn loại N có nồng độ tạp chất cao, được kết nối bởi một kênh dẫn bằng bán dẫn loại N với nồng độ tạp chất thấp hơn Các lớp bán dẫn này được khuếch tán trên nền chất bán dẫn loại khác.

P, phía trên kênh dẫn điện có phủ lớp oxit cách điện (SiO2) để cách ly kênh dẫn với cực cửa G Hai đầu kênh dẫn đ- a ra 2 điện cực D và S Th- ờng cực S đ- ợc nối chung với cực đế SS ở nền P

Tham sè JFET MOSFET Độ hỗ dẫn S 0,1  10 mA/V 0,1  20 mA/V Điện trở cực máng rd 0,1  1 M 1  50 K Điện dung giữa cực máng và cực nguồn Cds

0,1  1 pF 0,1  1 pF Điện dung giữa cực cửa và các cực nguồn, máng

1  10 pF 1  10 pF Điện trở giữa cực cửa và cực nguồn rgs > 10 8  > 10 10  Điện trở giữa cực cửa và cực máng rgd > 10 8  > 10 14  §Õ P Kênh dẫn N

TiÕp ®iÓm a) Cấu trúc vật lý DMOSFET kênh N

Kênh N Kênh P b) Ký hiệu DMOSFET

Cấu tạo và ký hiệu của MOSFET kênh có sẵn Nguyên tắc hoạt động (DMOSFET kênh N)

 Kênh dẫn đ- ợc cách ly với đế bằng tiếp xúc p-n phân cực ng- ợc nhờ điện áp phụ đ- a đến cực đế (th- ờng đ- ợc nối chung với cực S)

 Cấp UDS sao cho các hạt dẫn đa số trong kênh dẫn có chiều từ S sang D (UDS > 0 với DMOSFET kênh N)

 UGS điều khiển hoạt động của DMOSFET hoạt động trong chế độ giàu hạt dẫn hoặc nghèo hạt dẫn Đặc tuyến ra

Khi UGS bằng 0, kênh dẫn hoạt động như một điện trở khi UDS tăng Khi UDS đạt đến điện áp thắt kênh (Up), kênh dẫn sẽ bị thắt lại ở cực máng, tương tự như trong JFET, và dòng ID sẽ đạt giá trị bão hòa (IDSS).

Khi UGS < 0, cực G có điện thế âm, gây ra sự đẩy các điện tử ra xa khỏi kênh dẫn, dẫn đến giảm mật độ hạt dẫn trong kênh và làm giảm dòng ID Điều này khiến DMOSFET hoạt động ở chế độ nghèo Nếu UGS âm đạt đến một giá trị nhất định, kênh dẫn sẽ bị mất hoàn toàn.

ID gần nh- không còn và UGS này là UGS ngắt (UGS(off))

Khi điện áp UGS lớn hơn 0, cực G của DMOSFET sẽ tạo ra điện thế dương, thu hút các điện tử vào kênh dẫn, làm tăng mật độ hạt dẫn và dẫn đến dòng ID tăng Trong trường hợp này, ID có thể vượt quá giá trị bão hòa IDSS, vì vậy cần lưu ý đến giới hạn chịu dòng của MOSFET khi hoạt động ở chế độ giàu.

Vùng bão hoà (thắt kênh)

Chế độ nghèo Đặc tuyến ra của DMOSFET kênh N Đặc tuyến truyền đạt

DMOSFET có quan hệ ID= f(UGS) giống của JFET:

T- ơng tự nh- JFET, có thể dựng đ- ợc đặc tuyến truyền đạt của DMOSFET từ ph- ơng trình trên hoặc suy ra từ đặc tuyến ra

I DSS /4 Đặc tuyến truyền đạt của DMOSFET kênh N b MOSFET kênh cảm ứng (EMOSFET)

Cấu tạo và ký hiệu

MOSFET kênh cảm ứng có cấu tạo tương tự như MOSFET kênh có sẵn, với điểm khác biệt là không có kênh dẫn nối liền giữa hai cực máng và cực nguồn trong trạng thái bình thường Kênh dẫn được hình thành trong quá trình hoạt động của thiết bị Cấu tạo và ký hiệu của MOSFET kênh cảm ứng được thể hiện rõ trên hình ảnh minh họa.

