Bài giảng Điện tử cơ bản - Bài 2: Linh kiện tích cực được biên soạn nhằm giúp cho các bạn nắm bắt được những kiến thức về chất bán dẫn, cấu tạo và nguyên lý làm việc, phân loại, tác dụng của Diode, nguyên tắc hoạt động của Transitor và một số nôi dung khác.
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN BÀI 2: LINH KIỆN TÍCH CỰC • • • • I Chất bán dẫn Khái niệm chất bán dẫn Chất bán dẫn chất có đặc tính dẫn điện trung gian chất dẫn điện chất cách điện Chúng có điện trở suất lớn chất dẫn điện nhiều lại nhỏ so với chất cách điện •2 Tính chất chất bán dẫn •- Chất bán dẫn bị ảnh hưởng nhiều đến tính chất dẫn điện nhiệt độ, ánh sáng độ khiết ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •3 Phân loại bán dẫn •- Có loại chất bán dẫn bán dẫn loại N mang dấu – bán dẫn P mang dấu + Cấu tạo loại N Cấu tạo loại P ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Đặc điểm chung tiếp giáp P –N Bán dẫn loại P Mặt tiếp xúc Lỗ trống Bán dẫn loại N Điện tử Miền điện tích khơng gian •Khi chất bán dẫn loại P, N hình thành khối xảy tương tác điện tử dư thừa bán dẫn loại N khuếch tán sang mặt tiếp xúc để điền vào lỗ trống bán dẫn loại P Tạo thành mặt tiếp xúc có điện tử thừa (có điện trở lớn) ĐIỆN TỬ CƠ BẢN II Diode Cấu tạo •- Diode cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn P – N ghép lại với tạo thành lớp tiếp giáp P-N Hai lớp bán dẫn nối cực nối với bán dẫn P gọi cực Anôt cực với bán dẫn N goi Ktốt A K ĐIỆN TỬ CƠ BẢN - Ký hiệu: Anốt Katốt - Hình dạng số loại diode ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Nguyên lý làm việc a Phân cực thuận cho diode: N P + Vdc1 •Khi diode có điện Anốt cao so với điện Katốt diode phân cực thuận ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •b Phân cực ngược cho diode N P + Vdc •- Khi ta nối cực âm nguồn với Anốt cực dương nguồn với Katốt Do tác dụng nguồn làm cho bề rộng miền điện tích khơng gian bề mặt tiếp giáp P-N tăng lên Hàng rào điện áp tăng, ngăn cản điện tử phía bán dẫn N sang lớp bán dẫn P lỗ trống từ lớp bán P sang lớp bán dẫn N ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •3 Phân loại diode • a, Diode tiếp điểm : •- Diode tiếp điểm diode có măt tiếp xúc hai chất bán dẫn P – N nhỏ, thành điểm, dùng để tách sóng Diode thường có hình dạng nhỏ bọc vỏ thuỷ tinh, dùng để tách sóng ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •b, Diode tiếp mặt : • - Diode tiếp mặt diode có mặt tiếp xúc hai chất bán dẫn mặt phẳng, thường có màu đen, bọc nhựa dùng để nắn điện ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •4 Tác dụng diode mạch điện tử •- Diode dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành chiều để cấp nguồn cho máy hoạt động •- Ngồi diode sử dụng làm mạch tách sóng để lấy tín hiệu âm tần khỏi tín hiệu cao tần Radio lấy tín hiêu hình tổng hợp từ tín hiêu trung tần hình tivi Hoặc diode mắc mạch trộn tần để biến đổi tín hiệu cao tần thành tín hiệu trung tần •- Lợi dụng đặc tính ghim áp diode mạch khuếch đại công suất âm tần người