Linh kiện điện tử cơ bản

Điện trở cầu chì Fusistor Điện trở cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải như các cầu chì của hệ thống điện nhànhưng nó được dùng trong các mạch điện tử để bảo vệ cho mạch nguồn hay cácmạch

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sựphát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật

và công nghệ đã có nhiều tiến bộ trong việc chế tạo và phát triển của các loại linhkiện điện tử ngày càng nhiều.Góp phần tích cực vào các lãnh vực điện – điện tử,giúp ngày càng nâng cao đời sống

Bên cạnh đó cũng làm cho sự hiểu biết, thiết kế và sử dụng các loại linh kiện nàyhết sức quan trọng đối với mỗi sinh viên khoa công nghệ điện – Trường Đại HọcCông Nghiệp TP.HCM khi hoàn thành khóa học bước vào công việc là hết sứcquan trọng

Để hiểu rõ và có kiến thức tốt hơn về các linh kiện điện tử,ứng dụng trong thựctế.Thông qua mô hình đồ án thí nghiệm điện tử dưới sự hướng dẫn tận tình của

Ths Nguyễn Đức Toànvề đề tài Linh Kiện Điện Tử Cơ Bản Chúng em sẽ hiểu

rõ và có một kiến thức chắc chắn cho riêng mình khi bước vào đời sống

Trong mô hình đồ án này, mặc dù chúng em đã cố gắng nổ lực nhiều Như với kiếnthức và sự hiểu biết còn hạn chế nên mô hình đồ án của chúng em không tránhkhỏi những thiếu sót.Chúng em kính mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo tận tìnhcủa các thầy cô giáo và của các bạn.Để mô hình của chúng em sẽ được hoàn thiệnhơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn.

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN.

………

TP.HCM, Ngày…….Tháng……Năm 2013

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN.

………

TP.HCM, Ngày…….Tháng……Năm 2013

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN

Trang 4

− Điện trở màng kim loại

− Điện trở oxit kim loại

1.2.2. Phân loại theo công dụng.

1.2.2.1. Biến trở (VR: Variable Resistor)

Cấu tạo gồm một điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung, có gócxoay là 2700 Có một trục xoay ở giữa nối với một con trượt làm bằng than (chobiến trở dây quấn) hay bằng kim loại cho biến trở than Con trượt sẽ ép lên mặtđiện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc, làm thay đổi trị số điện trở khi xoay trục

Trang 5

Hình 2 ký hiệu - cấu tạo - hình dạng

Biến trở dây quấn là loại biến trở tuyến tính có trị số điện trở tỷ lệ với góc xoay.Biến trở than có loại tuyến tính có loại không tuyến tính

Các trị số của biến trở than: 100Ω

Trang 6

Nhiệt trở có điện trở thay đổi theo nhiệt độ, có hai loại nhiệt trở:

− Nhiệt trở âm: là loại nhiệt trở có trị số điện trở giảm xuống khi nhận nhiệt độ caohơn và ngược lại

− Nhiệt trở dương: là loại nhiệt trở có trị số điện trở tăng lên khi nhận nhiệt độ caohơn và ngược lại

Trị số của nhiệt trở ghi trong sơ đồ là trị số đo được ở 25oC

Nhiệt trở được dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuếch đại công suất hay làmlinh kiện cảm biến trong các hệ thống tự động điều khiển theo nhiệt độ

1.2.2.3. Quang trở (Photo Resistor)

Hình 4 Ký hiệu và hình dạng.

Quang trở thường được chế tạo từ chất sulfur-cadmium Quang trở có trị số điệntrở lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào cường độ chiếu sáng vào nó Độ chiếu sáng càngmạnh thì điện trở có trị số càng nhỏ và ngược lại

Khi bị che tối điện trở vào khoảng vài trăm kΩ

1.2.2.4. Điện trở cầu chì (Fusistor)

Điện trở cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải như các cầu chì của hệ thống điện nhànhưng nó được dùng trong các mạch điện tử để bảo vệ cho mạch nguồn hay cácmạch có dòng tải lớn Khi có dòng điện lớn hơn dòng cho phép đi qua thì điện trở

Trang 7

VDR VDR

Điện trở 3 vòng màu Điện trở 4 vòng màu Điện trở 5 vòng màu

Hình 5 Ký hiệu và hình dạng.

1.2.2.5. Điện trở tuỳ áp (VDR: Voltage DependentResistor)

Là loại điện trở có trị số thay đổi theo điện áp đạt vào hai cực Khi điện áp giữa haicực ở dưới trị số qui định thì VDR có trị số điện trở rất lớn, coi như hở mạch Khiđiện áp giữa hai cực tăng cao quá mức qui định thì VDR có trị số giảm xuống cònrất thấp, coi như ngắn mạch

Hình 6.Ký hiệu và hình dạng.

VDR thường được mắc song song các cuộn dây có hệ số tự cảm lớn để dập tắt cácđiện áp cảm ứng quá cao khi cuộn dây bị mất dòng điện qua đột ngột, tránh làm hưcác linh kiện khác trong mạch

1.3. Cách đọc trị số điện trở

1.3.1. Trị số điện trở được ghi bằng các vòng màu:

Điện trở than là loại điện trở được sử dụng nhiều nhất trong các mạch điện Điệntrở than là hỗn hợp của bột than và các chất khác, tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà điệntrở có trị số lớn hay nhỏ Bên ngoài điện trở được bọc một lớp cách điện Trên lớpcách điện có vẽ các vòng màu cho biết trị số của điện trở

Bảng quy ước về màu sắc của điện trở:

Trang 8

Vòng C(số nhân)

Vòng D(sai số)

Đối với điện trở 3 vòng màu thì sai số là ±20%

1.3.2. Loại trị số được ghi trực tiếp.

Thông thường điện trở có công suất lớn thì giá trị được ghi trực tiếp trên thân củanó

chuẩn:

Trang 9

Công suất của điện trở:

Công suất của điện trở là trị số chỉ công suất tiêu

tán tối đa của nó, nếu dòng điện qua điện trở tạo

ra công suất lớn hơn trị số này thì điện trở sẽ bị

cháy

Công suất của điện trở thay đổi theo kích thước

lớn hay nhỏ của điện trở

− Công suất 1/4W, chiều dài ≅ 0.7cm

− Công suất 1/2W, chiều dài ≅ 1cm

− Công suất 1W, chiều dài ≅ 1.2cm

Hình 8.Điện trở công suất.

Khi dòng điện cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, điện năng được chuyểnthành nhiệt năng với công suất theo phương trình sau:

trong đó:

P là công suất, đo theo W

I là cường độ dòng điện, đo bằng A

R là điện trở, đo theo Ω

Hiệu ứng này có ích trong một số ứng dụng như đèn điện dây tóc hay các thiết bịcung cấp nhiệt bằng điện, nhưng nó lại là không mong muốn trong việc truyền tảiđiện năng Các phương thức chung để giảm tổn thất điện năng là: sử dụng vật liệu

Trang 10

dẫn điện tốt hơn, hay vật liệu có tiết diện lớn hơn hoặc sử dụng hiệu điện thế cao.Các dây siêu dẫn được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt, nhưng có thể sẽ cóngày trở thành phổ biến.

Cách chọn công suất của điện trở:

Công suất do dòng điện sinh ra trên điện trở: R

U RI

Trang 11

bản kim loại

2. TỤ ĐIỆN

2.1. Cấu tạo tụ điện.

Tụ điện gồm có hai bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt song song nhau, ở giữa làmột lớp cách điện gọi là điện môi

hình 9 Cấu tạo tụ điện

Chất cách điện thông dụng để làm điện môi trong tụ điện là giấy, dầu, mica, gốm,không khí…

2.2. Phân loại tụ điện.

Tụ điện được phân ra làm hai loại chính :

− Tụ điện có phân cực tính dương và âm

− Tụ điện không phân cực tính

2.2.1. Tụ oxit hoá(tụ hoá).

Tụ hoá được chế tạo với bản cực nhôm và cực dương có bề mặt hình thành lớp oxitnhôm và lớp bọt khí có tính cách điện để làm chất điện môi Lớp oxit nhôm rấtmỏng nên điện dung của tụ lớn

Trang 13

Quy ước về sai số của tụ :

J = ± 5%; K = ± 10%; M = ± 20%

1.1. Tụ giấy

Tụ giấy là loại tụ không có cực tính gồm có hai bản cực là các băng kim loại dài, ở giữa có lớp cách điện là giấy tẩm dầu và cuộn lại thành ống Điện áp đánh thủng đến vài trăm vôn

Hình 12.Tụ giấy.

2.2.3. Tụ mica

Tụ mica có điện dung từ vài pF đến vài trăm nF, điện áp làm việc rất cao, trên1000V Tụ mica đắt tiền hơn tụ gốm vì ít sai số, đáp tuyến cao tần tốt, độ bền cao.Trên tụ mica được sơn các chấm màu để chỉ trị số điện dung và cách đọc giốngnhư đọc trị số điện trở

Tụ màng mỏng

Hình 13 Tụ mica

Trang 14

Lõi không khí Lõi sắt lá Lõi sắt bụi

Tụ tang-tan là loại tụ có phân cực tính, điện dung có thể rất cao (từ 0.1µF đến

100µF) nhưng kích thước nhỏ, điện áp làm việc thấp khoảng vài chục vôn

1

=

, ở tần số càng caothì dung kháng XC càng nhỏ nên dòng điện đi qua dễ dàng Đối với tín hiệu âmtần, âm thanh bổng thuộc loại tần số cao nên tín hiệu được đi qua tụ C để đưa vàoloa bổng, còn âm trầm có tần số thấp sẽ bị chặn lại do đó tín hiệu trầm sẽ được đưavào loa trầm

2.3.2. Tụ nạp xả điện trong mạch lọc

Mạch nạp điện chỉ có tác dụng cho bán kỳ dương của dòng điện xoay chiều đi qua

và không cho bán kỳ âm qua Dòng điện qua tải có dạng là những bán kỳ dươnggián đoạn Nếu có tụ C đặt song song với tải ở ngõ ra thì tụ sẽ nạp điện khi điện áptăng lên và xả điện khi điện áp giảm xuống làm cho dòng điện được liên tục vàgiảm bớt mức dợn sóng của dòng điện xoay chiều hình sin

Trang 15

3.2. Phân loại.

- Cuộn dây lõi sắt lá dùng cho các dòng diện xoay chiều tần số thấp

- Cuộn dây lõi sắt bụi dùng cho dòng điện xoay chiều tần số cao

- Cuộn dây lõi không khí dùng cho dòng điện xoay chiều tần số rất cao

Hệ số từ thẩm tương đối của vật liệu làm lõi (µ) là tỷ số giữa từ trường của cuộndây khi có lõi và khi không có lõi (lõi là không khí)

n

t

n L

t

I L e

Trang 16

L 1 L 2

Hình 16.Cuộn dây ghép nố tiếp

Hệ số tự cảm của cuộn dây có trị số tùy thuộc vào cấu tạo của cuộn dây và đượctính theo công thức :

− Cuộn dây không có lõi

7

2

10 4

l: chiều dài lõi (m)

S: tiết diện lõi (m2)

n: số vòng dây

r

µ

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

• Năng lượng nạp vào cuộn dây.

Dòng điện chạy qua cuộn dây tạo ra năng lượng trữ dưới dạng từ trường Nănglượng này được tính theo công thức :

Trong đó : W: năng lượng (J)

L: hệ số tự cảm (H)I: dòng điện (A)

• Các cách ghép cuộn dây.

