sách linh kiện điện tử

Các tia điện tử được gia tốc chuyển động nhanh dọc theo trục ô"ng tia và được lái lộch quỹ đạo tạo thành các đường quét phát sáng trên màn hình từ trên xuông dưới và từ phải qua trái nh

Cuốn sách được xuất bản theo hợp đồng chuyển nhượng bản quyền giữa Công ty cổ phần Sách Đại học - Dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục và Nhà xuất bản Vogeỉ Bucheverlag Würzburg.

© Bản quyền tiếng Việt thuộc HEVOBCO - Nhà xuất bản Giáo dục

LỜI G l ớ l THIỆU

Cùng với cuô"n *'Mạch điện tử’’, cuôn "Linh kiện điện tử" hỢp thành hai trong bộ sách quan trọng nhất phục vụ cho lĩnh vực đào tạo ngành điện tử tin học - điện tử viễn thông đã được NXB ’’Vogel Buchverlag" - Cộng hoà Liên bang Đức xuât bản.

CuôVi "Linh kiện điộn tử” được chúng tôi lựa chọn mua bản quyền và dịch sang tiếng Việt vì đây là cuô"n sách có nội dung tốt, đã được xuất bản đô"n lần thứ 18 và đã được nhiều nước như: Trung Quốc, Ân Độ mua bản quyền Cuôn ”Linh kiện điện tử" gồm 14 chương, nội dung xuyên suô"t của 14 chương là những vấn đề râ't cơ bản về cấc linh kiện điện tử, từ cấu tạo, đặc diểm công nghệ chế tạo, nguyên lý làm việc, phạm vi ứng dụng đã được các tác giả trình bày một cách ngắn gọn, dễ hiểu và súc tích Kết thúc mỗi chương đều có câu hỏi, bài tập giúp người học ôn tập và kiểm tra những nội dung đã học Sách sỗ là giáo trình, tài liộu tham khảo bổ ích cho nhiều đối tưỢng và trình độ khác nhau trong lĩnh vực điện tử viễn thông, đo lường điổu khiển, tự động hoá

Viộc chuyển đổi ngôn ngữ từ tiếng Đức sang tiếng Việt cũng như lựa chọn một hệ thông ký hiệu đã được chuẩn hoá sao cho phù hỢp và truyền tải trung thành những nội dưng của bản gôc sang tiếng Việt một cách đơn giản, dỗ hiểu gặp không ít khó khăn, nhưng người dịch là nhà giáo đã có nhiều kinh nghiệm giảng dạy môn "Linh kiộn điện tử” và đã được đào tạo

ỏ Cộng hoà Liên bang Đức nên nhiểư vấn đề phức tạp gặp phải trong quá trình dịch đã đưỢc khắc phục.

Mặc dù người dịch đã có nhiều cô" gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi còn những sai sót, mong bạn đọc thông cảm và mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Công ty Sách Đại học - Dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục “ 25, Hàn Thuyên, Hà Nội.

Chúng tôi hy vọng cuôn "Linh kiện điện tử” sỗ là tài liệu bổ ích đốì với ĩihững ai học tập và quan tâm đô"n lĩnh vực kỹ thuật điện tử.

Chúng tôi sẽ tiô"p tục tim kiếm các giáo trình, sách tham khảo có nội dung tô"t đã được xuất bản ỏ các quốc gia có nền giáo dục truyền thống, tiên tiên khác nhau để chuyển sang tiếng Việt giúp cho nguồn tài liệu phục vụ Dạy và Học thêm phong phú, tiếp cận trình độ Dạy và Học tiên tiến, đáp ứng các yẻư cầu ngày càng nâng cao của sự nghiệp đổi mới giáo dục.

Nhân dịp xuất bản lần đầu cuốh ”Linh kiện điện tử" được dịch từ tiếng Đức sang tiêng Việt, chúng tôi xin gửi lòi cảm ơn đến Nhà xuất bản Vogel Buchverlag — Cộng hoà Liên bang Đức, tới các dịch giả về sự chia sẻ trong quá trình hỢp tác cũng như lời cảm ơn chân thành tới sự quan tâm, đón nhận và những đóng góp của bạn đọc gần xa Mong rằng sự hỢp tác sẽ đưỢc tiếp tục.

NHÀ XUẤT BẤN GIÁO DỤC

LÒI MỞ ĐẦU

Cuôn "Linh kiện điện tử” đưỢc tái bản lần thứ 18 vào năm 2006 nằm trong bộ sách của Nhà xuất bản "Vogel ßuchverlag” do nhiều tác giả biên soạn Bộ sách gồm 8 cuốn:

• Điện tử 1 : Cơ sở kỹ thuật điện - Heinz Meister.

• Điện tử 2 : Linh kiện điộn lử - Klaus Beuth.

• Điện tử 3: Mạch điện tử - Klaus Beulh và Wolfgang Schinusch.

• Điện tử 4: Kỷ thuật sô"- Klaus Beuth.

Điện tử 5: Kỹ thuật vi xử Iv - Helmut Miller và Lothar Wolz.

• Điện tu G: Kỹ Ihuật đo lường - Wolfgang Schmusch.

• Điện tử 7: Kỹ thuật thông tin viễn thông - Klaus Beuth và Günther Kurz.

• Điện tử 8 : Kỹ thưậl Sensor ” Wolfgang Schmusch,

Cuôn ’’Linh kiộn điộn tử" cùng cuôn "Mạch điộn tử" cung cấp cho bạn dọc cấc kiôn Ihức cơ sở làm nền tảng trong ngành kỹ thuật điộn tử viễn thồng Trong quá trình biôn soạn, các tác giả đã cô" gắng thể hiộn nội dung rõ ràng, hộ thông hoá kiôn thức và kêt hỢp với các đồ thi, hình vẽ vói nhiều chi tiet có tính sư phạm cao, cộp ĩìhộp kiôn thức mới thổ hiộn dưói dạng ngôn ngữ kỹ thuật đơn giản, dỗ tiôp cận và dễ nhớ không đòi hỏi người đọc phải

có kiến thức toán cao cấp Nội dung có chứa nhiều ví dụ và bài tập có lính thực tiễn đế người đọc củng cô" kic"n thức và có hứng thú vận dụng trong thực tế kỹ thuật.

ĐỐI tượng bạn đọc mà các tác giả muôn hướng tới để cung cấp tài liệu học tập hoặc tham khảo bổ ích thiết thực là tương đôi rộng rãi: Sinh viên,

kỹ sư, kỹ thuật viên hay công nhân kỹ thuật Các đổi tưỢng muôn tự học đổ nâng cao kiôn thức cơ sỏ của chuyên ngành cũng sẽ tìm được ở bộ sách này những thông tin hữu ích.

KLAUS BEUTH

Chương 1

KỸ THỈlệT ĐO DÙNG MÁY HIỆN SÓNG (OXYLO)

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Máy hiện sóng (oxylo) là một thiết bị thông dụng và đa năng dùng để quan sát và tiến hành đo lường dạng tín hiệu, có thể lưu kết quả nhò cơ cấu nhớ Tên gọi “Oszillograph” bắt nguồn từ gôc La tinh

“Oscillare - dao động” và từ gốc Hy Lạp “grafein - ghi” Như vậy

O xylogiaf t;ó tìiể dịch nghĩa là bộ ghi lại dac động gồm £ chức năng chính: giữ lại dao động, hiển thị và ghi lại nó Ngoài ra tên gọi Oxyloscop có ý nghĩa chỉ gồm chức năng quan sát dao động.

Nhờ Oxy/oscop có thể quan sàt một dao động điện áp biến thiên theo thời gian thông qua đồ thị thời gian của nó trên màn ảnh: u = f(t).

Hinh 1.3 Biên đoi dòng điện I thành một điện áp tưdng đưđng,

đổ thị thòi gian của dòng diện.