ta thường dùng diode để phân cực cho TZT nhằm ổn định điện áp phân cực •- Dùng làm công tắc chuyển đổi trạng thái (chuyển mạch điện tử) lĩnh vực điện tử số ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •- Ký hiệu sơ đồ tương đương SCR: A A Q1 SCR G G Q2 K K •kí hiệu mạch điện •sơ đồ tương đương ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •b Nguyên lý làm việc: •Hoạt động SCR tương đương với hai TZT thuận ngược mắc nối tiếp •- Điều kiện SCR dẫn: + Phân cực thuận A K (VA > VK) • + Có dòng kích (xung dương) vào cực • - Khi có xung dương kích vào cực G, Q2 dẫn điện cực C/Q2 giảm mạnh kéo theo cực B/Q1 giảm mạnh Q1 dẫn, Q2 dẫn mạnh xuất dòng điện từ A K Khi SCR dẫn ta kích xung âm vào cực G, Q2 khoá kéo theo Q1 khoá, SCR khoá ĐIỆN TỬ CƠ BẢN ỨNG DỤNG CỦA SCR *Mạch điều chỉnh điện áp dùng SCR - Sơ đồ mạch điện: - Tác dụng linh kiện: + SCR phần tử điều chỉnh + VR, R1, R2, C tạo dòng nạp cho cực G L1 D R1 SCR R2 AC220 VR C •- Nguyên lý làm việc: • + Xét 1/2 chu kỳ đầu điện áp có chiều dương âm dưới, SCR phân cực thuận (SCR chờ mở), tụ C nạp điện dòng nạp có chiều • +Uv →D → R → VR → C → -UV •tại thời điểm (0, t1) điện áp tụ nhỏ chưa đủ dòng cấp cho cực G/SCR, SCR khố Ut = 0V Tại thời điểm t1 điện áp tụ đủ lớn, dủ dòng cấp cho cực G kích mở SCR, SCR mở cấp điện áp cho tải, từ (t1, t2) SCR mở, thời điểm t2 Uv = 0, SCR khố • Tại thời điểm (t2, t3) SCR phân cực ngược, SCR khố • +Khi thay đổi VR thay đổi thời gian ạp cho tụ C, thay đổi thời điểm mở SCR Do điện áp trung bình cấp cho tải thay đổi ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Triac (Triode AC) - Cấu tạo Triac Triac gồm bốn lớp bán dẫn ghép nối tiếp tạo thành ba lớp tiếp giáp PN đưa ba chân T1, T2 ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Ký hiệu sơ đồ tưương đưương T1 T1 G G T2 kí hiệu T2 sơ đồ mạch tưương đưương ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Nguyên lý làm việc: •+ Cực G kích xung dương: Q4 dẫn kéo theo Q3 dẫn có dòng điện từ T2 T1, đồng thời Q1, Q2 khố • + Cực G kích xung âm: Q1 dẫn kéo theo Q2 dẫn có dòng điện từ T1 T2, đòng thời Q3, Q4 khố • Như vậy, Nếu ta kích xung dương vào cục G, Triac dẫn có dòng điện từ T2 T1, kích xung âm Triac dẫn có dòng điện từ T1 T2 ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •Ứng dụng Triac •Thường dùng mạch điều chỉnh điện áp L1 •- Tác dụng linh kiện: •+ Triac phần tử điều chỉnh •+ L tải mạch •+ R,VR, C tạo ngưỡng mở cho Diac •+ Diac tạo dòng kích cho Triac R AC220 VR TRIAC Diac C •- Nguyên lý làm việc: • + Xét 1/2 chu kỳ dương tụ C nạp điện dòng nạp có chiều: • +Uv→ R →VR →C →-Uv •ban đầu điện áp tụ thấp diac khố khơng có dòng kích vào cực G Triac khố điện áp tải không ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Nguyên lý làm việc (tiếp) •Khi điện áp tụ điện ngưỡng mở diac, diac dẫn có dòng kích vào cực G, Triac dẫn có dòng điện qua triac từ cực T2 sang T1 L1 R AC220 VR TRIAC Diac C •+ Xét 1/2 chu kỳ âm tụ C nạp điện dòng nạp có chiều: • +Uv → C →VR → R → -Uv •ban đầu điện