KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬKIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

1 MỤC TIÊU BÀI HỌC

1.1 Kiến thức:

- Hiểu được công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số linh kiện điện tử

- Trình bày được trình tự kiểm tra đánh giá chất lượng các linh kiện điện tử thôngdụng

1.2 Kỹ năng:

Kiểm tra đánh giá chất lượng các linh kiện điện tử thành thạo, chính xác

1.3 Thái độ:

- Thực hiện đúng trình tự các bước, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Rèn luyện tác phong công nghiệp trong lao động cho người học

2 CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ

Biến áp nguồn, máy hiện sóng

2.4 Vật tư, nguyên vật liệu:

Các linh kiện điện tử, thiếc, nhựa thông

2.5 Tài liệu kỹ thuật và thời gian:

2.5.1 Tài liệu kỹ thuật: Bản vẽ sơ đồ cấu tạo, ký hiệu và các thông số kỹ thuật của các

linh kiện điện tử

2.5.2 Thời gian: 12 tiết

3 NHỮNG KIẾN THỨC CHUYÊN MÔN

b Điện trở của dây dẫn :

Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây được tính theo công thức sau:

R = .L / S

Trong đó:  là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu (.m)

L là chiều dài dây dẫn (m)

S là tiết diện dây dẫn (m2)

R là điện trở đơn vị là Ohm ()

3.1.2 Điện trở trong thiết bị điện tử

a Hình dáng và ký hiệu :

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợpchất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở

có trị số khác nhau

Hình 2-1: Dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Hình 2-2: Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.

b Đơn vị của điện trở: Đơn vị điện trở là Ω (Ohm), KΩ, MΩΩ

1KΩ = 103 Ω

1MΩΩ = 103 K Ω = 106Ω

c Cách ghi trị số của điện trở

- Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quyước chung của thế giới

- Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếptrên thân Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ

Hình 2-3: Trở sứ công suất lớn, trị số được ghi trực tiếp.

d Cách đọc trị số điện trở.

Quy ước màu Quốc tế

Hình 2-4: Cách đọc điện trở 4 vòng màu

+ Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòngchỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này

+ Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3

+ Vòng số 1 và vòng số 2: MΩàu ứng với hàng chục và hàng đơn vị

+ Vòng số 3: MΩàu ứng với số 0 cần thêm vào

Hình 2-5: Cách đọc điện trở 5 vòng màu

- Vòng số 5: MΩàu thể hiện sai số, trở 5 vòng màu thì màu sai số có nhiều màu, do

đó gây khó khăn cho ta khi xác định đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn cókhoảng cách xa hơn một chút

- Đối diện vòng cuối là vòng số 1

Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng màu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của

cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị

- Trị số = (vòng 1 vòng 2 vòng 3).10 ( màu vòng 4)

- Cú thể tính vòng số 4 là số con số không “0″ thêm vào

3.1.3 Phân loại điện trở

a Điện trở thường:

Điện trở thường là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

b Điện trở công suất :

Là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W

c Điện trở sứ, điện trở nhiệt:

Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạtđộng chúng toả nhiệt

Hình 2-8: Điện trở cháy do quá công suất

- Ở sơ đồ trên cho ta thấy: Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ωnhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu thụmột công suất là

Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật viên, biến trở có cấu tạo như hình bên dưới.

Hình 2-10: Cấu tạo của biến trở

3.2.2 Chiết áp:

Triết áp cũng tương tự biến trở nhưng có thêm cần chỉnh và thường bố trí phíatrước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh Ví dụ như – Triết áp Volume, chiết ápBass, Treec v.v , chiết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độchỉnh

Hình 2-11: Ký hiệu chiết áp trên sơ đồ nguyên lý.

Hình 2-12: Hình dạng chiết áp - Cấu tạo trong triết áp

3.3 Tụ điện

3.3.1 Khái niệm.

- Tụ điện là một linh kiện quan trọng trong số 5 linh kiện của thiết bị điện tử, tụđiện không thể thiếu trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệuxoay chiều, hiểu cấu tạo và hoạt động cũng như ứng dụng của tụ điện là điều rất cần thiết

- Tụ điện là một linh kiện được cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song, có tínhchất cách điện một chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóngnạp

3.3.2 Cấu tạo của tụ điện

Tụ điện có cấu tạo cơ bản là hai bản cự kim loại đặt song song, tuỳ theo lớp cáchđiện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng

VD : Lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, là gốm cho ta tụgốm hoặc là lớp hoá chất thì cho ta tụ hoá

3.3.3 Phân loại tụ điện

Có hai loại tụ chính là tụ giấy, tụ gốm và tụ hoá: Tụ giấy và tụ gốm là các tụkhông phân cực và có trị số nhỏ < 470 NanoFara, còn tụ hoá thường có trị số lớn từ 0,47MΩicro Fara đến hàng nghìn MΩicro Fara và tụ hoá có phân cực âm dương

Hình 2-13 : Một số dạng tụ điện

3.3.4 Đơn vị của tụ điện.