Kênh N Kênh P a) Cấu trúc vật lý EMOSFET kênh N b) Ký hiệu EMOSFET

Cấu tạo và ký hiệu của MOSFET kênh cảm ứng Nguyên tắc làm việc (xét với kênh N)

EMOSFET kênh dẫn không có sẵn mà hình thành trong quá trình làm việc Khi ch- a có kênh dẫn thì sẽ không có dòng ID

Khi UGS nhỏ hơn hoặc bằng 0V, không có kênh dẫn giữa hai vùng máng và nguồn, dẫn đến việc mặc dù có điện áp UDS được áp dụng giữa hai cực S và D, nhưng điện tử không thể di chuyển, do đó dòng cực máng (ID) bằng 0.

Khi UGS lớn hơn 0, cổng G với điện tích dương sẽ hút các điện tử trong đế P, là hạt dẫn thiểu số, đến mặt đối diện với vùng cổng Khi UGS đạt mức đủ lớn, lực hút mạnh mẽ sẽ tập trung các điện tử, hình thành một kênh dẫn nối liền hai vùng nguồn S và máng D Điện thế UGS này được gọi là điện áp ngưỡng UGS hay UT Nếu tiếp tục tăng UGS, dòng máng ID sẽ tăng nhanh chóng.

Khi UGS lớn hơn UT, việc tăng UDS sẽ tương tự như hoạt động của JFET và DMOSFET Ban đầu, khi UDS tăng, dòng ID sẽ tăng theo tỷ lệ tuyến tính Tuy nhiên, khi UDS vượt quá điện áp thắt kênh Up, dòng ID sẽ đạt trạng thái bão hòa và duy trì giá trị không đổi.

Hoạt động của EMOSFET được minh họa qua ba giai đoạn chính: a) Khi U GS < U T, chưa có kênh dẫn hình thành; b) Khi U GS > U T, kênh dẫn bắt đầu hình thành và dày lên khi U GS tăng, với dòng I D tăng tuyến tính khi U DS < Up; c) Khi U DS > Up, kênh dẫn bị thắt lại và dòng I D đạt giá trị bão hòa.

Hoạt động của EMOSFET kênh N

Mối quan hệ giữa điện áp điều khiển UGS và ID của EMOSFET khi UGS >

UT theo công thức sau :

I   Đây chính là ph- ơng trình đặc tuyến truyền đạt của EMOSFET

 k: là hằng số, đơn vị [A/V 2 ]

 UGS là điện thế phân cực cổng nguồn

 UT: điện thế ng- ỡng

Hằng số k thường được xác định gián tiếp từ các thông số mà nhà sản xuất cung cấp Để tìm hằng số này, người ta thường dựa vào các giá trị ID và UGS tương ứng trên đặc tuyến, từ đó tạo ra một cặp (ID(on), UGS(on)).

Ví dụ một E-MOSFET kênh N có UT = 3.8V và dòng ID = 10mA khi

UGS = 8V sẽ có hệ số k đ- ợc tính nh- sau:

 Đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt

Từ hoạt động trên của EMOSFET và hàm truyền đạt ở trên ta có đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt của EMOSFET nh- trên hình

U GS U DS (V) Đặc tuyến truyền đạt Đặc tuyến ra

U GS U DS (V) Đặc tuyến truyền đạt Đặc tuyến ra

U T U GS =U T Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của E-MOSFET kênh N

Đo kiểm tra xác định các chân transistor trường

- Sử dụng VOM giải đo điện trở (x1K) đo điện trở từng cặp chân của JFET.

- Có một cặp chân có điện trở không đổi khi thay đổi cực tính que đo, đó là chân D và S, chân còn lại là chân G

- Đo điện trở chân G với một trong hai chân còn lại

+ Trường hợp VOM chỉ giá trị : nếu que đen của VOM (+ pin) ở chân G thì là JFET kênh P, ngược lại nếu que đỏ VOM đặt ở chân G thì là JFET kênh N

Khi sử dụng VOM để xác định loại JFET, nếu que đen của VOM (cùng với pin) được đặt ở chân G, thì đó là JFET kênh N Ngược lại, nếu que đỏ của VOM được đặt ở chân G, thì đó là JFET kênh P.