áp tụ thấp diac khố khơng có dòng kích vào cực G Triac khố điện áp tải khơng • Khi điện áp tụ điện ngưỡng mở diac, diac dẫn có dòng kích vào cực G, Triac dẫn có dòng điện qua triac từ cực T1 sang T2 •+ Khi điều chỉnh VR thay đổi dòng nạp cho tụ C thay đổi thời điểm mở Triac điện áp tải thay đổi theo ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Diac: •- Diăc dụng cụ bán dẫn làm việc với nguồn điện Ac với hai cực hồn tồn đối xứng, khơng có cực điều khiển người ta gọi diăc diode Ac Về cấu tạo diac có cấu tạo giống SCR khơng có cực cổng hay TZT khơng có cực •Diắc Tương đương với diode Zener mắc đối đầu Thực tế khơng có diăc ta dùng hai diode Zener có điện Zener thích hợp để thay • Trong ứng dụng Diăc thường dùng để mở triac ĐIỆN TỬ CƠ BẢN VI: VI MẠCH IC •Khái niệm vi mạch: • - Từ linh kiện rời rạc diode, TZT, điện trở người ta tìm cách chế tạo kết hợp chúng quy trình thống để thực nhiều chức thiết kế sẵn trước chế tạo, chúng đặt vỏ nhựa đưa chân riêng biệt chân có chức nhóm liên kết đưỵc gọi vi mạch điện tử viết tắt IC (Intergate circuit) •Ưu điểm • + Kích thưước nhỏ • + Độ tin cậy cao • + Độ linh hoạt tốc độ phản ứng cao • + lưượng tiêu hao nhỏ ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •- Có hai loại vi mạch vi mạch tuyến tính vi mạch số(vi mạch logic •- Vi mạch tuyến tính tổ hợp linh kiện điện tử thiết kế thành mạch điện làm việc với tín hiệu liên tục (analog) đóng vỏ nhựa, chân có chức khác •IC logic (được thiết kế từ cổng logic) tổ hợp cổng logic thiết kế thành mạch điện làm việc với mức định hay làm việc với tín hiệu rời rạc đóng vỏ nhựa đưa chân Mỗi chân có chức khác ĐIỆN TỬ CƠ BẢN * IC ổn áp •+ IC ổn áp họ 78xx loại IC ổn định điện áp dương •Kí hiệu 78 ổn định giá trị điện áp + số sau 78 điện áp mà IC ổn định •Ví dụ: 7805, 7809, 7812… có nghĩa ổn định giá trị +5V, + 9V, +12V Nguyên lý làm việc Ic họ 78xx ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Cách bố trí chân hình dạng thực tế IC họ 78xx ĐIỆN TỬ CƠ BẢN IC ổn áp (-) họ 79xx Khác với họ 78 họ 79 lại cho dòng điện đầu âm (-) dòng điện đầu tuỳ thuộc vào loại 79xx Nguyên tắc hoạt động IC họ 79xx tương tự IC họ 78xx, số 79 giá trị ổn điện điện áp âm, số sau 79 giá trị ổn áp Ví dụ: 7905, 7909, 7912… có nghĩa ổn định giá trị -5V, - 9V, 12V XÁC ĐỊNH CÁC CHÂN CỦA IC Đọc vị trí chân IC ta đọc từ trái qua phải theo mặt thuận IC - Chân số thường đánh dấu móc dấu chấm - Ví dụ: ... (chuyển mạch điện tử) lĩnh vực điện tử số ĐIỆN TỬ CƠ BẢN •5 Các thơng số Diode - Điện áp ngược cực đại Vref: điện áp phân cực ngược lớn đưa vào diode mà không đánh thủng diode, vượt điện áp diode... cực nối với bán dẫn P gọi cực Anôt cực với bán dẫn N goi Ktốt A K ĐIỆN TỬ CƠ BẢN - Ký hiệu: Anốt Katốt - Hình dạng số loại diode ĐIỆN TỬ CƠ BẢN Nguyên lý làm việc a Phân cực thuận cho diode: N... nguồn, báo mức logic,… ĐIỆN TỬ CƠ BẢN III TRANSISTOR • Khái niệm: • - Transistor linh kiện điện tử cấu tạo từ chất bán dẫn dùng để khuếch đại tín hiệu, làm cơng tắc điện tử •2 Cấu tạo: • *Gồm