Đơn vị điện dung của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người

ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như :

+ P(Pico Fara) 1 Pico = 1/10-12 Fara

+ N(Nano Fara) 1 Nano = 1/10-9 Fara

+ MΩicroFarra 1 MΩicro = 1/10-6 Fara

=> 1 MΩicro = 103 Nano = 106 Pico

- Trị số tụ điện được ghi như thế nào

+ Tụ hoá (là tụ có hình trụ) trị số được ghi trực tiếp trên thân

VD: 10 MΩicro, 100 MΩicro, 470 micro vv

+ Tụ giấy và tụ gốm ( hình dẹt ) trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số VD:103J, 223K, 471J vv Trong đó ba số đầu ký hiệu cho giá trị, chữ J hoặc K ở cuối kà kýhiệu cho sai số

- Cách đọc trị số tụ giấy và tụ gốm như thế nào

+ Cách đọc như sau: hai số đầu giữ nguyên, số thứ 3 tương ứng với số con số 0

thêm vào sau và lấy đơn vị là Pico

VD: 103J sẽ là 10000 pico = 10 Nano hoặc 471K sẽ là 470 Pico

+ Có một cách ký hiệu khác VD 01J, 22K, nếu ký hiệu như vậy thì lấy đơn vị làMΩicro : 01J nghĩa là 0,01 MΩicro = 10 Nano, 022K là 0,022 MΩicro = 22 Nano

- Trị số điện áp ghi trên tụ:

+ Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính làđiện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì lớp cách điện sẽ bị đánhthủng, trong thực tế ta phải lắp tụ có trị số điện áp cao gấp khoảng 1,5 lần điện áp củamạch điện Sau đây là một số mạch điện và giá trị điện áp của tụ lọc tương ứng

Điện áp của mạch, điện áp của tụ

+ Lọc điện áp xoay chiều sau khi đó được chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện

áp một chiều bằng phẳng Đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn

+Với điện AC (xoay chiều) thì tụ dẫn điện còn với điện DC (một chiều) thì tụ lạitrở thành tụ lọc

3.4 Diode (Đi ốt) Bán dẫn

3.4.1 Tiếp giáp P – N và Cấu tạo của Diode bán dẫn:

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N, nếu ghép hai chất bán dẫn theo mộttiếp giáp P – N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm: Tại bề mặt tiếp xúc, cácđiện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống

=> tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữahai chất bán dẫn.

Hình 2-14: Cấu tạo của Diode

- Ở hình trên là mối tiếp giáp P – N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Hình 2-15: Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

3.4.2 Phân cực thuận cho Diode.

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-)vào Katôt (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng tương tác của điện

áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt0,6V (với Diode loại Si) hoặc 0,2V (với Diode loại Ge) thì diệntích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếutiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênhlệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V)

Hình 2-16: Diode (Si) phân cực thuận – Khi Diode dẫn

điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Hình 2-17: Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận <

0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi quaDiode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

3.4.3 Phân cực ngược cho Diode.

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bándẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện ápngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi quamối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớnkhoảng 1000V thì Diode mới bị đánh thủng

Hình 2-18: Phân cực ngược của Diode

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng  1000V

3.4.4 Ứng dụng của Diode bán dẫn.

Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạchchỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cựccho transistor hoạt động Trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diodecầu có dạng

Hình 2-19: Chỉnh lưu cầu dùng Diode.

3.5 Transistor

3.5.1 Cấu tạo.

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghộp với nhau hình thành hai mốitiếp giáp P-N, nếu ghộp theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếughép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược Về phương diện cấu tạoTransistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

Hình 2-20: Cấu tạo Transistor

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên ngoàiđược nối ra thành cực phát (Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp

( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P )nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

3.5.2 Nguyên tắc hoạt động của Transistor.

a Hoạt động của Transistor NPN

Hình 2-21: Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt

- Khi công tắc mở, ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E

đó được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúcnày dòng IC = 0 )

- Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy

từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thànhdòng IB

- Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làmbóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

- Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theomột công thức

IC = .IBE

Hình 2-22: Ký hiệu của transistor thuận – ngược.

+ IB là dũng chạy qua mối BE

+  là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếpgiáp P - N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE

do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy sốđiện tử tự do từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớpbán dẫn P (cực B) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏtrong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dũng IB còn phần lớn số điện tử bị hút

về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor

b Hoạt động của Transistor PNP.

