Linh kiện điện tử thụ động

Tính năng, cấu tạo của các linh kiện điện tử thụ động: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm; cấu tạo các loại điện trở, cách ký hiệu giá trị; các loại tụ điện, cấu tạo và ký hiệu giá trị; cấu tạo và các đặc điểm cuộn cảm.

CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG I KHÁI QUÁT - Nếu quan hệ i, u phương trình đại số bậc nhất, theo phương trình vi phân tuyến tính bậc phần tử phần tử tuyến tính Đặc điểm quan hệ có tính xếp chồng - Nếu quan hệ i, u khơng có tính chất xếp chồng phần tử phi tuyến - Mạch điện gồm phần tử tuyến tính gọi mạch điện tuyến tính - Các linh kiện tuyến tính phổ biến điện trở (ký hiệu R), tụ điện (C) điện cảm (L) Chúng cịn có tên gọi linh kiện thụ động + Điện trở: Là phần tử tiêu hao lượng dòng điện dạng nhiệt Quan hệ dòng áp: u = i.R + Tụ điện cấu kiện có khả tích trữ lượng dạng điện trường Quan hệ dòng áp: i = C (du/dt) + Cuộn cảm cấu kiện có khả tích trữ lượng dòng điện dạng từ trường Quan hệ dòng áp : u = L.(di/dt) Ba loại linh kiện thụ động có mặt hầu hết mạch điện tử II ĐIỆN TRỞ Tác dụng - Tác dụng chính: Phân phối dịng điện mạch điện, biến đổi lượng điện thành nhiệt - Vật liệu chế tạo điện trở vật liệu dẫn điện có  lớn kim loại, hợp kim, than chì, - Một số ứng dụng cụ thể: + Sử dụng mạch phân áp để phân cực cho linh kiện bán dẫn + Làm phần tử hạn dòng cho linh kiện + Sử dụng dụng cụ sinh hoạt (bàn là, bếp điện hay bóng đèn,…) thiết bị cơng nghiệp (thiết bị sấy, sưởi,…) + Xác định số thời gian: Trong số mạch tạo xung, điện trở sử dụng để xác định số thời gian … Phân loại, ký hiệu, tham số a) Phân loại - Theo đặc tuyến Vôn- ampe: + Điện trở tuyến tính; + Điện trở phi tuyến - Theo đặc điểm cấu tạo: + Điện trở có giá trị cố định; + Điện trở có giá trị thay đổi - Theo vật liệu chế tạo: + Điện trở làm than trì; + Điện trở làm dây cuốn; + Điện trở làm màng kim loại; + Điện trở hỗn hợp b) Ký hiệu U Điện trở Varixto R t0 Đ trở cố định Điện trở nhiệt Biến trở Chiết áp Điện trở cơng suất c) Tham số Giá trị danh định - Giá trị danh định điện trở sản xuất theo thang giá trị quy định nước ghi bề mặt điện trở chữ số vạch màu Đơn vị điện trở , K, M - Cấp xác điện trở chia nhiều cấp Quy định cấp xác điện trở Cấp xác 001; 002; 005 00; I; II; III Dung sai 0,1%; 0,2%; 0,5% 1%; 2% 5%; 10%; 20% - Đối với điện trở ký hiệu vạch màu chấm màu cách đọc giá trị điện trở sau: Bảng Ý nghĩa giá trị vòng màu điện trở Màu sắc đen nâu đỏ Cam Vàng Xanh lục Xanh lơ Tím Xám Trắng Vàng nhũ Bạc nhũ Khơng màu 5% 10 % 20 % + Với điện trở có vịng màu: * Vịng thứ thứ hai giá trị hai chữ số có nghĩa; * Vòng thứ ba bội số nhân 10n mà n giá trị chữ số ứng với vòng thứ ba (hay chữ số khơng thêm vào đằng sau hai chữ số có nghĩa trên); * Đơn vị đo ; * Vòng thứ tư dung sai trị số danh định R= 1000 ± 200 Ω (màu: Nâu, đen, đỏ, không màu) Công suất danh định - Là tham số công suất tiêu tán điện trở điều kiện khai thác tiêu chuẩn, với công suất điện trở làm việc ổn định chức - Pdđ phụ thuộc kích thước điện trở, khả chịu nhiệt vật liệu chế tạo Mối quan hệ Pd.