Tiếp theo có thể hiển thị môl quan hộ hàm sô" giữa hai điện áp

Ui = f(Uọ) (hình 1 2 ) Với các dòng điện I(t), không thể biểu diễn trực tiếp mà cho I chảy qua một điện trở II để nhận được điện áp Ur tương đương (tỷ lệ) có cùng quy luật với I(t) và việc hiển thị I(t) được thực hiện gián tiếp qua ƯR(t) (hình 1.3).

Tương tự vói việc biểu diễn các đại lượng khác như đường sức từ B(t), cưòng độ từ trường H(t) hay tần số f(t), trước tiên cần biến đổi

chúng về một diện áp tương đương có cùng quy luật biến thiôn, sau đó hiển thị điện áp tương dương này Mọi phép quan sát hoặc đo lường dưỢc thực hiện một cách gián tiếp qua điện áp tương đương,

1.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HIỆN SÓNG

Nhờ một chùm tia điện tử đưỢc tạo ra từ một “súng điện tử” của ôVig tia điện tử (xem chưđng 14), các dạng diện áp u = f(t) hay Ui = f(U 2 ) được hiển thị trên màn ảnh của ô"ng tia (hình 1.4) Các tia điện tử được gia tốc chuyển động nhanh dọc theo trục ô"ng tia và được lái lộch quỹ đạo tạo thành các đường quét phát sáng trên màn hình từ trên xuông dưới

và từ phải qua trái nhờ một hệ thông lái tia đặt trong lòng ống tia (loai diều khiển lái tia bằng điện trường - hình 1.5 và hình 1.6).

-ỆĐiểm sáng Súng điện tử ^ Ỹ 2

Hình 1.4 Cấu tạo cơ bàn của

một ống tia điện tử.

Hình 1.5 Nguyên lý làm lệch (lái) tia điện tử theo chiểu dọc.

Một cặp phiến điện cực điều khiển tia lệch theo phương thẳng đứng nhờ điện áp đặt vào chúng gọi là cặp phiến Y

Tương tự, một cặp phiến làm lệch tia theo phương nằm ngang gọi là cặp phiến X.

Nhờ hệ thông lái tia này, một tia điện tử có thể quét đến mỗi điểm trên màn hiện thị Trong oxylo loại 2 tia, ông tia điện tử có 2 súng điện tử tạo ra hai tia và do đó có hai hệ thốhg hội tụ và làm lệch tia độc lập nhau, thông thường do nhu cầu sử dụng loại 2 tia, cặp phiôn lệch đứng độc lập còn cặp phiến lệch ngang được sử dụng chung

và do dó hai tín hiệu được hiển thị đồng thời trên màn và có thổ được

so sánh với nhau nhờ việc quét ngang chung.

Độ lệch tia trên màn (hiệu quả của việc lái tia bằng điện áp trên các phiến lệch) đượe đánh giá nhò hệ số lái tia hay độ nhậy lái tia tính theo v /c m Đơn vị v /c m được định nghĩa là cần bao nhiêu volt để làm lệch tia đi được 1 cm theo chiều ngang hoặc theo chiều đứng.

Khi điện áp tác động vào phiến có giá trị nhỏ (hơn IV) cần dùng các mạch khuếch đại điện áp trước khi đưa tới các cặp phiến làm lệch (hình 1.7 và 1.8) - được gọi tương ứng là bộ khuếch đại X (cho điện áp làm lệch ngang) và bộ khuếch đại Y (cho điện áp làm lệch đứng).

Các bộ khuếch đại X và khuếch đại Y có thể thay đổi hệ số

khuếch đại, theo từng thang (từng bậc) và thay đổi liên tục trong 1

thang đà chọn Khi diện áp vào khá lớn, thưòng có bộ suy giảm (làm yếu tín hiệu cần quan sát) đưỢc sử dụng tại lổì vào như hình 1.9 Hình 1.10 thể hiện sơ đồ khối tổng quát của một máy hiện sóng, bao gồm các khôi cơ bản nhất Các lôì vào X và lôi vào Y là không đốl xứng luôn có một cực tiếp đất (OV) và có điện trở vào khoảng vài MQ.

Tín hiệu Y đặt tói lối vào Y, qua bộ suy giảm Y, qua bộ khuếch đại Y, đặt tói cặp phiến lệch Y.

Hình 1.7 Bộ khuếch đại Y có thể điểu

chỉnh hệ số khuếch đại liên tục hay

chiểu (biến thiên theo thời gian).

DC: dòng điện hoặc điện áp

một chiều (không đổi theo thòi

gian), khi ở vị trí AC thì tụ c được

Tín hiệu X đặt tới lối vào X, qua

bộ suy giảm X, qua bộ khuếch

đại X đặt tới phiến làm lệch X.

Hình 1.9 Cấu tạo bộ suy giảm đầu vào X hoặc đầu vào Y.

7

Tín hiệu trên màn ảnh có thể đưỢc dịch chuyển theo hai chiều: thẳng đứng và dịch ngang theo ý muôn của ngưòi sử dụng (đang quan sát tín hiệu) Khi đó cần bổ sung vào tín hiệu Y (cho dịch chiều đứng tại phiến làm lộch Y) hoặc vào tín hiệu X (cho dịch chiềư ngang, tại phiến làm lệch X) các giá trị điện áp một chiều thích hỢp Các chức năng trên do tầng “dịch T ’ hay tầng '‘dịch X” thực hiện Khi đó tia điện tử được dịch tịnh tiến theo chiều tương ứng tùy giá trị và cực tính của các điện áp một chiều này.

Khi muôn thể hiện sự phụ thuộc hàm sô" của điện áp theo thời gian, cần duy trì tôc độ quót cửa tia điện tử (từ trái qua phải) không

đổi Nghĩa là thời gian làm lệch tia cố định theo một dòng quét (ví dụ thòi gian quét (chu kỳ quét) một dòng từ trái qua phải là 1/50 giây) Điện áp thực hiện việc lái tia đưỢc gọi là diện áp quét, có dạng răng cưa (hình 1.13) được tạo ra từ một bộ phát xung răng cưa:

Tần số của điện áp răng cưa có thể

thay đổi theo nhiều thang và thay đổi

liên tục trong mỗi thang Tần sô" nàv

càng lớn thì tốc độ quét của tia điện tử

càng nhanh.

Khi muốn hiển thị một chu kỳ điện

áp hình sin, tín hiệu này cần đưa tới lối

vào Y; điện áp ràng cưa đưỢc đưa tồi lôi

vào X Chu kỳ của hai điện áp này phải

Hinh 1.14 Quan hệ giữa chu kỳ của tín hiệu Y và chu kỳ của điện áp răng cưa.

Nếu Ty hình trên màn sẽ không đứng vững (bị trôi đi)

Nếu Tx = 2 Ty trên màn sẽ xuất hiện hai chu kỳ tín hiệu hình sin.

Ta chỉ nhận được hình vũng trên màn khi bằng bội sổ nguyên của Ty.

Ta nói tín hiệu cần quan sát Uy và tín hiệu quét ngang Ux được đồng bộ nhau về tần sô" Có thể thực hiện việc đồng bộ bằng điều chỉnh tay nhưng khá khó khăn, các oxylo ngày nay được đặt ỏ ch ế độ

tự động bám đồng bộ nhờ khối đồng bộ trong cấu trúc hình 1 1 0

Tầng đồng bộ có thể hoạt động ở các chê” độ khác nhau như;

• Đồng bộ theo lưới điện 50Hz.

• Đồng bộ theo các điện áp ngoài đặt vào để điều khiển.

• Chế độ tự đồng bộ khi tín hiệu Y trực tiếp đưỢc sử dụng (bằng cách trích ra) để điều khiển đồng bộ tín hiệu X.

độ sáng hay độ nét đều được đặt ở phía ngoài mặt trước oxylo cho người sử dụng thao tác khi cần hình ảnh rõ nét theo ý muôVi.