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B

3.5.3 Ký hiệu và hình dáng của Transistor

Hình 2-23: Transistor công suất nhỏ - Transistor công suất lớn

Hình2-24: ThyristorCấu tạo; b) Cấu trúc thông thường; c) Ký hiệu

3.5.4 Các thông số kỹ thuật của Transistor

- Dòng điện cực đại: Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn

này Transistor sẽ bị hỏng

- Điện áp cực đại: Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE, vượt qua

điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng

- Tần số cắt: Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần

số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm

- Hệ số khuyếch đại: Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòngIBE

- Công suất cực đại: Khi hoat động Transistor tiêu tán một công suất P = UCE ICE

nếu công suất này vượt quá công suất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng

3.6 Thyristor

Thyristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn pnpn liên tiếp tạo nên anốt, catốt và cực

điều khiển (Hình 2-24a).

Cấu tạo của Thyristor Hình 2-24b, Hình 2-24c là ký hiệu của Thyristor.

Về mặt cấu tạo Thyristor gồm một đĩa silic từ đơn tinh thể loại n, trên lớp đệm loạibán dẫn p có cực điều khiển bằng dây nhôm, các lớp chuyển tiếp được tạo nên bằng kỹthuật bay hơi của gali Lớp tiếp xúc giữa anốt và catốt làm bằng đĩa môlipđen hay

Hình 2- 25: Mặt cắt của Thyristor

Hình 2-26: Chi tiết mặt cắt của Thyristor

tungsten có hệ số nóng chảy gần với silic Cấu tạo dạng đĩa kim loại để dễ dàng tản nhiệt

Hình 2-25 trình bày mặt cắt của một Thyristor Ngoài cùng là

lớp vỏ bọc có tác dụng chống các ứng suất cơ học, để dễ dàng tản nhiệt cũng như để dễnối với mạch ngoài

Để giải thích sự làm việc của Thyristor ta hãy xét chi tiết các lớp bán dẫn trong một

Thyristor Hình 2-26 trình bày chi tiết các lớp bán dẫn đó.

a Lớp Catốt là bán dẫn loại n rất mỏng và mật độ điện tử rất cao, do đó nếu có dòng điệnthuận qua sẽ tạo nên nhiều điện tử ở lớp điều khiển Lớp Catốt có dòng điện ngược lớnnhưng chỉ chịu được điện áp ngược thấp

b Lớp điều khiển là bán dẫn loại p mỏng và có mật độ trung bình, do đó hầu hết các điện

tử từ lớp Catốt có thể tới được lớp điều khiển

p n p n +

i

Dòng điện ngượcĐiện áp ngược

Hình 2-27: Thyristo phân cực ngược

a) Sơ đồ; b) Đặc tính vôn ampe

a) Sơ đồ; b) Đặc tính vôn ampe

c Lớp chắn là bán dẫn loại n là lớp dầy nhất và có mật độ điện tử ít nhất, do đó Thyristo

có dòng điện ngược (dòng điện rò) nhỏ và chịu được điện áp ngược lớn

d Lớp Anốt là bán dẫn loại p, có chiều dầy và mật độ trung bình Lớp sát vỏ Anốt có mật

độ điện tích cao để giảm điện trở thuận Lớp Anốt có dòng điện ngược bé và

chịu gần như toàn bộ điện áp ngược đặt lên Thyristor Thyristor 300A, 200V có lớp silicđường kính 30 mm dầy 0,7 mm

Để nghiên cứu sự làm việc của Thyristor ta xét riêng rẽ trong hai trường hợp:

Thyristor phân cực ngược: (Hình 2-27a) Thyristor làm việc như một điốt phân cực

ngược và chỉ cho dòng điện rò khoảng vài mA chạy qua Giá trị điện áp ngược khoảng từ

100 đến 3000V tuỳ theo loại thyristor, dòng điện tăng đột ngột và Thyristor bị chọc thủng

(Hình 2-27b).

Thyristor phân cực thuận: Điện áp giữa Anốt và Catốt là dương Để giải thích sựlàm việc của các lớp bán dẫn pnpn trong một Thyristor ta xem chúng như gồm 2 Tranzitoloại pnp và npn nối với nhau sao cho cực gốc của Tranzito này được nối với cực góp của

Tranzito kia (Hình 2-28a và b).

Tranzito đầu tiên loại pnp có cực phát e1, gốc b1, và gốc c1 Dòng điện cực góp

Ic1 = Ico + 1I

Trong đó Ico1 là dòng điện rò, 1 là hệ số khuếch đại dòng điện của Tranzito T1

Tương tự đối với tranzito T2 loại npn ta có:

Ic2 = Ico 2 + I, Ico 2 là dòng diện rò, 2 là hệ số khuếch đại dòng điện của Tranzito

T2

Dòng điện tổng chạy qua Tranzito là: