MH09 LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

Đề cương mơn học Linh kiện điện tử MƠN HỌC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Mã môn học: MH 09 Tên môn học: Linh kiện điện tử Mã môn học: MH 09 Thời gian thực môn học: 45 (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập 12 giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: + Vị trí mơn học: Mơn học bố trí dạy từ đầu khóa học, trước học mơn chun mơn, sau môn học đo lường điện song song + Tính chất mơn học: Là mơn học bắt buộc II Mục tiêu môn học: + Về kiến thức: - Trình bày cấu tạo, ký hiệu, tính chất, ứng dụng linh kiện thụ động - Trình bày cấu tạo, ký hiệu Tính chất, ứng dụng linh kiện bán dẫn, cách mắc linh kiện mạch điện, cách xác định thông số kỹ thuật linh kiện - Trình bày cấu tạo số mạch điện tử đơn giản ứng dụng linh kiện điện tử nguyên lý hoạt động chúng + Về kỹ năng: Gọi tên linh kiện sơ đồ mạch điện thực tếVẽ, phân tích sơ đồ mạch điện ứng dụng linh kiện điện tử + Về lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số TT I II Thời gian (giờ) Thực hành, thí Tổng Lý nghiệm, thảo số thuyết luận, tập 16 11 Tên chương, mục Linh kiện thụ động - Điện trở - Tụ điện - Cuộn cảm Linh kiện bán dẫn - Khái niệm chất bán dẫn - Tiếp giáp PN - Điốt - Transistor BJT - Transistor UJT 29 19 Kiểm tra Đề cương môn học Linh kiện điện tử - Linh kiện nhiều tiếp giáp - Trasistor Trường Cộng 45 30 12 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính vào thực hành Nội dung chi tiết: Chương 1: Linh kiện thụ động Thời gian: 16 Mục tiêu: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, tính chất, cơng dụng, cách mắc loại linh kiện thụ động linh kiện khác loại Nội dung chương: Điện trở: Thời gian: 1.1 Cấu tạo, kí hiệu, phân loại Thời gian: 1.2 Thơng số kỹ thuật, tính chất, cơng dụng Thời gian: 1.3 Cách mắc Thời gian: 1.4 Các linh kiện khác loại Thời gian: Tụ điện: Thời gian: 2.1 Cấu tạo, kí hiệu, phân loại Thời gian: 2.2 Thơng số kỹ thuật, tính chất, cơng dụng Thời gian: 2.3 Cách mắc Thời gian: 2.4 Các linh kiện khác loại Thời gian: Cuộn cảm: Thời gian: 3.1 Cấu tạo, kí hiệu, phân loại Thời gian: 3.2 Thơng số kỹ thuật, tính chất, cơng dụng Thời gian: 3.3 Cách mắc Thời gian: 3.4 Các linh kiện khác loại Thời gian: Bài tập chương 1: Thời gian: Chương 2: Linh kiện bán dẫn Thời gian: 29 Mục tiêu: - Khái niệm chất bán dẫn,cơ sở tạo nên linh kiện bán dẫn kỹ thuật - Trình bày cấu tạo, ký hiệu, tính chất, cơng dụng, thông số kỹ thuật loại linh kiện bán dẫn Nội dung chương: Khái niệm chất bán dẫn Thời gian: 1.1 Khái niệm Thời gian: 0,5 1.2 Chất bán dẫn Thời gian: 0,5 1.3 Chất bán dẫn loại P Thời gian: 0,5 1.4 Chất bán dẫn loại N Thời gian: 0,5 Tiếp giáp P-N Điốt Thời gian: Đề cương môn học Linh kiện điện tử 2.1 Tiếp giáp P-N Thời gian: 0,5 2.2 Điốt tiếp mặt 2.3 Các loại Điốt khác Thời gian: 0,5 Thời gian: 2.4 Các mạch ứng dụng dùng điốt Transistor BJT 3.1 Cấu tạo, phân loại 3.2 Nguyên lý làm việc 3.3 Chế độ phân cực, ổn định nhiệt 3.4 Các thông số kỹ thuật Transistor UJT: 4.1 Cấu tạo 4.2 Nguyên lý làm việc 4.3 Ứng dụng Linh kiện nhiều