Để xác định chân và loại JFET, người dùng nên tham khảo DataSheet Đối với MOSFET, một MOSFET được coi là tốt khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D cho kết quả là vô cùng (kim không lên cả hai chiều đo) Ngoài ra, khi G đã được thoát điện, trở kháng giữa D và S cũng cần phải là vô cùng.

Các bước kiểm tra như sau :

- Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy còn tốt

Bước 1 :Chuẩn bị để thang x1KΩ

Bước 2 :Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D )

Bước 3 : Sau khi nạp cho G một điện tích ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S ) => kim sẽ lên

Bước 4 : Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G

Bước 5 : Sau khi đã thoát điện chân G đo lại

DS như bước 3 kim không lên

=> Kết quả như vậy là Mosfet tốt

- Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy bị chập

Bước 1 :Để đồng hồ thang x 1KΩ

Bước 2: Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 Ω là chập

Bước 3:Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 Ω là chập D - S

Transistor đơn nối (UJT)

Cấu tạo và ký hiệu

UJT (Unijunction Transistor) là một linh kiện bán dẫn đặc biệt với cấu trúc gồm một lớp tiếp giáp p-n và ba điện cực: hai cực bazơ (B1 và B2) và một cực phát (E) Giữa hai cực bazơ B1 và B2 có một thanh bán dẫn loại N, trong đó có một chuyển tiếp p-n nằm gần cực B2 hơn so với cực phát E.

UJT (Transistor Juntion Không Bán Dẫn) có hai loại chính: loại N và loại P Khi đế bán dẫn là loại P và cực E là bán dẫn loại N, ta có UJT loại P Cấu tạo và ký hiệu của UJT được mô tả trong hình n-p.

E a) Cấu tạo và ký hiệu của UJT loại N b) Cấu tạo và ký hiệu của UJT loại P

Cấu tạo và ký hiệu của UJT

Có thể coi UJT nh- một diode có hai đầu ra B1 và B2 với phân áp RB1 và

RB2 Điện trở RB1 và RB2 đ- ợc coi là điện trở đế N từ E đến B1và B2

Sơ đồ t- ơng đ- ơng của UJT

Trở kháng giữa hai cực bazơ B1 và B2, được đo khi dòng emitter bằng 0, được gọi là “trở kháng giữa các bazơ” (RBB) Giá trị điển hình của RBB dao động trong khoảng 5K – 10KΩ.

Trong đó điện trở RB1 và RB2 là điện trở đế N từ E đến B1và B2

 được gọi là “ tỷ lệ cân bằng nội” và nhận giá trị trong khoảng 0,5 0,9.

Hoạt động

Để UJT hoạt động cần cấp điện áp phù hợp cho các cực của nó (phân cực) Điều kiện phân cực là U B1B2 > 0 với UJT loại N

Sơ đồ cấp điện áp phân cực và sơ đồ t- ơng đ- ơng của UJT loại N:

R E a) Sơ đồ phân cực UJT loại N b) Sơ đồ tương đương

Sơ đồ phân cực của UJT cho thấy khi áp dụng một điện áp VEE thay đổi giữa hai cực E và B1, dòng điện IE sẽ biến thiên Mối quan hệ giữa VE và IE được gọi là đặc tuyến Von-Ampe của UJT.

Khi dòng qua cực E bằng 0 (IE=0) thì B1B2 sẽ hoạt động giống nh- một bộ phân áp với tỷ số phân áp là  Ta có:

Khi điện áp VEE nhỏ hơn tổng của điện áp ngưỡng VD và điện áp VBB (VEE < (η.VBB + VD)), diode D sẽ bị phân cực ngược, dẫn đến chỉ có dòng ngược IE chảy qua Trong tình huống này, UJT sẽ không hoạt động (khóa) và chỉ có dòng rò rất nhỏ qua UJT.

Khi VEE lớn hơn tổng của điện áp VBB và VD, tiếp xúc P-N sẽ được phân cực thuận Trong trường hợp diode D phân cực thuận, dòng điện IE sẽ được tạo ra do lỗ trống di chuyển từ E sang B1, trong khi điện tử di chuyển từ B1 sang E.