1.3 SỬ DỤNG MÁY HIỆN SÓNG

Có rết nhiều chuyển mạch và các núm điều chỉnh trên m ặt trưốc oxylo Thường chúng được ghi ký hiệu và thông tin cần thiết cho người sử dụng, do nguồn gô"c sản xuất rất đa dạng nên không có quy tắc chung cho việc ký hiệu này Do sử dụng ô"ng tia điện tử, việc khởi động oxylo cần có thời gian vài chục giây tối vài phút để tạo tia cho tới khi có tia quét ngang trên màn ảnh Điều chỉnh độ sáng của tia Ihích hỢp; điều chỉnh các núm dịch X và dịch Y cho tia nằm chính giữa màn hình Chọn thồi gian làm lệch (thời gian quét) thích hỢp Chọn độ nét tia phù hỢp.

có chuẩn thang chiểu đứng là 0 ,lV/cm (khi điện áp đặt tới phiến lệch

Y thay đổi 0 , 1 V thì tia dịch đi Icm theo chiều đứng).

Giá trị chuẩn theo trục ngang là lOms /1 thang chia (tia quét ngang đưỢc 1 đơn vị thang chia cần 1 thời gian là lOms).

Việc chuẩn thang chia là quan trọng nhất trong việc đo đạc các tham sô"của tín hiệu Y đang quan sát.

V i du: Bộ làm lệch Y của một oxylo đưỢc đặt ở lOmV/1 đơn vị thang chia và độ lệch thời gian đặt là 25m s/l đơn vị thang chia.

Như trên hình 1.16 xuất hiện điện áp hình sin trên màn ảnh Hãy tính giá trị biên độ đỉnh và tần sô của dao động đang quan sát Thoo trục thời gian: 1 chu kỳ hình ảnh chiếm khoảng 6 ô (6 đơn vị cl' Ì£ ngar g) v ậ y chu kỳ T = 6 25|L,S = loCfis.

Theo trục thẳng đứng biôn độ hình ảnh từ đỉnh tới đỉnh chiếm 4Ô (4 đơn vị chia dọc), vậy biên độ đĩnh - đỉnh của hình ảnh là:

đa dạng.

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Việc điều khiổn tia điện tử lệch ngang và lệch đứng xảy ra trong ông tia diện tử như thế nào?

2 Nhiệm vụ của bộ khuếch đại Y.

3 Bộ tạo điện áp răng cưa dùng vào việc gì?

4 Cần hiểu “sự đồng bộ” trong oxylo như thế nào?

5 Chuyển mạch AC - DC trong mỗi oxylo có ý nghĩa gì?

6 Trục thời gian trên màn hình oxylo đưỢc tạo ra như th ế nào?

7 Việc chuẩn độ lệch ngang có ý nghĩa gì?

8 Nhiệm vụ của tầng Trigơ trong cấu trúc khối của oxylo hình 1 1 0

11

Đặc tuyến I - u đôi với

một sô điện trỏ đưỢc cho

trôn hình 2.2 Mức độ dốc

hay tga đưỢc định nghĩa là

diện dẫn của phân tử.

tga = — - = „ = G

Điện trở tuyên tính còn

được gọi là điện trỏ Omíc,

nó tuân theo định luật Om.

Hình 2.1 Điện tuyến I - u tuyến tính của một diện trỏ thuần.

Hình 2.2 Điện tuyến tuyến tính vổi các giá trị diện trỏ khác nhau.

Điện trở phi tuyển là các điện trở có đặc tuyến I - u dạng phi tuyến.

Hình 2.3 là đặc tính I - u của một điện trở phi tuyến, ở đây quan

hệ dòng điện và điện áp trên phần tử không là tỷ lệ, không áp dụng

đưỢc định luật Ôm cho phần tử loại này Nếu ta chỉ chú ý tói một đoạn nhỏ trên đặc tuyến hình 2-4, có thể coi trong phạm vi hẹp này (từ P) tới Pv) phần tử được tuyến tính hóa, quan hệ dòng điện và điện

áp trong vùng hẹp gần như đưòng thẳng Điện trở vi phân của phần

tử theo định nghĩa là tỷ sô" các vi phân điện áp và dòng điện:

AU

r = AI

Hình 2.3 Đặc tuyến I - U của một

điện trở phi tuyến tính.

Hinh 2.4 Tuyến tính hoá trong đoạn p, - P 2

của một đặc tuyến phi tuyến tính.

Điện trỏ vi phân r, thể hiện sự biến thiên nhỏ của I và u trong một vùng

đủ hẹp của đặc tuyến đang quan tâm.

Các phần tử có diện trở phi tuyến chiêm số lượng và chủng loại đa sô" như diot bán dẫn, transito, thyristo, ôVig tia diện tử, các loại nhiệt diện trở, áp điộn trở,

Các diện trỏ đưỢc phân thành 2 nhóm: nhóm có giá trị điện trở cố

định và nhóm có giá trị thay dổi dược, chúng dểu có tham sô" đánh giá khả năng chịu tải là lượng công sutít diện biến đổi thành công suất nhiệt tỏa trên diện trở Khả năng chịu tải phụ thuộc dạng điện trở, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ tổì đa cho phép trôn điện trở được đánh giá qua tham sô" diện trở nhiệt Ru,u-

RniU

ở đây p là khả năng chịu tải của điện trở tính bằng Watt (W)

là nhiệt độ tôl đa cho phép trên điộn trở

là nhiệt độ môi trường không khí.

Giữa giá trị điện trở thực và giá trị điện trở do nhà sản xuất

13

muốn có luôn có sự khác biệt gọi là dung sai (sai sô) của điện trở Thường dung sai được tính theo phần trăm tỷ sô" giữa độ lệch và giá trị muôn có; 0 , 1 % vối loại có độ chính xác cao hoặc 2 0 % vối loại kém chính xác.

2.2 ĐiỆN TRỎ CÓ GIÁ TRỊ cố ĐỊNH

2,2.1 Các tính chất

Píhi chế tạo, chúng là các điện trỏ có giá trị cô" định sẵn xác định qua giá trị danh định, công suất (khà năng chịu tải_, sai số tương đôi, thời hạn sử dụng hay mức già hóa.

Các giá trị d a n h đ ịn h của đ iện trở đưỢc s ả n x u ấ t th e o s e r i các sô"

liệu chuẩn thổ hiện trên bảng hình 2.5.

Hình 2.5 Giá trị tiêu chuẩn IBC của điện trỏ Seri E6, E12 và E24

Khi muôn một giá trị cụ thể nào đó, cần chọn giá trị điện trở có giá trị chuẩn gần giá trị muôn có nhất hoặc phải dùng loại điện trở có thổ thay dổi đưỢc giá trị (biến trở).

Các loại mẫu ký hiệu seri E 6 E 12 E24 được dùng phổ biến Giá trị

đ iệ n trở đưỢc ký h iệ u th eo m ã m à u quô"c t ế là các v ò n g m à u k h á c

nhau bô" trí trên thân điện trở Giá trị sai sô" cũng được thề’ hiện bằng vòng màu hoặc chữ cái ký hiệu cuôl cùng trên thân điện trở (xem bảng màu quy ước).

Các loạt điện trở mã ký hiệu E 6 có sai số ± 2 0 % với các giá trị danh đinh là:

Laại E 12 có sai sô ±10%, E24: ±5%; E48: ± 2 %; E96; ± 1 % và E192: ±0,5% Dải thăng giáng giá trị xung quanh trị danh định cho loại E 6 cho trên hình 2 6 với các giá trị điện trở từ l f ì đến 6 , 8 Í^-

Công suất cho trong dải đanh định: 0,05W; 0,1W; 0,25W; 0,5W;

1 W; 2W; 3W; 6 W; 10W; 20W xét ở nhiệt độ môi trường, ví dụ 50°c,

khi nhiệt độ môi trường cao hơn, giá trị công suất danh định đã cho của diện trỏ bị giảm.

