Đồ án môn học Đề tài tính toán và chế tạo mạch Điều khiển bật:tắt quạt tự Động khi có người vào:ra khỏi phòng

Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:  Phân loại Đối với tụ điện có rất nhiều loại nhưng thực tế người ta phân ra thành hai loại chính là tụ không phân c

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Khoa: Điện- Điện Tử

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề tài Tính toán và chế tạo mạch điều khiển bật/tắt quạt tự động khi có:

người vào/ra khỏi phòng Giáo viên hướng dẫn : Đỗ Thành Hiếu

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Lộc

Ngành đào tạo : Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử

Hưng Yên -2022

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

LỜI NÓI ĐẦU 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 5

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 6

I ĐỀ TÀI “ TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẬT/TẮT QUẠT TỰ ĐỘNG KHI CÓ NGƯỜI VÀO/RA KHỎI PHÒNG” 6

II PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 6

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

1.1 Điện trở 9

1.1.1.Khái niệm 9

1.1.2 Phân loại 9

1.1.3 Mã màu của điện trở 10

1.1.4 Biến trở 10

1.2 Tụ điện 11

1.2.1 Khái niệm 11

1.2.2 Phân loại và cấu tạo 11

1.3 IC LM358 13

1.3.1 Sơ đồ chân và chức năng của từng chân 13

1.3.2 Thông số kỹ thuật của IC LM358 14

1.3.2 Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong của IC LM358 14

1.4.Diode 17

1.4.1.Khái niệm 17

1.4.2 Cấu tạo và phân loại, tính chất của Diode 17

1.4.3 Phân cực cho Diode 19

1.4.4 Tính chất - ứng dụng 20

1.5.Transistor 21

1.5.1Kí hiệu và cấu tạo của transistor 21

1.5.2 Thông số kĩ thuật của transistor 22

1.5.3 Phân cực cho transistor 22

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

1.5.4 Nguyên lí làm việc 22

1.5.5 Các cách mắc transistor cơ bản 23

1.5.6 Hình dạng một số loại transistor thực tế 26

1.6 IC 7805: 26

1.6.1 Khái niệm 26

1.6.2 Ứng dụng : 27

1.7 Rơ le 30

1.7.1 Khái niệm 30

1.7.2 Cấu tạo của rơ le 30

1.7.3 Nguyên lí hoạt động rơ le 32

1.7.4 Phân loại 33

1.7.5 Chức năng và ứng dụng 34

1.8 IC NE555 35

1.8.1 Sơ đồ chân và chức năng của từng chân 35

1.8.2 Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong của IC NE555 36

1.9 IC CD4017 39

CHƯƠNG II:THIẾT KẾ MẠCH 41

2.1 Sơ đồ khối 41

2.2 Tính toán thiết kế mạch : 42

2.3 Thiết kế mạch và hoàn thiện 44

PHỤ LỤC 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Datasheet IC 7805 47

Datasheel IC NE555 47

DataSheel Transistor 47

DataSheel IC CD4017 47

DataSheel IC LM358 47

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển từng ngày.Song hànhvới các thành tựu về khoa học công nghệ thì việc ứng dụng các thành tựu ấy vàocuộc sống là điều rất cần thiết.Đặc biệt là sự phát triển của ngành kỹ thuật điện tử,

đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với độ chính xác cao, gọn nhẹ và việc ứng dụngchúng ngày càng được mở rộng Vậy nên việc tạo ra những hệ thống thiết bị đápứng nhu cầu của con người trở nên dễ dàng hơn

Xuất phát từ lý do trên và những kiến thức chúng em có được trong quá trìnhhọc tập và nghiên cứu, đặc biệt là được sự hướng dẫn của cô/thầy … Em được

nhận nghiên cứu đề tài: “ Tính toán và chế tạo mạch điều khiển bật/tắt quạt tự động khi có người vào/ra khỏi phòng động ” nhằm củng cố về mặt kiên thức

trong quá trình thực tế Chúng em nghĩ rằng đây là cơ hội cho chúng em học tậpnghiên cứu để chinh phục đỉnh cao của khoa học và công nghệ

Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫn cùngvới sự lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến nay đồ áncủa chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành Trong quá trình thực hiện dù đã rất cốgắng nhưng do trình độ còn hạn chế, kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏisai sót Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn

bè để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày tháng năm 2022

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

I ĐỀ TÀI “ TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẬT/TẮT QUẠT TỰ ĐỘNG KHI CÓ NGƯỜI VÀO/RA KHỎI PHÒNG”

 Yêu cầu của đề tài

- Dùng linh kiện điện tử cơ bản

- Mạch điều khiển chuông kêu khi có sự tác động của vật thể

 Sản phẩm phải đảm bảo yêu cầu:

- Sản phẩm phải hoạt động tốt

- Đảm bảo tính kĩ thuật, hoàn thành đúng thời gian quy định

II PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Đề tài “Tính toán và chế tạo mạch điều khiển bật/tắt quạt tự động khi có người vào/ra khỏi phòng “ , có nhiều phương pháp

1 Mạch sử dụng cảm biến PIR và Arduino:

Hình 1: Sơ đồ mạch cảm biến PIR và Arduino

Phân tích mạch :

- Chúng ta cùng thực hiện một mạch ứng dụng nhỏ bằng cách sử dụng Arduino và cảm biến PIR Trong mạch ứng dụng này, cảm biến PIR phát hiện bất kỳ chuyển động nào phía trước nó và gửi tín hiệu đến Arduino Khi phát hiện đội tượng đang

di chuyển, Arduino sẽ kích hoạt Relay mở đèn

Mạch này rất đơn giản, mục đích là đưa ra ý tưởng về cách giao tiếp giữa cảm biếnPIR với Arduino và cách chúng ta có thể sử dụng dữ liệu từ cảm biến PIR và điều khiển các thiết bị đầu ra khác hoặc tải như Quạt, đèn, còi,…

Quạt

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

Khi hệ thống được cấp nguồn, Arduino sẽ chờ cảm biến PIR được cân chỉnh Thời gian cân chỉnh khoảng 10 giây và trong thời gian này, không nên có chuyển động nào trước cảm biến PIR

Sau khi hiệu chỉnh, cảm biến PIR sẽ sẵn sàng phát hiện bất kỳ chuyển động nào phía trước nó Nếu cảm biến PIR phát hiện bất kỳ chuyển động nào, chân Output của nó, được kết nối với chân 2 của Arduino sẽ lên mức CAO

Arduino sẽ phát hiện tín hiệu mức CAO này và kích hoạt rơ-le mở đèn

2 Giải pháp bật tự động với thiết bị bật tắt đèn thông minh

Hình 2: Mô hình Smart home

Phân tích:

- Ứng dụng sự phát triển cảu công nghệ internet, các mạng thông tin di động 3G,4G Các nhà sản xuất còn cải tiến các thiết bị bật đèn tự động có thêm tính năng tương tác trực tiếp với người dùng trên Smart Phone, Tablet… để giám sát và điều khiển thiết bị từ bất cứ đâu

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

3 Mạch sử dụng cảm biến tiệm cận quang:

Hình 3: Sơ đồ mạch dùng cảm biến tiệm cận

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Điện trở thường Điện trở Công Suất Điện trở Công Suất Biến Trở

Hình 1.1: Điện trở 1.1.2 Phân loại

- Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ0,125W đến 0,5W

- Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W

- Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điệntrở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt

- Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên than lớpcách điện thường bằng sứ, có trị số điện áp thấp nhưng công suất làm việc lớn từ1W đến 25W

- Điện trở màng kim loại: Chế tạo theo cách kết lắng màng Ni-Cr

Hình 1.2: Điện trở thường

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

1.1.3 Mã màu của điện trở

a) Bảng mã màu (Điện trở 4 vạch mầu)

Bảng 1.1: Mã vạch màu của điện trở

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

- Biến trở dây quấn: Dùng dây dẫn có điện trở suất cao,đường kính nhỏ,quấntheo kiêu lõi cách điện bằng sứ hay nhựa tổng hợp hình vòng cung 270 độ,hai đầuhàn với hai cực dẫn điện A và B

Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:

 Phân loại

Đối với tụ điện có rất nhiều loại nhưng thực tế người ta phân ra thành hai loại chính là tụ không phân cực và tụ phân cực