Độ dẫn điện của chất bán dẫn phụ thuộc vào mật độ điện tử di động, dẫn đến sự giảm điện trở R B1 Kết quả là dòng điện I E tăng lên trong khi điện thế U E giảm Điều này cho thấy một đặc tuyến Von-Ampe với vựng điện trở õm.

Khi dòng điện IE đạt trạng thái bão hòa (IE = IV), điện áp UE sẽ giảm xuống mức tối thiểu, được gọi là điện áp trũng Để tăng IE, cần phải tăng UE do số lượng điện tử và lỗ trống đã đạt đến mức di chuyển bão hòa, khiến đặc tuyến chuyển sang vùng điện trở dương Đặc trưng của đặc tuyến dòng/áp của UJT được thể hiện trong hình.

0 Ip Điểm đỉnh Vùng điện trở âm Điểm trũng

Vùng bão hoà Vùng ngắt Đặc tuyến của UJT Đ- ờng cong đặc tuyến của UJT có 3 miền làm việc:

+ Vùng ngắt: trong vùng này điện áp VE < VP , dòng IE là rất nhỏ và trở kháng vào rất cao

+ Vùng điện trở âm: VP < VE < Vv : trở kháng vào là âm, có nghĩa một sự gia tăng dòng sẽ khiến cho điện áp giảm

+ Vùng bão hoà: VE > Vv : trở kháng vào lại trở nên d- ơng và có giá trị t- ơng tự với trở kháng của diode khi dẫn

Các điểm đặc tr- ng:

+ VP : điện áp đỉnh là điện áp tối đa đặt cực E để UJT làm việc trong vùng điện trở âm và bằng:

+ Vv : điện áp điểm trũng, là điện áp tối thiểu đặt cực E để UJT làm việc trong vùng điện trở âm

+ Iv : dòng điện điểm trũng là dòng tối đa của cực phát E để UJT hoạt động trong vùng điện trở âm

+ Ip: dòng điện đỉnh là dòng tối thiểu của cực phát E để UJT hoạt động trong vùng điện trở âm

Do đó, trong các ứng dụng của UJT hoạt động trong vùng điện trở âm cần xác định điện trở RE để Ip 0), hai chuyển tiếp p-n J1 và J3 sẽ được phân cực thuận, trong khi chuyển tiếp J2 ở giữa sẽ phân cực ngược, không cho dòng qua SCR SCR chỉ chuyển sang trạng thái dẫn khi điện áp UAK đạt ngưỡng thủng, thời điểm mà chuyển tiếp J2 bị đánh thủng Dòng vào cực G sẽ điều khiển mức điện áp ngưỡng thủng này.

Khi SCR đã dẫn, cực G sẽ không còn khả năng điều khiển Để chuyển SCR về trạng thái ngắt, cách duy nhất là giảm dòng anode xuống dưới mức dòng duy trì IH.

* SCR phân cực ng- ợc Uak < 0 (A nối (-) ; K nối (+) )

SCR hoạt động như hai điốt phân cực ngược, trong đó dòng qua SCR là dòng dò ngược của điốt, với chiều dòng Id từ N đến P Do đó, dòng Id rất nhỏ.

Nếu tăng điện áp ng- ợc đến 1 giá trị nhất định UBR thì 2 chuyển tiếp ) J1

SCR có thể bị hỏng do dòng điện ngược tăng đột ngột khi bị đánh thủng theo cơ chế thác lũ và Zener Nếu không có biện pháp ngăn chặn kịp thời, dòng điện này sẽ gây ra hư hỏng nghiêm trọng cho SCR.

Vùng đặc tuyến ng- ợc của SCR tr- ớc khi bị đánh thủng gọi là miền chắn ng- ợc

*SCR ph©n cùc thuËn UAK > 0 ( A(+) & K(-) ):

+ Tr- ờng hợp cực G hở mạch IG = 0 => J1 & J3 phân cực thuận, J2phân cực ng- ợc

Khi UAK còn nhỏ, dòng ngược qua SCR chính là dòng ngược qua tiếp giáp J2 Dòng ngược bão hòa được gọi là dòng dò thuận của SCR khi SCR phân cực thuận Giá trị dòng Id thuận và Id ngược khoảng 100.