BẢNG MÃ MÀU QUY ĐỊNH QUỐC TỂ CHO LOẠI 4 VÒNG MÀU

(E6, E12, E24)

Màu

Vòng 1 giá trị số thứ nhất

Vòng 2 giá trị số thứ hai

Vòng 3 giá trị hệ số thập phân

Vòng 4 sai sô'

(E48, E96, E142)

giá trị số thứ nhất

Vòng 2 giá trị sô thứ hai

Vòng 3 giá trị số thứ ba

Vòng 4

hệ số lũy thừa

Vòng 5 sai số

7

8 9

7

8 9

10' í ì

10®Q 10®Q

Hình 2.6b Phân bố vòng màu loại 5 vòng

theo quy định quốc tế.

BẢNG CÁC GIÁ TRỊ CHUẨN c ủ a đ iệ n t r ở n h ó m E48 (±2%) VÀ E96 (±1%)

E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96 E48 E96

Điện trở nồi nắp kim ioạị

Hình 2.9 Các dạng câ'u tạo điện trỏ lốp

A

Hình 2.10 Một dạng điện trả

Ẳ

r

Hình 2.11 Điện trở lớp chế tạo về một phía

Hình 2.12 Điện trỏ lớp chế tạo theo công nghệ SMD

2.2.2.2 Điện trở trong công nghệ vimodun (vi điện tủ)

Trong công nghệ vi điện tử, điện trở cùng mọi linh kiện khác được chế tạo đồng thòi theo một quy trình công nghệ chuẩn và đã được ghép nốì sẵn thành một hoặc nhiều mạch hoàn chỉnh (gọi là một hoặc nhiều modun) c ầ n phân biệt hai loại công nghệ: Công nghệ lớp dầy

và công nghệ màng mỏng Thân điện trở trong hai loại công nghệ này được vẽ trên các hình 2.13a (với công nghệ lốp dày) và hình 2.13b (vói công nghệ màng mỏng), ở công nghệ lốp, trên đ ế (là 1 tấm oxyde nhôm) nhò phương pháp nóng chảy có nén, một lớp bột kim loại (kim

lo ạ i quý, o x y d e h a y m ộ t hỢp c h ấ t dẫn điộn) được g ắ n lê n (để) Còn lí'ong công nghệ màng mỏng điện trở cũng như các linh kiện khác dược chê tạo theo phương pháp bô"c bay ở pha hơi kim loại cho bám lên một đế gô"m sứ trong môi trường chân không qua một mặt nạ với các cửa sổ khác nhau Theo đó các linh kiện trong đó có điện trở được

lạ o ra với kích thước hình học chính xác nhò các tia laze cắt, giá trị điện trở có sai số có thể đạt tới ± 0 , 1 %.

Oữĩtiũí

y

Điện trở Đường d?n

Hỉnh 2.13a Thân điện trở

trong kỹ thuật lớp dày

Hình 2.13b Thân điện trỏ trong kỹ thuật màng mỏng

2.2.2.3 Các điện trở loại dây quấn

Các d â y đ iệ n trở đưỢc q u ấ n trên một th â n đ ế lo ạ i gô"m sứ c h ịu

n h i ệ t tạo th à n h n h ó m đ iệ n trở d â y quấn.

Các điện trở dây quấn có điện cảm riêng khá lớn vì các vòng dây của nó đã tự tạo ra điện cảm ký sinh Đe giảm nhỏ điện cảm không mong muôn này, cần d ù n g công n gh ệ quấn dây đôi, kiểu đôl ngẫu (hình 2.14) Sợi dây điện trở được lấy điểm giữa và tạo ra một cặp dây song song đế quấn Như vậy một cặp vòng dây luôn có chiều dòng diện là ngược nhau (hình 2.14) và từ trường bị triệt tiêu Tuy nhiên

do Lính k h ô n g đôi x ứ n g lý tưởng, vẫn còn đ iệ n c ả m n h ỏ v à do đó h ạ n

chế tần sô" làm việc của loại điện trở này dưới 2 Ọ 0 kHz Các vòng dây

q u ấ n đưỢc cách đ iệ n (th ư ờ n g d ù n g sơn cách đ iệ n p h ủ lê n h oặc n h ờ lớp diộn môi o x y d e b ề m ặ t).

Hinh 2.14 Điện trỏ dây cuốn, nguyên lý cuốn kép.

19

Khi dòi hỏi công

trở dây quấn thông

dụng dược cho trên

hinh 2.15, dược bảo vộ

chông ẩm clìông chấy,

chông xâm thực của

môi trường hay bổn về

Nổi k'm loại ohép nối

Hình 2.15 Các dạng cảu tạo điện trỏ đảy cuốn.

2.3 ĐIỆN TRỎ THAY Đ ổl GIÁ TRỊ (BIỂN TRỞ)

Các diện trỏ thuộc nhóm

này có giá trị thay đổi được

trong một dải nliất dịnh và

được câ"u tạo có vị Irí dộng để

2.19 và 2.20.

Hình 2.20 Đường cong giá tri điên trỏ

Các đ ư ờn g ray d iện trở loại n ày đưỢc c h ế tạo g iô n g n h ư lo ạ i đ iện trở lớp cô" địn h.

Điểm khác biệt là tiôp điểm tiếp xúc với đường raj' cần có độ cứng bề mặt đổ tiếp xúc tô"t, tránh nhiễu điện áp xuất hiện khi dịch vị trí.

Do đặc điểm cấu tạo, loại điện trở lớp có công su ất nhỏ (từ 0,25W đến 2 W) và có diện dung riông lớn cần đặc biệt chú ý khi dùng ở tần

số cao Khi sử dụng cần quay góc của đường ray diện trở, loại này

còn được gọi là c h iế t áp khi đ ư ờ n g ra y đ iệ n trỏ đưỢc c h ế tạ o từ loại

chất, dỏo dẫn điện, chiết áp loại này làm việc bền vững trong thòi gian dài.

2.3.2 Biến trỏ dây quấn

Loại biến trở dây quấn dùng cho các mạch điện công su ất trung bình hoặc công suất lớn (đến lkW), đưỢc quấn trên lõi sứ (hình 2.21), thường không dùng lớp- bảo vộ hoặc một lớp chịu nhiệt trừ phần đường ray di chuyển điểm tiếp xúc của con chạy Quan hệ biến thiên điện trở với đoạn làm viộc của biến trở là tuyến tính nhưng thực chất

là nhẩy bậc (không liôn Lục).

Hình 2.21 Biến trở dây quấn trên lõi sứ.

2.4 Sự PHỤ THUỘC NHIỆT ĐỘ CỦA ĐIỆN TRỎ

Các giá LrỊ điện trở cố định hay giá trị đã cho (của loại biên dổi đưỢc) xác định thường ở 20"c Khi nhiệt độ thay đổi, giá trị của điện trở thay dổi theo Mức độ biến thiên được xác định qua hệ số nhiột a.

AR R 20 a Au

ở dây: AR là sự biến thiên giá trị diện trở vì nhiệt độ

R^o là giấ^ trị điện trở tính tại 2 0 ®c.

¿\v là lượng biến thiên nhiộL độ tác dộng lên điện trở

hoặc

Rvv ~ + AR R],; = R 2 I) — AR

Rvv gọi líi điện trở nóng, R« - diện trở lạnh

Thay giá trị AR đã có vào biểu thức của R \v và R k , c ó :

hoặc

Rvv = R 2Ũ (1 + aA u)

Rk= r^ 2 () (1 - OtAu)

23

2.5 NHIỆT ĐIỆN TRỞ NÓNG VÀ NHIỆT ĐIỆN TRỞ LẠNH

2.5.1 Nhiệt điện trở nóng

2.5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Nếu điện trỏ đưỢc chế tạo

từ các loại v ật liệu có h ệ sô" a

lớn khi đó c h ú n g đưỢc gọi là

các nhiệt điện trở Khi Au > 0

(n h iệt độ Lăng), AR < 0 (điện

trở giảm ) thì n h iệt điện trỏ

được gọi là loại n ón g (n h iệt

Hình 2.22 Quan hệ điện trci nhiệt độ

của loại NTC điện trả.

Giá trị của nhiệt điện trỏ nóng (NTC) giảm khi nhiệt độ tăng, hệ số a có

độ lón (modun) phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng và vào nhiệt độ.

Vối các loại NTC, a thường có giá trị - 2 %/°C đến -10%/”c các vật liệu

sử dụng đồ c h ế Lạo điện trố NTC thường là hỢp ch ấ t b án d ẫ n đa tin h thể như oxyde sắL, oxyde niken, oxyde cacbon h a y các hỢp c h ấ t có titan.

2.5.1.2 Gỉ á trị định múc và giá trị giói hạn

Các tham sô định mức và tham số giới hạn do nhà sản xuất đưa

I'a hỗ trỢ người sử d ụ n g n h ữ n g th ô n g tin q u a n tr ọ n g ở c h ế độ là m việc

và ở chê' độ tới h ạ n (sức c h ịu đựng) c ủ a lin h k iệ n tr o n g đ iề u k i ệ n k h ắ t

khe nhất Đôi với điện trở NTC có các tham sô" sau:

t thòi g ia n nguội: tín h từ lúc đ ạ t tới (s a u k h i n g ừ n g tá c động

n h iệt) đ ế n k h i giá trị đ iện trở t ă n g gấp đôi k h i n h i ệ t độ giả m

/ kí

ỉ

Hình 2.23 Ký hiệu nhiệt điện trở nóng.

Hình 2.24 Dùng nhiệt điện trở nóng

làm cảm biến nhiệt.

Tol: Dung sai của R 20 (hay R25, R 40 )

P^ox: Công suất cho phép lớn nhất.

'j|nax 0 - N hiệt độ làm việc cực đại cho

phép khi không tải.

2.5.2 Nhiệt điện trở lạnh

2.5.2.1 Cấu tạo và hoạt động

Nhiệt điện trỏ lạnh (điện trở PTC: Positive Temperature Coefficient)

có giá trị đ iệ n trở n h ỏ n h ấ t ở tr ạ n g thái lạn h và t à n g g iá trị k h i n h i ệ t

độ tăng lên (đồ thị hình 2.25).

Giá trị điện trỏ của loại điện trỏ PTC tàng lên khi tăng nhiệt độ.

Trên đồ thị hình 2.25 Bắt đầu Ẵ

từ nhiệt độ Ua (nhiệt độ khỏi động)

giá trị điện trở tăng khi nhiệt độ

tăng, đoạn Ua < u < Un có tín h c h ấ t

phi tuyến mạnh; đoạn Ujvj < u < UịỊ

quan hệ tuyến tính và là vùng làm

việc chủ yếu của nhiệt điện trở PTC,

giá trị R của điện trở tăng mạnh

(nhiều cấp thập phân) theo nhiệt độ

tăng do hình thành các lớp khóa có

điện trở lớn trong tinh thể vật liệu.

Hệ sô" a trong khoảng từ 20“c đến u,\

có giá trị âm Khi o > U;V, a có dấu

dương và rất lớn trong đoạn Ujvj đến Ug.

Ký hiệu quy ước loại nhiệt

điện trở lạnh (PTC) cho trên hình

được làm từ loại gô"m T itanat đa

tinh thổ cho pha tạp vài chất lạ có

chọn lọc.

2.5.2.2 Thông sô của nhiệt điện trở PTC

Y a nhiệt độ khởi động

R a = R ( i ^ a ) Ron = R (25"C)

U.NJ nhiệt độ danh định

R n ~ ('-> n )

ttu hệ số nhiệt (độ dôc đặc tính R - V))

Ur nhiệt độ cuôì của dải làm việc

ở c h ế độ là m n ó n g từ n g o à i, đ iệ n trở đưỢc cấ p m ộ t đ iệ n áp thâ'p

cỡ IV và do đó nó không thay đổi trị sô" N hiệt độ của điện trơ lúc này do nhiệt độ môi trường quyết định Khi đó điện trỏ được dùng làm cảm biến đổ đo nhiệt độ môi trường (ví dụ nhiệt độ của các cuộn dây môtơ) Nếu nhiệt độ trong th iết bị quá cao, cầu chì bảo vệ sẽ hoạt động.

ở chế độ tự làm nóng điện áp cấp cho điện trở lớn (lOV đến 60V), nhò dó dòng điện chảy qua diện trở làm nóng nó lên, giá trị điện trở tăng và làm dòng qua nó giảm Trạng thái ổn định được thiêt lập khi việc làm mát hệ thông xác lập ổn định.

Nhiệt độ của điện trở PTC xác định qua điện áp làm việc đặt lên

nó và qua sự làm mát nó quyết định.

Hình 2.27 Nhiột điện trở lạnh !àm phần tử

bá^ mức châ"t lỏng khi đầy.

Hình 2.23 Đặc luyến lĩnh của một điện trở lạnh.

Hình 2.27 nôu một ứng dụng của điện trở nhiệt PTC thông báo trạng thai dẩy mức chất lỏng trong bình: khi mức chất lỏng trong bình dầy làm ngập điện trở, nó đưỢc làm nguội nhanh và do đó giá trị điện trơ giảm mạnh, dòng điện qua rơle tăng (mạch nối tiếp vói điện Irở) hút nạch tự động cắt quá trình làm

đầy bình Đặc tuyến V on-Am pe I-U ở

chế độ t:nh của điện trở cho trên hình

như k h ô r g dổi ở ch ô độ tự làm nóng, đặc Hình 2.29 Đặc tuyến Von Ampe

tu yến có dạng phi tu y e n tín h m ạ n h do quá vùng u thâp cua hình 2.28.

trình tự tạo nhiệt (dòng lớn) và làm mất diện trở quyôt định, khi đó giá trị diẹn trở thay dổi theo từng điểm làm việc.

2.6 CÁC ĐIỆN TRỎ c ó GIÁ TRỊ PHỤ THUỘC ĐIỆN ÁP

2.6.1 Câu tạo và hoạt động

Khi giá trị của điện trở phụ thuộc vào điện áp đặt trên nó, điện trỏ đưỢc gọi là VDR (Voltage Dependent Resistor) vật liệu thường dùng là sỢi Cacbua Silic đưỢc thiêu kô"t ở một nhiột độ nhất định trong một thòi gian xác định Sợi Cácbua Silic là loại vật liệu bán dẫn điện đa tinh thể

có cấu tao từ nhiều tinh thể bán dẫn nhỏ hơn có tính dẫn điện khác

27

nhau Giữa các vùng bán dẫn này xuất hiện các lớp chắn giống như trong diot bán dẫn Việc phân cực các lớp chắn là hoàn toàn không đều nhau Dưới tác động của điện ti’ường ngoài, các lốp chắn được phân cực khác nhau tạo ra các vùng có điện trở suất khác nhau Khi cường độ

đ iện trường c à n g lổn càng n h iều lớp chắn đưỢc p h â n cực.

Giá trị điện trở của phần tử VDR luôn giảm khi điện áp đặt vào tăng lên Cực tính của điện áp không có vai trò quyết định Đặc tuyến cho thổ hiện sự thay đổi của điện trở của VDR theo điện áp đặt trôn nó cho ở hình 2.30a Còn đặc tuyến Von-Ampe I-U của VDR cho ỏ hình 2.30b.

Hình 2.30a Đặc tuyến của một áp trở Hình 2.30b Đặc tuyến Von-Am pe

của một áp trỏ.

2.6.2 Các tham số định mức và tham số giói hạn của VDR

Các tính chất quan trọng nhất của VDR đưỢc thể hiện qua đặc tính Von-Am pe hình 2.30b Quan hệ I(U) là phương trình dạng:

p; Hệ sô' điều chỉnh C: Hằng số’ phụ thuộc vào kích thưốc hình học của VDR Hằng số c có g iá trị từ 15 đ ế n 5000 đưỢc x á c đ ịn h k h i ch o d òn g

điện bằng lA chảy qua VDR.

Hệ sô' hiệu chỉnh p quyết định độ dốc của đặc tuyên (nằm trong dải từ 0,15 đến 0,40).

Tham sổ giới hạn có

1’míix- Công suất tôl đa cho phép.

Umax-: N hiệt độ tối đa cho phép.

Các tham sô' định mức dược xác định khi tác động

điện áp một chiểu lên VDR và đặc tính Von-Ampe

cũng xác dịnh với điện áp một chiều, ơ chế độ xoay

chiêu đường đặc tính có lệch một chút Ký hiệu quy

ước của VDR được cho trên hình 2.31 Các mũi tên ngưỢc

chiều nhau thể hiện khi tăng điện áp tác động lên VDR thì điện trở của nó gií.in hoặc ngược lại.

29

R =

100

1 0 0 ^ lOOV lA

2.6.3 ứng dụng của VDR

Một, ứng dụng phổ biến và quan trọng của VDR là hạn chế diện

áp khi VDR dược coi là một điện trở bảo vệ Iiô"i song song vói phần tử

cầ n đưỢc bảo vộ chôVig quá áp (h ìn h 2.32) Vâi m ộ t đ iệ n áp h ìn h sin

tác động lên VDR, đáp ứng dòng điện không còn dạng sin và được thế’ hiện trẽn hình 2,33 Trường hỢp ngược lại cũng tương tự nếu dòng tác động qua VDR là hình sin thì điện áp trên nó không còn dạng sin Việc sửa (làm méo dạng) diện áp hay dòng điện như trên được sử dụng trong kỹ thuật xung, kỹ thuật truyền hình và kỹ thuật điều khiển hoặc điều chỉnh.

cho coỉectơ - emỉtơ.

Hình 2.33 Biến đổi dòng trên một VDR khỉ tác động điện áp hỉnh sỉn.

2.

CÂU HỎI ÔN TẬP - BÀI TẬP Hãy định nghĩa điện trở tuyến

tính và điện trở phi tuyến.

Điện trở vi phân r của một linh kiện

cho biết thông tin gì về linh kiện?

3 Loạt điện trở chuẩn theo quy ưốc

quốc tố là gì?

4 Hãy liệt kê các giá trị điện trở

chuẩn theo loạt mẫu E 12 nằm

giũa 2 giá ti'ị 400Q vá lOki”}.

5 Trong loạt mẫu E96, với dải giá trị

từ 100fì đến lOOOQ có bao nhiêu

giá trị chuẩn? Sai số’ của loạt E96?

6 ĐỐI với công suất tốì đa cho phép, hãy

liệt kô các giá trị chuẩn cho tới 20 W.

7 Với quy ưốc mã vạch màu quô"c tế, có hai loại được sử dụng là 4 vạch và 5 vạch Hãy nêu ý nghĩa các vòng màu trong mỗi loại chuẩn đang sử dụng.

8 Hãy xác định trị sô" các diện trở và sai số tương ứng của nó vối các

mã m à u đọc đưỢc n h ư sau:

Hình 2.34 Đặc tuyên của một nhiệt điện trỏ lạnh.

9 Hãy nêu mã màu tương ứng của các điện trở sau:

a) 3 ,7 4 0 ± 1%: b) 681kQ ± 2%; c) 114kQ ± 0,5% d) 2,46MQ ± 0,5%; e) 46,4kQ ± 1 %; í) 7150Q ± 2%

31

1 0 Vật liệu được sử dụng để chế tạo điện trỏ lóp?

11 Phân biệt hai dạng câ'u tạo điện trở lớp?

1 2 - Giải thích khái niệm công nghệ SMD? Điện trỏ SMD có cấu tạo như thế nào?

13 Hãy mô tả công nghệ chê tạo điện trở trong kỹ thuật lốp dầy và

k ỹ t h u ậ t m à n g m ỏng.

14 Đặc diểm cấu tạo của điện trở dây quấn?

15 Hãy nêu biện pháp kỹ thuật làm giảm nhỏ điện cảm riêng của

đ iệ n trở dây quấn?

16 Chiết áp có đặc tính biên đổi logarit dương Hãy phác họa quan hệ giữa sự biến thiên diện trở với đường ray dịch chuyển hay góc

dịch c h u y ể n củ a con chạy của c h iế t áp.

17 Nhiễu khi quay vói loại chiết áp được hiểu như th ế nào?

18 ư u nhược điểm của điện trở dây quấn đối với điện trở ìớp.

19 Hãy định nghĩa hộ sô" nhiệt a của điện trở nhiệt hay của một vật

liệu là m đ iệ n trở.

2 0 Một điện trở dây quấn làm từ dây điện trở Niken có R 20 = 400Q Nung nóng nó tới nhiệt độ 110°c Hãy tính điện trỏ của nó tại nhiệt độ làm

vìôc, biết rằng hê sô a của N iken là a = + 0 ,1 5 1 0 ”^ .

2 1 Quan hộ giữa nhiệt độ và giá trị điện trở của loại điện trở NTC?

2 2 Hãy phân biệt thời gian làm mát của một điện trỏ nóng được xác

đ ịn h nh ư t h ế nào?

23 Hãy vẽ sơ lược đặc tính điển hình của điện trỏ PTC (quan hộ R-u).

24 Hãy giải thích chế độ tự làm nóng và chế độ làm nóng từ ngoài

29 Với một điện trở nhiệt PTC có đặc tính R—u cho ở hình 3.34 Hãy

n ê u các th ô n g tin q uan trọng v ề t h a m sô" v à c h ế dộ củ a p h ầ n tử

t h ô n g qua d ạ n g đặc tín h đã có.

Không gian xung quanh vật

thể tích điện là một trạng thái đặc

biệt gọi là trường điện Trường

điện được tạo từ các đường sức

dược sắp xếp có trật tự bắt đầu

xuất phát từ điện tích dương và

kô"t thúc ndi điện tích âm Nếu hai

vật thể dẫn điện dưỢc bô" trí cách

ly nhau và được đặt vào một điện

áp, khi đó hai vật thể này được

nạp điện (hình 3.1).

Vùng nghèo điện tử

Điện trường Vùng thừa điện tử

Hình 3.1 Điện trưòng phân bố giữa

các vật tích điện.

Vật thế được nôì tới cực âm của nguồn áp sỗ nhận được một lượng điện tử dư thừa và phía đôl diện vật thổ thứ hai sẽ thiếu hụt một lượng electron tương iương khi nó nô"i tới cực dương của nguồn áp Giữa hai vật thể đã xuất hiện một trường điện.

Số lượng điện tích Q hai vật thể đang xét nhận đưỢc phụ thuộc vào kê't cấu hai vật thể, hình dạng của chúng và độ lốn của trưòng điện Trường diện xuất hiện phụ thuộc giá trị điện áp đặt vào, vào kích thưốc vật thổ và khoảng cách giữa chúng Điện dung của hộ thông hai vật thể đang xét là đại lượng đặc trưng cho sự kết hỢp các yếu tô" đã nêu trên (kích thưốc vật thể, cưòng độ, điện áp đặt vào ) Theo định nghĩa điện dung c là tỷ số giữa điện tích Q và điện áp u

Q = c u

Q: điện tích của hệ hai vật thể đang xét

C: điện dung của hệ

U: Điện áp đặt vào chúng

Do đơn vị đo lường của Q là Ampe giây (As) = Culón, của điện áp

u là Volt (V), nên đơn vị đo của điện dung là;

V = Ss = Siem ens

S ek u n d e đưỢc gọi là Fara (F) 1F = iS s.

Theo đó; lm F = 10 "^F ; l(aF = 10‘®F

ln F = 10 '®F và lp F = 10 ''"F

Là các đơn vị nhỏ hơn của Fara.

Một phần tử có điện dung 1 Fara khi vối một điện áp IV đặt lên, vật thể sỗ nhận đưỢc một điện tích 1 Culon.