đ điện áp làm việc giới hạn (Ugh): U gh  Pd.d R [V] - Căn Pd.đ Rdđ biết giá trị điện áp lớn (Ugh) đấu vào điện trở mà điện trở khơng hỏng Đặc tính tần số Tần số cộng hưởng: f ch  2 L C L0 R C0 Độ ổn định nhiệt - Khi nhiệt độ môi trường thay đổi làm cho giá trị điện trở biến đổi Sự biến đổi đánh giá qua hệ số nhiệt điện trở TK R  dR(t )   R(t ) dt  C  - Tuỳ thuộc cấu tạo vật liệu chế tạo mà TKR dương hay âm Bảng hệ số nhiệt số loại điện trở Hệ số nhiệt Ký hiệu loại điện trở Nước sản xuất TKR x 10-4[1/C0] Nga 10  Trung Quốc RJ 10 Nga ИМ, TO 20 Trung Quốc RHQ 20 Nga MГΠ 1 Trung Quốc RJJ 1 Một số loại điện trở a) Điện trở cố định Điện trở dây quấn - Quấn dây hợp kim có điện trở suất cao lên lõi cách điện (Sứ) Bên phủ lớp sơn cách điện, men bảo vệ 4 Lớp men bảo vệ Dây hợp kim có  v lớn Lõi Sứ cách điện Đầu dẫn - Điện trở dây quấn có giá trị khơng lớn độ ổn định nhiệt cao, công suất lớn, độ xác cao đạt đến dung sai 0,1% Điện cảm riêng L0, điện dung riêng C0 lớn, nên không dùng tần số cao Điện trở màng than 1 Chân Lớp men bảo vệ Lớp bột than xoắn quanh lõi Sứ Lõi Sứ cách điện - Chế tạo: cho khí than ngưng đọng lõi cách điện môi trường chân không Lớp màng than lớp vật liệu dẫn điện - Điện trở màng than đạt giá trị hàng chục M Công suất nhỏ ( 10.000 M + Điện áp danh định: Udđ từ vài chục vôn đến 10KV với tụ Sứ cao áp Tụ hoá Khi dùng kim loại (Tantal) làm điện cực, điện mơi hình thành Ta2O5, có phẩm chất tốt Al2O3, tụ Tantal tốt tụ Nhơm, chúng có điện dung lớn đạt hàn vạn F, kích thước trọng lượng nhỏ Khi sử dụng tụ hoá cần ý số điểm sau: + Nếu để lâu không sử dụng lớp điện mơi bị phá huỷ dần trước dùng lại cần đặt điện áp tăng dần từ thấp lên đến Udanh định để khôi phục lớp điện môi + Không nên sử dụng nhiệt độ q thấp tụ hố chất điện phân bị đông đặc làm tăng điện trở, tụ không thông với mạch điện tác dụng + Cần mắc cực Cho tụ phóng hết điện tích trước sửa chữa Tụ xoay Điện môi dùng tụ xoay khơng khí, dầu, mica, thạch anh, chất dẻo v.v C ε ε r (n  1).S hd 3,6 d Biến đổi điện dung: Cmin ứng với Shdmin; Cmax ứng với Shdmax 3 b) a) IV CUỘN CẢM Sơ lược cuộn cảm - Cuộn cảm cấu kiện có khả tích trữ lượng dạng từ trường - Tạo từ trường từ dòng điện: + Khi cho dòng điện chiều qua cuộn dây, dòng điện tạo nên từ trường lõi cuộn dây (được xác định theo quy tắc vặn nút chai) + Khi cho dịng điện biến thiên qua cuộn dây từ trường sinh cuộn dây từ trường biến thiên - Tạo dòng điện từ trường: Theo định luật bản: + Định luật Faraday: Nếu từ thông qua cuộn dây biến thiên sinh cuộn dây sức điện động cảm ứng có độ lớn tỷ lệ với tốc độ biến thiên từ thông + Định luật Lentz: Sức điện động cảm ứng sinh dịng điện cảm ứng có chiều chống lại biến thiên từ thông sinh nó.Hai định luật giải thích đầy đủ cho tượng cảm ứng điện từ, tượng tự cảm hỗ cảm - Cuộn cảm dùng để tạo khung cộng hưởng, lọc, mạch cộng