Khi giá trị UAK đạt đến UAK = UP = UBE, dòng IAK sẽ tăng đột ngột, dẫn đến sự giảm điện áp UAK giữa hai đầu K và A của SCR UBE được xác định là điện áp đánh thủng thuận.

Nguyên nhân của sự đánh thủng thuận:

Khi UAK tăng đến giá trị đủ lớn, dòng điện thuận lớn khiến Q1 và Q2 mở, dẫn đến trạng thái bão hòa của SCR Điều này xảy ra vì cực C của Q1 nối với B của Q2 và ngược lại, làm giảm nội trở của SCR và điện áp trên hai cực của A.

& K giảm xuống đến giá trị UF gọi là điện áp dẫn thuËn ( UF = 0,9 V )

Ph- ơng pháp chuyyển SCR từ đóng sang mở bằng cách tăng dần UAK gọi là kích mở bằng điện áp thuËn

Trong trường hợp IG khác 0, khi đóng khoá K, tín hiệu dương được đưa vào cực G Dòng IG từ nguồn EG kết hợp với dòng ICO trong SCR dẫn đến sự gia tăng dòng Ib2 của Q2 Kết quả là Q2 dẫn, làm tăng IC2, và do IC2 bằng Ib1, Q1 cũng sẽ dẫn.

Ic1 tăng => Ib2 càng tăng => Kết quả là Q1 & Q2 dẫn ngay cả khi UAK nhỏ hơn nhiều giá trị UAK khi IG = 0

Nếu IG càng lớn thì UAK cần thiết để mở SCR càng nhỏ Trên đồ thị nếu IG2 >

IG1 thì UBF2 < UBF1 Cần lưu ý rằng IG cần đủ lớn để mở Q2, nhưng điện áp UAK còn nhỏ, chưa đủ phân cực thuận cho Q1 và Q2, do đó SCR vẫn chưa mở Đây là phương pháp kích mở SCR bằng dòng điện trên cực điều khiển Điện áp trên hai đầu SCR khi mở là UF = UEB1 + UCE2.

Trên phần đặc tuyến thuận khi SCR ch- a mở gọi là miền chắn thuận , miền ứng với lúc SCR mở thì gọi là miền đấu thuận

Để duy trì SCR luôn mở sau khi được kích hoạt, cần đảm bảo dòng điện thuận (IE) lớn hơn giá trị cực tiểu của dòng điện, được gọi là dòng ghim (IH - Holding).

Trong quá trình SCRmở nếu vẫn duy trì dòng IG thì dòng IG càng lớn thì cần dòng IH nhỏ hơn

Các tham số và ứng dụng của SCR

Dòng điện thuận cực đại IA MAX là giá trị lớn nhất mà SCR có thể chịu đựng liên tục Nếu dòng điện vượt quá mức này, SCR sẽ bị hỏng.

+ Điện thế ng- ợc cực đại ( UBK )

Là điện thế ng- ợc lớn nhất đặt lên SCR mà SCR không bị đánh thủng

UBK=(100 1000) V + Dòng điện kích cực G cực tiểu (IG MIN )

Là dòng cực điều khiển nhỏ nhất đủ mở SCR Nếu SCR có P càng lớn thì

IG MIN càng lớn (IG MIN = mAvài chục mA )

+ Thời gian mở của SCR (tm) (tm = vài s ) là không gian cần thiết để

SCR chuyển từ trạng thái khoá sang trạng thái dẫn

+ Thời gian tắt: (tt) (tt = vài s )

Thời gian cần thiết để SCR chuyển từ trạng thái dẫn sang trạng thái khoá.

Ứ ng dụng của SCR

SCR th- ờng đ- ợc dùng trong các mạch điều khiển nguồn điện (các mạch chỉnh l- u có điều khiển), điều khiển động cơ, đèn…

Trong các mạch ứng dụng, thường đặt UAK lên SCR để nó hoạt động ở vùng ngược, giống như một diode Dòng IG được sử dụng để điều khiển thời điểm dẫn của SCR, tăng IG đến khi UAK bằng VBo SCR vẫn dẫn ngay cả khi ngắt IG Trong nửa chu kỳ đầu, mặc dù UAK lớn hơn 0, nhưng khi chưa có xung điều khiển vào cực G, SCR vẫn chưa mở, dẫn đến dòng qua tải bằng 0.