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

- Tụ không phân cực: Gồm các lá kim loại ghép xen kẽ với lớp cách điện mỏng,giá trị của nó thường từ 1,8pF - 1μF Còn giá trị tụ lớn hơn thì sẽ có kích thước rấtlớn không tiện chế tạo

- Tụ phân cực: Có cấu tạo gồm 2 cực điện cách ly nhau nhờ một lớp chất điệnphân mỏng làm điện môi Lớp điện môi càng mỏng thì trị số điện dung càng cao.Loại tụ này có sự phân cực được ghi trên thân của tụ, vì thế nếu nối nhầm cực tínhthì lớp điện môi sẽ bị phá hủy làm hư hỏng tụ

- Trong thực tế chúng ta thường gặp các loại tụ như sau:

+ Tụ gốm: Điện môi bằng gốm thường có kích thước nhỏ, dạng ống hoặc dạng đĩa

có tráng kim loại lên bề mặt, trị số từ 1pF - 1μF và có điện áp làm việc tương đốicao

+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF – 10nF và thườnglàm việc ở tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền

+ Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ,

có trị số từ 1nF - 1μF

+ Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo là lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt trong vỏ nhôm, loại này có điện áp làm việc thấp, kích thước và sai số lớn, trị số điện dung khoảng 0,1 μF – 4700 μF

+ Tụ tan tang: Loại tụ này được chế tạo ở hai dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục

Điện dung: Là đại lượng nói nên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện,điện dung của tụ phụ thuộc vào điện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

khoảng cách giữa hai bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa haibản cực

Đơn vị của tụ điện: Fara (F), MicroFra (μF), NanoFara (nF), PicrôFara (pF)

Ứng dụng

- Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết

bị điện tử trong mỗi một mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như:truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động…

- Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được

sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch về điện áp mộtchiều

- Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện ápmột chiều bằng phẳng, đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn

- Với điện áp xoay chiều thì tụ dẫn điện còn với điện áp một chiều thì tụ lạithành tụ lọc

- Tụ giấy và tụ gốm thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hóa thường lắptrong mạch âm tần hoặc lọc nguồn điện có tần số thấp

1.3 IC LM358

1.3.1 Sơ đồ chân và chức năng của từng chân

-LM358 là một IC, một bộ khuếch đại thuật toán chân cắm kép công suất thấp Có

ưu điểm hơn so với bộ khuếch đại thuật toán chuẩn trong các ứng dụng dùngnguồn đơn

-Các LM tương đương có thể sử dụng để thay thế là:

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

2: Inverting Input A => Đầu vào đảo ngược của phần thứ nhất (phần A) của IC hayopamp 1

3: Non Inverting Input A => Đầu vào không đảo ngược của phần thứ nhất (phần A)của IC hay opamp 1

4: GND => Nối mass / chân âm cho cả 2 opamp

5: Inverting Input B => Đầu vào đảo ngược của phần thứ hai (phần B) của IC hay opamp

6: Non Inverting Input B => Đầu vào không đảo ngược của phần thứ hai (phần B)của IC hay opamp 2

7: Output B => Đầu ra của phần thứ hai (phần B) của IC hay opamp 2

8: Vcc => Chân dương của cả 2 phần hay 2 opamp của IC

Hình 1.6: Sơ đồ chân lm358.

1.3.2 Thông số kỹ thuật của IC LM358

Model: 14 chân, xuyên lỗ

Điện áp: 3-32V với nguồn đơn, 1.5-16V với nguồn đôi

Dải nhiệt độ hoạt động: 0 ~ 70 Co

Độ lợi khuếch đại DC 100dB

Điện áp ngõ ra: 0V đến VCC(+)-1.5V

1.3.2 Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong của IC LM358

- IC LM358 là một Ic khuếch đại thuật toán được ghép từ 2 Opamp

- Opamp về cơ bản là một thiết bị ba cực bao gồm hai đầu vào trở kháng cao Một trong số đó được gọi là đầu vào đảo ngược, được đánh dấu bằng dấu âm hay dấu trừ (-) Đầu vào kia được gọi là đầu vào không đảo ngược, được đánh dấu bằng dấudương hay dấu cộng (+)

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

Cực thứ ba đại diện cho cổng đầu ra của opamp có thể vừa là cực góp vừa là cực nguồn cho điện áp hoặc dòng điện

Hình 1.7: Cấu trúc cảu opamp

Đặc tính của opamp

1 Độ lợi vòng lặp hở

Độ lợi vòng lặp hở là độ lợi của opamp không có phản hồi dương hoặc âm Opamp lý tưởng sẽ có độ lợi vòng lặp hở vô hạn nhưng thông thường nó nằm trong khoảng từ 20.000 đến 200.000.

