Tự học điện tử 2 pot

Dẫn nhập. Led (Light Emitter Diode) là một mối nối bán dẫn PN, khi bị kích thích bởi dòng điện thì nó phát ra sáng. Như vậy có thể xem Led là một linh kiện chuyển đổi trực tiếp điện năng ra quang năng, không như bóng đèn tìm phải chuyển điện năng ra dạng nhiệt, cho đốt nóng một sợi kim loại trong môi trường khan khí oxy và chờ khi sợi kim loại nóng lên mới phát ra sáng. Từ đó, chúng ta thấy Led có các đặc tính sau: * Có hiệu suất rất cao, vì nó chuyển thẳng điện năng ra quang năng. * Có quán tính nhỏ, nghĩa là tắt là tắt ngay và cho sáng là sáng ngay, nhấp nháy nhịp rất nhanh. * Có thể làm việc ở mức volt DC thấp và dòng nhỏ, chỉ vài Volt và vài mA. * Kích thước của điểm sáng có thể làm rất nhỏ, lại có nhiều màu. * và điều không kém quan trọng nữa là giá tiền rất rẽ, lại rất bền, nên trở thành rất phổ biến. Với những đặc tính như vậy, Led ngày càng có nhiều ứng dụng rất đặc sắc. Có thể dùng Led làm bảng đèn chữ và hình, có thể dùng Led làm màn hình rộng để hiện hình ảnh, có thể dùng Led để chiếu sáng, dùng Led chỉ thị, dùng Led tạo hình 2D, 3D, 4D Tôi nghĩ không ai làm nghề điện tử mà không hiểu rõ về Led, nó là một đề tài nhập môn của ngành điện tử học, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu các cách dùng Led để phục vụ cho cuộc sống hiện thực. Vài hình ảnh cho thấy cấu tạo của Led và các cách dùng Led: Hình vẽ cho thấy Led được cấu tạo từ một mối nối bán dẫn PN, khi chất bán dẫn Silicon cho pha Indium (có 3 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ có một nối thiếu điện tử và cho ra 1 lỗ trống) chúng ta sẽ có chân bán dẫn loại P và khi cho pha với Phosphor (có 5 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ dư ra 1 hạt điện tử), chúng ta có chân bán dẫn loại N. Chất bản dẫn loại P tạo điều kiện dẫn điện bằng các lỗ trống (Hole), đó chính là các nối hóa trị thiếu điện tử. Còn chất bán dẫn loại N có điểu kiện dẫn điện là do các điện tử tự do (điện tử dư ra do phosphor có 5 điện tử hóa trị mà trong kết nối tinh thể chỉ cần có 4 ). Khi mối nối PN được cho phân cực thuận với nguồn pin ngoài, một dòng điện kích thích khi chảy qua mối nối bán dẫn PN sẽ tạo các dao động của các điện tử (Bạn xem hình) và các dao động này sẽ phát ra sóng điện từ trường đó chính là các tia sáng. Tóm lại Led có 2 chân, gọi là chân âm cực hay Cathode ( do chân này cho nối vào cực âm của pin) và chân dương cực hay Anode (do chân này cho nối vào cực dương của pin), khi chúng ta cho dòng điện chảy qua một Led nó sẽ phát ra chùm tia sáng, và để có điềm sáng đủ mạch, chúng ta dùng vật liệu nhựa trong suốt làm kính hội tụ (Bạn xem hình cấu tạo của Led). Hình chụp trên đây cho Bạn thấy các Led màu có nhiều kích cở, các Led này thường là các điểm sáng nhỏ thường dùng làm các Led chỉ thị. Như: * Chỉ thị mức âm lượng mạnh yếu, người ta tạo ra các vạch sáng bằng Led hình dẹp. * Chỉ thị 3 tranh thái của máy: Đỏ - Xanh - Vàng, người ta dùng Led đôi ra 3 chân. * Chỉ thị máy có mở nguồn hay tắt, người ta dùng Led tròn đỏ, trắng Dĩ nhiên, mỗi Led được xem là một điểm sáng, mà Ban biết hình ảnh chữ sổ đều có thể tạo ra từ các điểm sáng nhỏ này, do đó Bạn có thể dùng nhiều Led để ghép theo hình và theo chữ, theo số, như vậy Bạn đã có một bảng đèn hay một vật thể phát sáng nhiều màu, lung linh nhấp nháy trông rất đẹp mắt. Ngày nay người ta muốn dùng Led làm nguồn chiếu sáng mạnh để thay thế các đèn chiếu sáng cổ điển, vì Led có hiệu suất rất cao, an toàn, tuổi thọ dài, ít hao điện và rất dễ dùng. Hình trên đây cho thấy hình dạng của các Led công suất lớn, hiện nó đã là nguồn sáng lạnh rất mạnh và trong một tương lai