Điện dung chỉ hình thành giữa 2 vật thể dẫn điện nằm cách ly nhau về điện Hai vật thể có thể rất lớn như 1 vệ tinh và quả đất hay rất nhỏ như hai sỢi dây dẫn song song cạnh nhau.

Điên dung là một thuộc tinh dưới tác động của một điên áp, càc điện tích

ở đây C: điện dung của tụ

e„: hằng số’ điện môi Eo = 8,85 10“'^F/m

8 ,.: hệ sô" điện môi A: diện tích hai bẳn kim loại song song đôi diện, a: khoảng cách giữa hai bản kim loại.

Để có c lớn thường dùng hai lá kim loại cách ly nhau bằng một lớp cách điện mỏng và được quấn lại song song nhau.

MặtphẳngA Lap điện môi

Do lớp điện môi có điện trở không phải vô cùng lớn (có giá trị hữu

h ạ n ) n ê n k h i đã đưỢc nạp điện tích (từ n g u ồ n áp ngoài) tụ s ẽ tự

phóng điện qua điện trở của lớp điện môi Ngoài ra khi làm việc lớp điện môi bị làm nóng và gây ra tổn hao (nhiệt) cho tụ điện, tổn hao ở chế độ một chiều khi chịu tải và ở chế độ xoay chiều.

Cần phân biệt hai dạng tụ điện: Tụ một chiều và tụ xoay chiều.

Tụ một chiều được chế tạo để chỉ làm việc vói điện áp một chiều khi đó vật liệu điện môi có tính chất tổn hao rất lớn ở chế độ xoay chiều Tụ một chiều luôn có điện áp danh định và không thể làm việc với điện áp xoay chiều có trị biên độ oằng giá trị danh định này Trong một sô trưòng hỢp đặc biệt chúng có thể làm việc với các điện

áp xoay chiều vối biên độ rất nhỏ (trên nền giá trị một chiểu lốn - tụ lọc trong nguồn chỉnh lưu) tụ xoay chiều chỉ làm việc với tín hiệu xoay chiều Các tụ điện có kích thước hình dạng và chủng loại rất khác nhau.

Tham sô" danh định và tham sô" giới hạn thể hiện các tính chất của tụ điện:

Tham sô' danh định:

* Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện dung * Độ tin cậy khi làm việc

* Sự phụ thuộc đp ẩm của diện dung * Hệ số’ tổn hao

* Hằng sô" thòi gian tự phóng điện

Tham số giới hạn:

* Điện áp giới hạn (danh định)

* Điện áp giới hạn tác dộng lâu

* Điện áp giới hạn hay đỉnh (tác động nhanh)

* Điện áp xoay chiều tôì đa

Các giá trị củ a tụ đ iện (giá trị điện dung của tụ) đưỢc quy định biểu

d iễn theo mã m à u với các m àu cơ bản giông như quy đ ịn h quốc t ế vổi

điện trở Dùng loại mã màu 5 vòng, quy định tuân theo bảng sau;

Chú ý tụ điện có điện dung danh định theo tiêu chuẩn lEC - loạt chuẩn tương tự cho loạt E 6 , E 12 , E24, sai số tuân theo loạt E48 E96

và E192 Ngoài ra với các tụ điện bọc kim chú ý chân nối o v và phân biệt nó vói các chân nốì ra mạch ngoài.

35

Chân nối ra mạch ngoài

Hình 3.3 Ký hỉệu quy ưóc vạch

màu của tụ điện.

Vòng 5 Điện áp danh định

Vối AC sự thay đổi điện dung do nhiệt độ gây ra

c giá trị điện dung của tụ điện tại 20°c (hay tại 40®C) (trị danh định)

ttc hệ sô nhiệt của tụ đo bằng l / ”c

Av Sự biến thiên của nhiệt độ tác động trực tiếp lên tụ c

Thời gian phóng điện ĩs là tích số của điện trỏ cách điện Rịs và điện dung c của tụ = R/s-C

Tụ điện có Ts càng lốn thì chất lượng càng tô^t, giá trị của ts thường trong khoảng lOOOs đến lO.OOOs (s: giây)

Dải nhiệt độ làm việc, thòi gian sử dụng (ví dụ từ 8 đến 15 năm)

Độ tin cậy khi làm việc (ví dụ lOO.OOOgiờ/3%), hệ sô" tổn hao ô là các tham số khác nhà sản xuất cung cấp thông tin cho người sử dụng Chú ý hệ sô" tổn hao 5 tăng theo sự tăng của tần số. Khi nhiệt độ tăng cao điện áp danh định giảm (ví dụ ở 40”c điện áp danh định là lOOV thì ỏ 80‘'C giá trị này chỉ còn lại 60V) Khi làm việc ở chê độ xung, cần quan tám tới giá trị điện áp đỉnh danh định cho biết khả năng chịu điện áp trong một thòi gian ngắn của tụ.

3.2.2 Câu tạo tụ điện

Ngày nay lớp cách điện

thường được dùng là lớp vật liệu

Lớp màng kim loại

Lớp điện môi

Hinh 3.5 Cảu tạo tụ giấy hoặc tụ mica.

nhân lạo (mica, polyme) có nhiều ưu diểin hdn giấy: kích thước gọn hớn, giá trị điện dung c và diện áp chịu đựng ổn định hơn Đặc biệt vật liệu polystyrol có nhiều ưu diổm về tổn hao điện môi thấp, hệ số

n h iệ t ttc âm g iá trị n h ỏ thích hỢp cho việc sử d ụ n g ỏ t ầ n số cao ví dụ

trong mạch tạo dao động tần sổ cao.

3.2.2.2 Tụ kim loại - giấy (tụ MP)

Bề dầy của phiến kim loại không ảnh hưởng tới giá trị điộn dung của tụ Khi muôn có một giấi trị điện dung lốn (trên một đơn vị thể tích với một điện áp nạp xác định), cần giảm bề dầy phiến kim loại tối mức tôi thiểu Tụ kim loại - giấy được chê tạo để đạt được mục đích

37

VỊ trí đảnh thủng Lớp klm loại

Ế 1 " Lớp điện môi

Vùng có mật độ dỏng điện lớn

trôn Kim loại được bốc bay dưối dạng một lớp mỏng trên bề mặt giấy cách điện Bề dày lớp kim loại cỡ 0,05 Ị-im Bề dày lớp giấy được chọn tuỳ điện áp danh định cần có, các lớp kim loại mỏng có điện trở tương

đôi lớn là nhưỢc điểm c ủ a loại

tụ MP Các chần tụ (các cực)

được lấy ra trên 2 mặt đó đã

đưỢc mài nhọn ở đầu cuộn về 2

phía của lớp kim loại Việc câ'u

tạo này làm giảm điện cảm

riêng của cuộn.

Nếu thực hiện đục một lỗ

thủng (hình 3.6), tại vùng

xung quanh lỗ sẽ xuất hiện

trong thòi gian ngắn rnột mật

độ dòng điện khá lớn Đây là

điểm đặc biệt của các lớp kim

loại được bô"c bay phủ thành

Hình 3.7 Cấu tạo tụ điện hoá (theo mặt cắt) Hình 3.8 cấu tạo một tụ điện hoá.

Tính chất tự hổi phục là một ưu điểm quan trọng của tụ MP.

Quá trình tự hồi phục xảy ra trong thời gian lO^s đến 50|.IS Trong thời gian này, điện áp của tụ giảm dẫn tới khả năng gây nhiễu

ở dạng xung cho các mạch điện tử Sau mỗi quá trình tự hồi phục, điện dung của tụ bị giảm một chút (ví dụ sau lOOOlần, giá trị điện dung sẽ giảm đi 1 %).