2 Trở kháng đầu vào

Đây là tỷ số giữa điện áp đầu vào và dòng điện đầu vào Giá trị này phải là vô hạn

mà không có bất kỳ sự rò rỉ nào của dòng điện từ nguồn cấp đến các đầu vào Nhưng sẽ có một vài sự cố rò rỉ vài pico ampe trong hầu hết các opamp

5 Giá trị bù

Đầu ra của opamp phải bằng không khi chênh lệch điện áp giữa các đầu vào bằng không Nhưng trong hầu hết các opamp, đầu ra sẽ không bằng 0 khi tắt và sẽ có một ít điện áp

 Nguyên lý hoạt động của opamp

- Hoạt động vòng lặp mở của opamp

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

Opamp có một đầu vào vi sai và một đầu ra đầu mút đơn Vì vậy, nếu chúng ta đặt hai tín hiệu một ở đầu cuối đảo ngược và một tín hiệu khác ở đầu cuối không đảo, opamp lý tưởng sẽ khuếch đại sự khác biệt giữa hai tín hiệu đầu vào Chúng ta gọi

sự khác biệt này giữa hai tín hiệu đầu vào là điện áp đầu vào vi sai Phương trình dưới đây cho biết đầu ra của một opamp :

VOUT = AOL(V1 - V2)

Trong đó, VOUT là điện áp tại cực đầu ra của opamp AOL là độ lợi vòng mở cho opamp đã cho và không đổi (lý tưởng) Đối với IC 741 AOL là 2 x 105

V1 là điện áp tại cực không đảo

V2 là điện áp tại cực đảo ngược

(V1 - V2) là điện áp đầu vào vi sai

Rõ ràng từ phương trình trên đầu ra sẽ khác 0 khi và chỉ khi điện áp đầu vào vi sai khác 0 (V1 và V2 không bằng nhau), và sẽ bằng 0 nếu cả V1 và V2 bằng nhau Lưu ý rằng đây là một điều kiện lý tưởng, thực tế có những sự mất cân bằng nhỏ trong opamp Độ lợi vòng hở của một opamp là rất cao Do đó, opamp vòng hở khuếch đại điện áp đầu vào vi sai nhỏ lên một giá trị lớn

- Ngoài ra, đúng là nếu chúng ta áp dụng điện áp đầu vào vi sai nhỏ, opamp sẽ khuếch đại nó lên một giá trị đáng kể nhưng giá trị đáng kể này ở đầu ra không thể vượt quá điện áp cung cấp của opamp Do đó nó không vi phạm định luật bảo toàn năng lượng

- Hoạt động vòng lặp đóng:

Hoạt động được giải thích ở trên của opamp dành cho vòng lặp mở, tức là không

có phản hồi Chúng ta sẽ tìm hiểu phản hồi trong cấu hình vòng kín Đường phản hồi này cung cấp tín hiệu đầu ra cho đầu vào Do đó, tại các đầu vào, hai tín hiệu

có mặt đồng thời Một trong số đó là tín hiệu được áp dụng ban đầu và tín hiệu cònlại là tín hiệu phản hồi Phương trình dưới đây cho biết đầu ra của một opamp vòngkín

VOUT = ACLx(V1 - V2) = ACLxVD

Trong đó VOUT là điện áp ở đầu ra của op-amp ACL là độ lợi vòng kín Mạch phản hồi kết nối với opamp xác định độ lợi vòng kín ACL VD = (V1 - V2) là điện