gần thôi nó sẽ thay thế các đèn chiếu sáng nóng như loại đèn sợi nung, loạiđèn chiếu sáng ồn, gây nhiều nhiễu, như đèn ống huỳnh quang. Do Led có quán tính nhỏ, nghĩa là nó có thể nhấp nháy với nhịp nhanh, nói cho dễ hiểu, là nó tắt nhanh và sáng nhanh, không như loại đèn sợi nung có quán tính nhiệt quá chậm. Với Led người ta có thể dùng làm loại đèn số theo mã 7 đoạn, dùng loại đèn này để làm các mạch đếm rất tiện (Bạn xem hình, một khối đèn số 7 đoạn có thể cho hiện ra các số thập lục phân). Nhiều Bạn trẻ thích "ngông", dùng Led tạo hình rồi dùng transistor điều khiển cho các hình nhấp nháy, tạo ra các hình đèn động rất ngộ nghĩnh, như hình đứa trẻ, hình người đạp xe Còn hình gì nữa, tôi nghĩ chắc Bạn sẽ tự nghĩ ra thôi. Người ta còn dùng Led để tạo ra hình khối 3D và dùng mạch điện tử làm cho các Led này sáng nhấp nháy rất sinh động. Dùng Led làm đèn giao thông Trước mắt cho dùng nhiều Led siêu sáng ghép lại để làm đèn chiếu sáng mạnh, thay thế các đèn chiếu sáng cổ điển (sắp vào viện bảo tàng). Một chút tính toán để biết cách dùng Led. Đặc tính của môn điện tử là "tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra một mạch điện rồi thì phải biết: * Biết tính toán dòng, áp, công suất tiêu thụ, tính an toàn, độ bền * Biết tìm linh kiện, làm bo mạch in. * và phải biết ráp mạch * và nếu giỏi nữa thì phải biết dùng kiến thức của mình tạo ra kinh tế cho bản thân. Ở đây tôi trình bày các mạch điện kinh điển dùng Led và một số tính toán có liên quan (để việc tính toán nhanh và dễ làm tôi dùng phần mềm PSpice của OrCAD). Do có ý là chỉ dùng các linh kiện dễ tìm, tôi chọn kiểu mạch điều khiển kích sáng chủ yếu dùng transistor và chỉ dùng thêm một vài loại ic logic thông dụng. Trước hết là vấn đề kiểm tra các Led mà Bạn có: Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led Bạn nhớ các điểm sau: (1) Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòng ngắn mạch (chập 2 dây đo lại) , dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhật và thường ở thang Rx1 là 150mA (con số này có ghi trên máy đo). (2) Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo), nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cực dương của pin nên dòng điện tử sẽ bị hút vào ở dây đỏ. (3) Khi đo Led (hay nói chung là khi Bạn đo các linh kiện có tính phi tuyến như diode, transistor, IC) Bạn nên xem kết quả trên vạch chia LV, vạch LV cho Bạn [...]... thấy 2 quá trình: Quá trình nạp điện và quá trình xả điện * Khi S1 đóng và S2 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình cho nạp điện, dòng điện tích từ nguồn pin cho bơm vào tụ, dòng chảy qua điện trở R1 và mức volt trên tụ tăng dần lên cho đến lúc đầy, tụ đầy được hiểu là mức áp trên tụ đã lên rất gần bằng 12V của nguồn * Khi S2 đóng và S1 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình xả điện, dòng điện sẽ chảy qua điện trở R2... ra một điện tử tự do, và chính điện tử dư ra này là phần tử dẫn điện trong chất bán dẫn loại N, khi cho N pha đậm, người ta sẽ ghi là n+ và pha nhạt hơn thì ghi là n- Tương tự chất P là chất bán dẫn Silicon cho pha Indium ( Indium có 3 điện tử nối hóa trị nên khi gắn vào tinh thể Silicon sẽ có một nối trống vì thiếu điện tử) , chính các lỗ trống này tạo ra điều kiện dẫn điện trong chất bán dẫn loại P... tải điện, chân C có kích thước rộng là vì nó là chân được dùng để thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E Trên đây là hình vẽ cấu trúc bán dẫn của một transistor NPN Trong chất bán dẫn loại N phần tử làm công việc dẫn điện là các hạt điện tử (dư ra do phospho cho) và trong chất bán dẫn loại P phần tử dẫn điện là các lỗ trống trên các nối (do Indium tạo ra), các lỗ được cho đồng nghĩa là các hạt tải điện. .. dẫn điện tốt, nó là chân phun ra các hạt tải điện Với chất bán dẫn loại N thì phun ra các hạt điện tử dư (do chất pha phospho cung cấp) với chất bán dẫn loại P thì phun ra các lỗ (các nối trống do Indium tạo ra) E là Emitter, nghĩa là chân phát, chân phun ra các hạt tải điện * Chân C được pha vừa, nó có tính dẫn điện khá, nó là chân thu gôm các hạt tải điện phun ra từ chân E, nghĩa la các hạt tải điện. .. là chân B của transistor (2) Hãy kiểm tra 2 diode tạo bởi mối nối B-E và mối nối B-C Bạn có thể xem transistor tương tự như 2 diode (2 mối nối PN), nên việc kiểm tra một transistor tốt/xấu trở thành kiểm tra 2 diode (diode B-E và diode B-C) Với transistor NPN, nếu dây đen (chân hút dòng, vì bên trong máy đo nó nối vào cực dương của pin) đặt trên chân B, dây đỏ (nơi dòng điện tử chảy ra) đặt trên chân... dòng điện (gọi là hệ số beta) của transistor Bạn lấy thang đo Ohm Rx10, cho chập hai đầu dây đo lại, chỉnh kim về vạch 0 Ohm Cắm transistor 2SC1815 vào đúng chân C, B, E của 3 lỗ cắm NPN trên máy đo Chờ kim lên, Bạn đọc kết quả trên vạch chia HEF Kim chỉ vị trí 20 0, có nghĩa là độ lợi dòng điện (beta) của transistor 2SC1815 là 20 0 lần Nnó có nghĩa là dòng điện I C (chảy ra trên chân C) lớn hơn dòng điện. .. khóa điện bán dẫn đóng mở mạch theo mức áp cao hay thấp Có 2 loại transistor, loại NPN và loại PNP Mô hình bán dẫn cho thấy người ta sắp xếp các chân bán dẫn loại N, loại P để tạo ra các mối nối EB cà CB và tạo ra các transistor nhị cực NPN hay PNP Trong hình N là chất bán dẫn Silicon pha Phospho (Phospho với 5 điện tử hóa trị tạo nối), nên khi gắn vào tinh thể Silicon sẽ để dư ra một điện tử tự do,... quen với tụ điện và mạch RC Trong mạch điện tụ điện là kho chứa điện, do vậy khi có một tụ điện Bạn phải biết: * Điện dung của tụ, đơn vị tính là Faraday, thường dùng ở cấp uF (micro Farad), hay nF (nano Farad) hay pF (pico Farad) * Sức chịu áp của tụ, trên tụ thường ghi mức áp làm việc (WV, Working Volt), đừng cho tụ nạp ở mức áp quá cao, tụ sẽ bị nổ Hình vẽ cho thấy hình dạng các loại tụ điện: Thường... chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng, điện trở và nguồn điện năng của pin Trong mạch Bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi là điện trở định dòng làm việc cho Led Các Led chiếu sáng thường có mức ghim áp là 2V (loại Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V) và dòng làm việc lấy 10mA là đủ sáng Vậy chúng ta có thể dùng luật Ohm để tính được trị của điện trở R Dùng trình PSpice để tính nhanh,... gốp, thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E * Chân B được làm rất mỏng, nó là chân nền kẹp giữa chân E và chân C, người ta thêm chân B ở giữa để "control" dòng điện chảy từ E vào C Nó điều khiển dòng điện đi từ E vào C Người ta làm chân B thật mỏng để tránh sự thất thoát của điện tử lúc vượt qua chân này B là Base, nghĩa là chân nền, kẹp giữa E và C, dùng kiểm soát cường độ dòng điện chảy từ E vào C . dẫn điện bằng các lỗ trống (Hole), đó chính là các nối hóa trị thiếu điện tử. Còn chất bán dẫn loại N có điểu kiện dẫn điện là do các điện tử tự do (điện tử dư ra do phosphor có 5 điện tử hóa. thấy 2 quá trình: Quá trình nạp điện và quá trình xả điện. * Khi S1 đóng và S2 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình cho nạp điện, dòng điện tích từ nguồn pin cho bơm vào tụ, dòng chảy qua điện. sáng . Thực hành 4: Hãy làm quen với tụ điện và mạch RC. Trong mạch điện tụ điện là kho chứa điện, do vậy khi có một tụ điện Bạn phải biết: * Điện dung của tụ, đơn vị tính là Faraday,