Tại thời điểm t1, khi có xung dương vào G, SCR được mở và dòng điện bắt đầu chạy qua tải Trong nửa chu kỳ đầu tiên, khi UAK nhỏ hơn 0, SCR sẽ khóa lại và không có dòng điện qua tải Do đó, dạng điện áp trên tải chỉ phản ánh một phần của chu kỳ dương.

Nếu thay đổi thời điểm cấp xung vào G -> điều chỉnh đ- ợc dạng điện áp ra trên tải-> điều chỉnh đ- ợc độ lớn của điện áp ra trên tải

Dùng trong mạch báo động

Đo xác định chân Thyristor ( SCR )

Dùng Đồng hồ vạn năng ở thang đo điện trở x1 đo lần lượt các cặp chân ( có

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về 6 phép đo, trong đó có một phép đo liên quan đến giá trị điện trở Đối với phép đo này, que đen của đồng hồ sẽ được kết nối với chân G, que đỏ sẽ nối với chân K, và chân còn lại sẽ là chân A.

Để kiểm tra chất lượng SCR, hãy đặt đồng hồ thang ở mức 1Ω Kết nối que đen vào Anot và que đỏ vào Katot Ban đầu, kim đồng hồ không lên Sau đó, sử dụng Tovit để chập chân A vào chân G, lúc này kim đồng hồ sẽ lên Khi bỏ Tovit ra, nếu kim đồng hồ vẫn giữ vị trí cao, điều này chứng tỏ Thyristor đang hoạt động tốt.

Điac

Cấu tạo

Về cấu tạo, Diac là một linh kiện 3 lớp với 2 tiếp giáp bán dẫn và đ- a ra 2 điện cực Ký hiệu và cấu tạo của Diac nh- trên hình

Nguyên lý hoạt động của diac t- ơng tự Thysistor chỉ khác là nó có khả năng dẫn cả 2 chiều khi có tín hiệu khởi động

Ký hiệu (a) và cấu trúc (b) của DIAC.

Nguyên lý làm việc và đặc tuyến V -A

Khi áp dụng hiệu điện thế một chiều đạt giá trị VBo theo chiều nhất định, diac sẽ dẫn điện Ngược lại, khi hiệu điện thế giảm xuống -VBo, dòng điện qua diac sẽ giảm Điện áp VBo được gọi là điện áp ngưỡng thủng của diac và có giá trị khác nhau ở hai hướng Diac thường được sử dụng để kích hoạt các thyristor lớn hơn như SCR và Triac Đặc tuyến V-A của diac minh họa mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện.

Triac

Cấu tạo: Gồm các lớp bán dẫn p & N ghép nối tiếp nhau

Đ- ợc lấy ra 3 điện cực: T1 & T2 (hoặc B1,B2) và cực cửa Gate (cực điều khiÓn)G

Triac có thể coi nh- 2 SCRmắc // và ng- ợc chiều nhau sao cho có chung cùc ®iÒu khiÓn

Nguyên lý làm vi ệc……………………………………………… …103 9.3 Đặc tuyến V - A Error! Bookmark not defined

- Triac coi nh- 2 SCR mắc song song và ng- ợc chiều

+ Nếu T2 có điện thế d- ơng, T1 có điện thế âm và cực G đ- ợc kích xung d- ơng (Cực G có thế  G >  T1 ) -> Triac dẫn điện từ +E -> RT -> T2 -> T1 -> -E

+ Nếu T2 có thế âm T1 có thế d- ơng và cực G đ- ợc kích xung âm -> Triac dẫn điện từ +E -> T1-> T2-> RT -> -E

 Triac dẫn điện đ- ợc hai chiều

- Vậy khi Triac đ- ợc dùng trong mạng xoay chiều công nghiệp thì:

+ ở 1/2 chu kỳ d- ơng ( + vào T2 và - vào T1 ) thì cực G cần đ- ợc cấp xung d- ơng

Trong nửa chu kỳ âm của dòng điện xoay chiều, cực G của triac cần được cấp xung âm để dẫn điện Khi triac đã dẫn, nó cho phép dòng điện đi qua cả hai chiều và điện áp giữa hai cực T1 và T2 rất nhỏ, do đó triac được coi như một công tắc bán dẫn trong mạch xoay chiều.

9.3 Đặc tuyến V - A Đặc tuyến V-A của Triac

Đặc tuyến V-A của Triac cho thấy rằng điện áp ngưỡng thủng VBo có thể được điều khiển thông qua tín hiệu âm hoặc dương vào cực cửa Khi biên độ tín hiệu điều khiển (dòng IG) tăng, điện áp ngưỡng thủng VBo sẽ giảm Sau khi Triac ở trạng thái ON, dòng cực cửa không còn cần thiết và Triac sẽ duy trì trạng thái này cho đến khi dòng qua nó giảm xuống dưới giá trị dòng giữ (IH).

TRIAC có thể dẫn khi cấp điện áp phân cực và dòng điều khiển IG nh- hình dưới

Cấp điện áp phân cực cho Triac

Do khả năng dẫn điện ở cả hai chiều, Triac được ưa chuộng hơn SCR trong việc điều khiển nguồn điện trong mạch xoay chiều Sơ đồ ứng dụng cho thấy sự linh hoạt và hiệu quả của Triac trong các hệ thống điện.

Mạch dùng Triac điều khiển nguồn điện

1 Kỹ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật

2 Kỹ thuật mạch điện tử – Phạm Minh Hà, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuËt

3 Linh kiện bán dẫn và vi mạch – Hồ Văn Sung

4 Electronic Devices and Circuits – Mac Grar Hill

Chương 1 LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG

1.3 Kí hiệu, hình dáng thực tế 4

1.4 Phân loại và cấu tạo 4

1.5 Thông số kĩ thuật, tính chất, công dụng 6

1.6 Cách đọc trị số điện trở 10

1.8 Các linh kiện khác cùng loại 15

2.2 Kí hiệu và hình dáng thực tế 19

2.6 Cách ghi và đọc tham số trên tụ điện 27

2.7 Đặc tính nạp và xả điện của tụ 29

2.9 Các ứng dụng của tụ điện 32

3.2 Cấu tạo và kí hiệu và hình dáng thực tế 34

3.6 Cách ghi và đọc tham số của cuộn cảm 42

3.7 Các cách ghép cuộn dây 43

3.9 Các linh kiện khác cùng loại 45

Chương 2 LINH KIỆN BÁN DẪN

1.Khái niệm về chất bán dẫn 48

1.3 Một số chất bán dẫn thông dụng 48

2.1 Sự hình thành tiếp giáp P-N và tính chất 51

2.2 Sự chỉnh lưu qua miền tiếp giáp P-N……… 50

3 Cấu tạo và đặc tuyến V-A của Diode 53

3.3 Đặc tuyến V- A của Diode bán dẫn và nguyờn lý làm việc 54

3.5 Các tham số tĩnh của diode 58

3.6 Các loại Diode và ứng dụng 59

3.7 Đo xác định chân Diode (Diode chỉnh lưu, Diode quang(LED),Zener) 63

4.2 Kí hiệu và hình dáng thực tế 65

4.5 Các chế độ phân cực của BJT 73

5 Tranzitto trưêng - FET (Field Effect Transittor) 81

5.3 Transitor tr- ờng loại MOSFET 87

5.4 Đo kiểm tra xác định các chân transistor trường 91

6.1 Cấu tạo và ký hiệu 92

7 Thyristor: (SCR - Silicon Controlled Rectifier) 97

7.2 Nguyên lý làm việc - Đặc tuyến V- A của SCR: 98

7.3 Các tham số và ứng dụng của SCR 100

7.5 Đo xác định chân Thyristor ( SCR ) 101

8.2 Nguyên lý làm việc và đặc tuyến V-A 102

9.1 Cấu tạo: Gồm các lớp bán dẫn p & N ghép nối tiếp nhau 103

9.2 Nguyên lý làm việc……… …1039.3 Đặc tuyến V - A Error! Bookmark not defined.