áp đầu vào vi sai Chúng ta nói rằng phản hồi là tích cực nếu đường phản hồi cung cấp tín hiệu từ cực đầu ra trở lại cực không đảo ngược (+) Phản hồi tích cực được

sử dụng trong bộ dao động Phản hồi là tiêu cực nếu đường phản hồi cấp một phần tín hiệu từ cực đầu ra trở lại cực đảo ngược (-) Chúng ta sử dụng phản hồi tiêu cựccho opamp được sử dụng làm bộ khuếch đại Mỗi loại phản hồi, tiêu cực hay tích cực đều có ưu điểm và nhược điểm của nó

Phản hồi tích cực =>Bộ tạo dao động

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

Phản hồi tiêu cực =>Bộ khuếch đại

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

- Cấu tạo: Diode bán dẫn được cấu tạo dựa trên chuyển tiếp P – N của hai chấtbán dẫn khác loại Điện cực nối với bán dẫn P gọi là Anot còn điện cực nối với bándẫn N gọi là Katot Trong kỹ thuật điện thường được kí hiệu như sau:

Hình 1.9: Kí hiệu Diode

- Nguyên lý hoạt động: Diode sẽ dẫn điện theo hai chiều không giống nhau.Nếu phân cực thuận thì diode sẽ dẫn điện gần như bão hòa Nếu phân cực nghịchthì diode dẫn điện rất yếu, thực chất chỉ có dòng điện rò

- Nói một cách gần đúng thì xem như diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anotsang Katot, và đây chính là đặc tính chỉnh lưu của Diode bán dẫn

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

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

- Diode Zenner có cấu tạo tương tự như diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn

P-N ghép với nhau Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược Khiphân cực thuận Diode zenner như diode thường

nhưng khi phân cực ngược Diode Zenner sẽ ghim lại một mức điện áp cố đingjbằng giá trị ghi trên Diode

Hình 1.12: Diode zener

 Tính chất , thông số và tác dụng

 Tính chất: Diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anot sang Katot:

- Khi U >0 ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi làAKdòng điện thuận

- Khi U <0 ta nói diode phân cực ngược và dòng điện qua diode lúc đó gọi làAKdòng điện ngược

 Thông số:

- Giá trị trung bình dòng điện cho phép khi phân cực thuận

- Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu đựng

 Tác dụng:

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

- Chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng một chiều

 Do có nội trở lớn nên diode được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắtbằng điều khiển mức điện áp

1.4.3 Phân cực cho Diode

 Phân cực thuận

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anot (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-)vào Katot (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cáchđiện thu hẹp lại Khi điện áp chênh lệch giữa hai cực là 0,7V (với diode có nền làSi) 0,3V(với diode có nền là Ge) thì điện tích miếng cách điện giảm bằng 0 nêndiode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăngnhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng( vẫn giữ ởmức 0,7V)

- Khi Diode dẫn điện áp thuận được ghim ở mức 0,7 V Đường đặc tính của nó là

đồ thị UI với U là trục tung và I là trục hoành Giá trị điện áp đạt đến 0,7V thì bãohòa

Khi diode loại Si được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,7V thìchưa có dòng đi qua diode Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,7V thì có dòng đi quaDiode sau đó dòng điện đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanhnhưng sụt áp vẫn giữ ở 0,7V

Phân cực ngược

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+9) vào Katot và nguồn (–)vào Anot.Dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra vàngăn cản dòng điện qua mối tiếp giáp, diode có thể chịu được điện áp ngược lớnkhoảng 1000V thì mới bị đánh thủng

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngược tăng >=1000V

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

1.4.4 Tính chất - ứng dụng

 Tính chất

Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ anốt sang katốt

- Khi U > 0 ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi làAKdòng điện thuận

- Khi U < 0 ta nói diode phân cực ngược và dòng điện qua diode lúc đó gọi làAKdòng điện ngược

 Những thông số đáng lưu ý của Diode

- Giá trị trung bình dòng điện cho phép chạy qua diode khi phân cực thuận

- Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu được

 Ứng dụng

- Vì diode có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ anốt đến catốt khi phân cựcthuận nên diode dùng đẻ chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện mộtchiều

- Ngoài ra diode có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận thỉ RD (nối tắt).phân cực nghịch RD (hở mạch), nên diode được dùng làm các công tác điện tử,đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp, được ứng dung rộng rãi trong kĩ thuậtđiện

và kĩ thuật điện tử

- Diode là một trong những kinh kiện không thể thiếu trong các mạch điện tử

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học 1.5.Transistor

1.5.1Kí hiệu và cấu tạo của transistor

- Cấu tạo: Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giápP-N nằm ngược chiều nhau Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực Cực nốivới vùng bán dẫn chung gọi là cực gốc, cực này mỏng và có nồng độ tạp chất thấp,hai cực còn lại nối với vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát (E) và cực thu (C),chúng có chung bán dẫn nhưng nồng độ tạp chất là khác nhau nên không thể hoán

vị cho nhau Vùng cực E có nồng độ tạp chất rất cao, vùng C có nồng độ tạp chấtlớn hơn vùng B nhưng nhỏ hơn vùng E

Hình 1.12: Kí hiệu của transistor

Hình 1.13: Cấu tạo của transistor

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

1.5.2 Thông số kĩ thuật của transistor

- Dòng điện cực đại cho phép: Đó là dòng điện lớn nhất có thể đi qua mà khônglàm hư nó transistor

- Điện áp đánh thủng: Là điện áp tối đa đặt vào các cặp cực BE, BC, CE, nếuquá transistor bị hỏng

- Hệ số khuếch đại dòng điện

- Công suất cực đại cho phép và tần số cắt

1.5.3 Phân cực cho transistor

- Đó là cung cấp điện áp DC thích hợp giữa các chân B, C, E để đảm bảo chotiếp giáp B-C phân cực nghịch

Với transistor NPN: U >0 và U >0BE CE

Với transistor PNP: U <0 và U <0BE CE

- Về giá trị điện áp: Tùy thuộc vào vật liệu cấu tạo nên transistor là Si hay Ge

mà giá trị điện áp U nằm trong một khoảng nhất địnhBE

- Miền collector là miền có nồng độ pha tạp trung bình

- Tiếp giáp P-N giữa miền E và B gọi là tiếp giáp emito (JB)

- Tiếp giáp P-N giữa C và E gọi là tiếp giáp colacto (JC)

Hình 1.13: Nguyên lý làm việc của transistor

- Ta chỉ xét với cấu trúc N-P-N còn cấu trúc P-N-P thì hoạt động tương tự nhưhình vẽ ở trên Khi transistor được phân cực do J phân cực thuận làm các hạt đaB

số từ miền E phun qua tiếp giáp J tạo nên dòng điện emitor I các điện tử này tớiB Bvùng B trở thành hạt thiểu số của vùng bazo và tiếp tục khuêchs tán sâu vào miền

Khoa: Điện – Điện tử Đồ án môn học

bazo hướng tới I trên miền bazo tạo ra dòng điện bazo I Nhưng do cấu tạo củaC Bmiền B mỏng lên hầu hết số lượng các điện tử từ miền E phun qua J đều tới đượcB

ờ J và đường trường gia tốc (Do J phân cực ngược cuốn qua tới được miền C tạoC cnên dòng điện collector I ) c

+) Các tham số của transistor lưỡng cực:

- Dòng điện emitor I = I +IE B c

- Hệ số truyền đạt dòng điện: A = I / I <1N C B

- Hệ số khuyêchs đại dòng điện: B = I / IN C B

- Do cấu trúc khi chế tạo miền bazo của transistor cho tổn hao ít tức IB nhỏ lên giátrịB >>IN

- Ta có mối quan hệ giữa A và B như sau:

Trong cách mắc EC, điện áp vào được mắc giữa cực bazo và cực emito còn điện áp

ra từ cực colecto và cự emito Dòng vào, điện áp vào và điện áp ra được đo bằngcác miliampe kế và vôn kế mắc như hình dưới từ hình vẽ ta có thể vẽ được các họđặc tuyến quan trọng của mạch EC

Hình 1.14: Họ đặc tuyến của transistor mắc kiểu E chung

Để xác định đặc tuyến vào, cần giữ nguyên điện áp U , thay đổi trị số điện áp UCE BEghi các giá trị I tương ứng sau đó dựng đồ thị quan hệ này sẽ thu được kết quảBnhư hình vẽ trên Thay đổi U đến một giá trị cố định khác và làm lại tương tự sẽCEthu được đường cong thứ hai Tiếp tục như vậy sẽ thu được họ đặc tuyến vào củatransistor mắc như kiểu emitor