− Ghép nối tiếp:

Trang 17

L 2

L 1

Hình 17 Cuộn dây ghép song song

Hệ số tự cảm tương đương của hai cuộn dây ghép nối tiếp:

L=L1+L2

− Ghép song song:

Hệ số tự cảm tương đương của hai cuộn dây ghép song song:

2 1

1 1 1

L L

L = +

Trang 18

Trong vùng bán dẫn loại P có nhiều lỗ trống, trong vùng bán dẫn loại N có nhiềuelectron thừa.Khi hai vùng này tiếp xúc nhau sẽ có một số electron vùng N quamối nối và tái hợp với lỗ trống của vùng P.

Khi chất bán dẫn đang trung hoà về điện mà vùng bán dẫn N bị mất electron (quamặt nối sang vùng P) thì vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành có điện tích dương(ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron (từ vùng N sang) thì vùng bán dẫn

P gần mối nối trở thành có điện tích âm (ion âm) Hiện tượng này tiếp diễn tới khiđiện tích âm của vùng P đủ lớn đẩy electron không cho electron từ vùng N sangvùng P nữa

Sự chênh lệch điện tích ở hai bên mối nối như trên gọi là hàng rào điện áp

Diode bán dẫn có cấu tạo và ký hiệu như hình 5.5

Hình 18.Cấu tạo diode.

4.1.2. Nguyên lý vận chuyển của Diode

• Phân cực ngược Diode.

Dùng một nguồn điện nối cực âm của nguồn vào chân P và cực dương của nguồnvào chân N của diode Lúc đó, điện tích âm của nguồn sẽ hút các lỗ trống của vùng

P và điện tích dương của nguồn sẽ hút các electron của vùng N làm cho lỗ trống vàelectron hai bên mối nối càng xa nhau hơn nên hiện tượng tái hợp giữa electron và

lỗ trống càng khó khăn Tuy nhiên trường hợp này vẫn có một dòng điện rất nhỏ điqia diode từ vùng N sang vùng P gọi là dòng điện rỉ trị số khoảng vài µA Hiện

Trang 19

tượng này được giải thích là do trong chất P cũng có một số ít electron và trongchất N cũng có một số ít lỗ trống gọi là hạt tải thiểu số, những hạt tải thiểu số này

sẽ sinh ra hiện tượng tái hợp và tạo thành dòng điện rỉ

Dòng điện rỉ còn gọi là dòng điện bảo hoà nghịch Is (saturate: bảo hoà) Do dòngđiện rỉ có trị số rất nhỏ nên trong nhiều trường hợp người ta coi như diode khôngdẫn điện khi được phân cực ngược

• Phân cực thuận Diode.

Dùng một nguồn điện DC nối cực dương của nguồn vào chân P và cực âm củanguồn và chân N của diode Lúc đó, điện tích dương của nguồn điện sẽ đẩy lỗtrống trong vùng P và điện tích âm của nguồn sẽ đẩy electron trong vùng N làmcho electron và lỗ trống lại gần mối nối hơn và khi lực đẩy tĩnh điện đủ lớn thìelectron từ N sẽ sang mối nối qua P và tái hợp với lỗ trống

Khi vùng N mất electron trở thành mang điện tích dương thì vùng n sẽ kéo điệntích âm từ cực âm của nguồn lên thế chỗ, khi vùng P nhận electron trở thành mangđiện tích âm thì cực dương của nguồn sẽ kéo điện tích âm về Như vậy, đã có mộtdòng electron chạy liên tục từ cực âm của nguồn qua diode từ N sang P về cựcdương của nguồn, nói cách khác, có dòng điện đi qua diode theo chiều từ P tới N.một diode có các thông số kỹ thuật cần biết khi sử dụng là:

- Chất bán dẫn chế tạo để có Vγ và VDmax

- Dòng điện thuận cực đại IFmax

- Dòng điện bão hoà nghịch IS

- Điện áp nghịch cực đại VRmax

bảng tra các diode nắn điện thông dụng

dáng – cách thử diode

Trang 20

Kết quả thử diode theo bảng trên nếu dùng ohm kế thang đo R x 100.