3.2.2.3 Tụ kim loại - hợp chất nhăn tạo (tụ MK)

Cấu tạo của tụ MK về nguyên tắc giông tụ MP, lớp điện môi ở đây không dùng giấy mà là loại vật liệu nhân tạo dưới dạng màng mỏng

được phủ 2 lớp kim loại mỏng ( 0 , 0 2 |.im đôn 0,05^rr^ trên 2 mặt của lớp điện môi Việc chế tạo cần đảm bảo điện cảm riêng nhỏ và điện trở riêng của các tấm kim loại làm điện cực thấp Tụ loại MK cũng có khả năng tự hồi phục như loại tụ MP.

Tụ MK được chia nhỏ thành các nhóm.

Tụ MKT vật liệu điện môi là polyetylen (loại ký hiệu phổ biến MKH).

Tụ MKC vật liệu điện môi là polycacbonat Goại ký hiệu phổ biến MKM).

Tụ MKU vật liệu sử dụng là xenluloasetat (loại phổ biến MKL).

Tụ MKS vật liệu điện môi là polystyrol (loại ký hiệu MKY).

3.2.2.4 Tụ gốm

Tụ gô"m sử dụng gốm làm lớp điện môi, gồm 2 nhóm:

Nhóm 1 : sử dụng các loại gô"m có hệ số" điện môi thấp (e, từ 6 đến 450) có tổn hao điện môi nhỏ, ít phụ thuộc vào nhiệt độ.

Nhóm 2 : sử dụng các loại gô"m đặc biệt có hệ sô" điện môi lớn (e, từ

700 đến 50.000), tuy nhiên phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, tổn hao diện môi tương đôi lớn.

Vật liệu gô"m sứ thuộc nhóm 1 sử dụng tốt trong các mạch cần tần sô" ổn định, thường là các mạch tạo dao động Khi đó cần gia công kích thước tụ điện tương đốì chính xác, giá trị điộn dung chính xác và ít phụ thuộc nhiệt độ Tổn hao điện môi ở tần số rất cao vẫn đủ nhỏ Vật liệu thuộc nhóm 2 có thể chế tạo đưỢc các tụ kích thưâc rất nhỏ nhưng có giá trị điện dung lớn (ví dụ c = 10 |J.F, u =: 30V) các tụ thuộc nhóm 2 có hệ s ố n h iệt độ lớn, tổn hao điện môi cũng khá lớn chỉ dùng

ỏ n h ữ n g v iệ c y ê u cầ u độ ch ín h xác kh ôn g cao.

3.2.2.5 Tụ điện hoá

Các tụ điện hoá dùng dung dịch điện hoá làm 1 trong hai điện cực của tụ, điện cực kia là kim loại cấu tạo dạng màng (hình 3.7 và 3.8), ngăn cách 2 điện cực này với lớp điện môi Dung dịch điện hoá là một

loại c h ấ t lỏ n g d ẫn điện, m ộ t sô" trường hỢp d ù n g v ậ t liệu bán dẫn điện

làm cực điện hoá, điện cực kia là nhôm Bản cực nhôm luôn tồn tại 1

lớp oxyde nhôm được sử dụng làm môi trường điện môi để cách ly bản cực nhôm với cực điện hoá Vói tụ hoá chịu điện áp lOOV, lớp oxyde nhôm chỉ dày cỡ 0,15(.im, khoảng cách giữa 2 điện cực như vậy là rất hẹp trong khi diện tích hai bản cực lại rất lớn nên loại tụ điện hoá

39

thường có giá trị điện dung lớn (hình 3.8) khi cùng một giá trị tổn hao, điện dung có thể tăng gấp 8 lần Hệ số điện môi của ôxyt nhôm khoảng

7 đô"n 8 Cấu tạo của tụ hoá luôn phân biệt điện cực kim loại (nhôm) là cực dương, cực điện hoá còn lại luôn là cực âm (hình 3.8) Với điện áp đặt vào cỡ 2 V, tụ điện hoá đã được phân cực và hình thành lớp oxyt Chất điện hoá đưỢc nung nóng nhanh tạo khí có khả năng gây nổ Việc phân cực nhanh cho tụ chỉ thực hiện với điện áp thấp cỡ 2 V Đổ tránh làm nổ tụ cần chú ý ngắn mạch dòng điện cho tụ trước khi đưa tụ vào mạch bằng cách nối tắt 2 cực của tụ.

Ký hiệu quy ước của tụ điện hoá được cho trên hình 3.9 Một vài dạng tụ điện hoá có hai lá nhôm không có lớp oxyt, loại này có điện trở thấp, 1 lá nhôm làm cực ầm (gọi là lá katot), còn lá kia đảm nhiệm vai trò lớp oxyt gọi là anot Giữa 2 lá katol và anot đổ dung dịch điện hoá

và v ậ t liệu giữ c h ú n g (giấy h a y sỢi dệt) Nếu tạ i lá k a to t tạo th ê m 1 lớp

oxyt sẽ nhận được hai tụ điện hoá nối đôl nhau kiểu nôi tiếp - đây là loại tụ điện hoá không có cực tính (hình 3.10) và ký hiệu cho trêii hình 3.11 Điện dung loại tụ hình 3.10 còn giá trị một nửa và làm việc được

ở mạch điện xoay chiều Nếu cùng giá trị điện dung và điện áp danh định thì kích thước của tụ không phân cực gấp đôi tụ có phân cực.

Hình 3.9 Ký hiệu tụ điện có Hình 3.10 Nối hai ty phân Hình 3.11 Ký hiệu

phân cực cực đối nhau dể tạo ra tụ tụ điện hoá không

điện hoá không phân cực phân cực.

Tụ điện loại điện hoá - Tantal có lớp điện môi là oxyttantal đặc biệt bền vững chống đánh thủng Hệ số điện môi của Tantal 8 , » 27 cho phép sản xuất tụ Tantal có điện dung lớn, tuy nhiên loại này có giá thành cao khi thay th ế lóp màng nhôm bằng lớp màng Tantal và lớp oxyt nhôm sẽ là lốp oxyt Tantal có cấu tạo tương tự Tụ Tantal cũng có hai loại phân cực và không phân cực.

Hình 3 1 2 trình bày cấu tạo của một tụ Tantal - điện hoá (loại S)

và hình 3.13 là cấu tạo loại SF Vói tụ điện hoá Tantal loại SF, chất điện hoá là mangandioxít (Mn 0 2 ) có cấu trúc đặc biệt mang tính chất của chất bán dẫn tạp chất loại n dùng làm cực katot và anot là khôi Tantal thiêu kết Đây là loại tụ có cấu tạo đặc biệt chắc chắn.

Lớp điện mòl

Hình 3,12, Câu tạo một loại tụ điện

hoá Tatal (loại S).

Lớp điện môi rắn

Hỉnh 3.13 Cấu tạo một loại tụ điện

hoá Tantal (loại SF).

3.2.2.6, Các loại tụ thay đôi được trị số điện dung

Để thay đổi đưỢc giá trị điộn dung, các tụ xoay có cấu tạo gồm nhiều phiên điện cực song song dôi diộn nhau từng cặp và chỉ 1 nhóm phiến điện cực có thổ di chuyển (qưay) cùng 1 trục (ví dụ nhóm phiến sc> lẻ) Còn nhóm sô" chẵn giữ cô" định (hình 3.14) về nguyên tắc, cấu tạo tụ xoay như thể hiện ở hình 3.lõ gồm 2 nhóm phiến phẩng song song đối diện nhau, như vậy diộn tích các bản cực của tụ là rất lón Lõi đ iệ n môi tr o n g trư ờ n g hỢp này th ư ờ n g là k h ô n g khí Giá trị điện

dung có thổ thay đổi từ vài pF (lúc phần roto và phần stato không đốì diện nhau) đến khoảng vài trăm pF (lúc hai phần tĩnh và động đối diện nhau toàn bộ).

phiến song song vói nhau.

Để thay đổi điện dung

của tụ trong 1 giới hạn

Roto SÌQtO

Phần động

Hình 3.16 Một dạng của tụ bán chuẩn (Trlmơ).

41