hưởng, cuộn chặn Phân loại, ký hiệu, tham số a) Phân loại, ký hiệu Phân loại - Theo trị số điện cảm: + Cuộn cảm không đổi; + Cuộn cảm biến đổi - Theo đặc điểm cấu tạo: + Cuộn cảm có lõi khơng khí; + Cuộn cảm có lõi ferit; + Cuộn cảm có lõi sắt từ - Theo tần số: + Cuộn cảm thấp tần; + Cuộn cảm cao tần L L Ký hiệu b) Tham số Điện cảm L - Hệ số điện cảm tham số đặc trưng cho tính chất cuộn cảm 2 L = 0.r πD N [H] - Biểu thức tính: l 4l N r D Trong đó: r: Độ từ thẩm tương đối vật liệu lòng cuộn cảm - Đơn vị đo cuộn cảm Henri [H] ước số Henri Trở kháng cuộn cảm - Trong thực tế tồn điện trở R bên cuộn dây nên trở kháng toàn phần cuộn cảm tổng điện trở cảm kháng: ZL = RL + j.2π.f.L - Công thức mô tả đặc tính tần số cuộn cảm Với thành phần dòng chiều, cuộn cảm cho dòng qua với cảm kháng 0, tần số cao, cảm kháng lớn Do vậy, cuộn cảm cuộn chặn tần số cao Đặc tính tần số - Cuộn cảm có sơ đồ thay tương đương: R L r C0 - Tần số cộng hưởng riêng: - Chọn tần số công tác: R: Điện trở dây; r: Điện trở vật liệu cách điện vòng dây; C0: Điện dung ký sinh vòng dây f ch  flv  2 L.C0 f ch - Trong thực tế phải chế tạo cho C0 nhỏ tốt, người ta phải áp dụng cách quấn dây đặc biệt Hệ số phẩm chất: QL  .L R Trong R: Điện trở tổn hao tổng cộng cuộn cảm R = Rf + Rđ + Rvl.từ (Do dịng xốy fucơ, vật liệu cách điện, vật liệu làm lõi cuộn cảm) đ) Độ ổn định nhiệt Khi nhiệt độ làm việc thay đổi làm cho L bị biến đổi Sự thay đổi đánh giá qua hệ só nhiệt: L L.T TK L     C  Một số loại cuộn cảm a) Cuộn cảm khơng đổi - Nếu sử dụng L nhỏ quấn vịng dây, dây quấn kích thước lớn nên không cần khung, mặt khác C0 cuộn cảm loại nhỏ, tổn hao nhỏ - Loại cuộn cảm khung dùng lĩnh vực cao tần - Cuộn cảm có L có trị số lớn: Phải quấn nhiều lớp dây, đường kính dây nhỏ nên cần phải có khung cách điện (Sứ, Ebơnít ) Đặc điểm: Trị số L lớn; C0, Rtổn hao lớn; Nhiều lớp dây; Tần số làm việc thấp - Cuộn cảm lớp nhiều lớp cần tăng trị số điện cảm mà khơng cần tăng số vịng dây kích thước cuộn cảm, người ta đưa vào lòng cuộn cảm III vật liệu từ có r lớn L2 L1 II I D C01 a) b) c) C02 l d) 7 e) a) Cuộn cảm lớp khơng có khung; b) Cuộn cảm lớp có khung; c) Cuộn cảm nhiều lớp quấn phân đoạn C0 tương đương < C01, C02; d) Cuộn cảm nhiều lớp quấn chéo có C0 nhỏ; e) Cuộn cảm nhiều lớp quấn tổ ong có C0 nhỏ b) Cuộn cảm biến đổi - Có hai cách để thay đổi trị số điện cảm L: Dùng lõi từ có hệ số từ thẩm r lớn, thay đổi vị trí lõi từ lòng cuộn cảm (L biến đổi cỡ 10%) ghép tương hỗ qua hệ số hỗ cảm (L biến đổi phạm vi rộng hơn) L1  L2 - Đặt cuộn L1 lòng cuộn cảm L2, cuộn L1 quay góc so với trục ống dây Tuỳ vị trí tương đối hai cuộn dây mà L tương đương biến đổi từ Lmin đến Lmax Ltđ = L1 + L2  2M Lmin: Khi đường sức hai cuộn dây ngược chiều nhau; Lmax: Khi đường sức hai cuộn trùng chiều nhau; M: Hệ số hỗ cảm hai cuộn; M  K L1 L2 với K hệ số ghép, phụ thuộc vị trí hai cuộn - Đặc trưng cho mức độ biến đổi điện cảm tham số KL (hệ số trùm phủ) KL = Lmax ; KL