Một diode có điện trở thuận và điện trở nghịch càng cách xa nhau càng tốt Mộtdiode khi đo có điện trở thuận và điện trở nghịch đều bằng 0Ω là diode bị nối tắt,ngược lại nếu hai trị số đều bằng vô cực ohm là diode bị đứt

Trang 21

• Đặc tính:

- Trạng thái phân cực thuận: Diode Zener có đặc tính giống như diode nắn điệnthông thường

- Trạng thái phân cực ngược: do pha tạp chất với tỉ lệ cao nên điện áp nghịch

VRmax có trị số thấp hơn diode nắn điện gọi là điện áp Zener VZ Thí dụ: 8V-9V-12V-15V… khi phân cực ngược đến trị số VZ thì dòng điện tăng màđiện áp không tăng

0

Trang 22

Trị số điện trở của photo diode trong trường hợp được chiếu sáng và bị che tối.

- khi bị che tối: Rnghịch = vô cực ohm; Rthuận = rất lớn

- khi chiếu sáng: Rnghịch = 10kΩ ~ 100kΩ; Rthuận = vài trăm ohm

Diode quang được sử dụng rộng rải trong các hệ thống tự động điều khiển theo ánhsáng, báo động cháy …

• Diode phát quang LED (Light Emitting Diode)

Thông thường dòng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dưới dạngnhiệt Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như (GaAs) khi có dòng điện đi qua thì cóhiện tượng bức xạ quang (phát ra ánh sáng) Tuỳ theo chất bán dẫn mà ánh sángphát ra có màu sắc khác nhau

Led có điện áp phân cực thuận cao hơn diode nắn điện nhưng điện áp phân cựcngược cực đại thường không cao

- Phân cực thuận: VD = 1,4V ~ 1,8V (Led đỏ)

VD = 2V ~ 2,5V (Led vàng)

VD = 2V ~ 2,8V (Led xanh lá)

ID = 5mA ~ 20mA (thường chọn 10mA)

Led thường được dùng trong các mạch báo hiệu, chỉ trạng thái của mạch như báonguồn, trạng thái thuận hay ngược …

5. TRANSISTOR BJT

5.1. Cấu tạo.

Transistor là từ ghép của hai từ Transfer + Resistor được dịch là “điện chuyển”(nhưng không thông dụng).Transistor là linh kiện bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn tiếpgiáp nhau tạo thành 2 mối nối P-N

Trang 23

E B

C

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Tuỳ theo cách sắp xếp thứ tự các vùng bán dẫn người ta chế ra hai loại transistor làtransistor PNP và NPN

Đển phân biệt với các loại transistor khác, loại transistor PNP và NPN còn đượcgọi là transistor lưỡng cực viết tắt là BJT (Bipolar Junction Transistor)

Q 2

A 1 0 1 5

Q 1

C 1 8 1 5

Trang 24

trường hợp đo điện trở thuận của các cặp chân của transistor đối với loại NPN vàPNP Muốn đo điện trở ngược thì đổi đầu hai que đo.

Lưu ý trong ohm kế có nguồn điện một chiều thường là pin tiểu 1,5V , đầu dươngcủa pin lại nối ra dây âm và đầu âm của dây pin lại nối ra dâu dương

Bảng kết quả đo trị số điện trở thuận, nghịch các cặp chân của transistor

6.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor

Cấu tạo Thyristor Ký hiệu của Thyristor Sơ đồ tương tương

Thyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghép lại tạo thành hai Transistor mắc nốitiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược( như sơ đồ tương đương ở trên)

Trang 25

Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode cóđiều khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi cómột điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặccắt điện áp nguồn Thyristor mới ngưng dẫn

Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của Thyristor

Thí nghiêm minh hoạ sự hoạt động của Thyristor

Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dù được phân cực thuận nhưng vẫnkhông có dòng điện chạy qua, đèn không sáng

Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn => kéo theođèn Q1 dẫn => dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng

Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, vì khi Q1 dẫn, điện ápchân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm đènQ1 dẫn , như vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trang thái dẫn điện

Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điện và ngưngtrạng thái hoạt động

Khi Thyristor đã ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sáng như trườnghợp ban đầu

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	2,12 MB