tiếp giáp: 5.1 SCR 5.2 Triắc 5.3 Điăc Transistor Trường (FET): 6.1 JFET 62 MOS FET Bài tập chương 2: Thời gian: Thời gian: 2,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: Thời gian: 0,5 Thời gian: 1,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: 0,5 Thời gian: Thời gian: Thời gian: Thời gian: Thời gian: Thời gian: Thời gian: Thời gian: 10 IV Điều kiện thực môn học: + Vật liệu: - Linh kiện điện tử loại - Giáo trình, tài liệu học tập - Các sơ đồ cấu tạo linh kiện khổ rộng + Dụng cụ, Trang thiết bị: - Bảng, phấn bàn, ghế học tập - Đồng hồ VOM kim số - PC, phần mềm chuyên dùng, Projector V Nội dung phương pháp đánh giá: + Kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm theo yêu cầu sau: Ký hiệu, cấu tạo, nguyên lý tính chất, cách đọc trị số, cách mắc linh kiện thụ động bán dẫn + Kỹ năng: Đánh gía kỹ thực hành theo yêu cầu sau Đề cương môn học Linh kiện điện tử - Nhận dạng, phân biệt linh kiện xác - Xác định thông số kỹ thuật linh kiện + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Đánh giá phong cách học tập thể ở: Nghiêm túc, tập trung, cẩn thận VI Hướng dẫn thực môn học: Phạm vi áp dụng mơn học: - Chương trình mơn học sử dụng để giảng dạy cho trình độ trung cấp - Chương trình dùng để dạy học sinh ngắn hạn (sơ cấp) chuyển đổi nghề Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập môn học: Nội dung biên soạn theo cấu trúc môn học nên cần lưu ý số điểm sau: - Vật liệu, dụng cụ, trang thiết bị tài liệu phát tay phải chuẩn bị đầy đủ trước thực giảng - Thực giảng dạy tốt nơi thực tập phòng học có bàn học rộng - Học sinh chia nhóm để thảo luận nhóm, làm tập, thực hành tham gia xây dựng nội dung học - Cần có bảng tra cứu chân linh kiện, kèm với sơ đồ vẽ lớn để dễ quan sát - Căn vào thực tế nơi đào tạo giáo viên hướng dẫn thay đổi thời lượng nội dung, phải đảm bảo số qui định chương trình Những trọng tâm cần ý: Chương 2: Linh kiện bán dẫn Tài liệu cần tham khảo: - Sổ tay linh kiện điện tử cho người thiết kế mạch - tác giả R.H.WARRING – người dịch KS Đoàn Thanh Huệ - Nhà xuất Thống kê - Giáo trình linh kiện điện tử ứng dụng – tác giả TS Nguyễn Viết Nguyên – Nhà xuất Giáo dục - Kỹ thuật trưyền tập I – Tác giả nguyễn An Ninh – Nhà xuất Công nhân kỹ thuật - Dụng cụ bán dẫn – tác giả Đổ Xuân Thụ – Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp - Kỹ thuật mạch điện tử – tác giả Phạm Xuân Khánh, Bồ Quốc Bảo, Nguyễn Viết Tuyến, Nguyễn Thị Phước Vân – Nhà xuất Giáo dục - Căn điện tử – Tác giả Đổ Thanh Hải – Nhà xuất Thanh niên Đề cương môn học Linh kiện điện tử CHƯƠNG I LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Điện trở (Resistor) 1.1 Khái niệm Kí hiệu Đơn vị 1.1.1 Khái niệm Điện trở linh kiện điện tử thụ động có cơng dụng cản trở dịng điện làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch điện 1.1.2 Kí hiệu Đơn vị R R Hình 1.1 Kí hiệu điện trở Đơn vị: Ohm (Ω) 1KΩ = 103Ω 1MΩ = 106Ω 1.2 Phân loại Điện trở phân loại dựa vào cấu tạo hay dựa vào mục đích sử dụng mà có nhiều loại khác a Về cấu tạo • Điện trở than (carbon resistor) Người ta trộn bột than bột đất sét theo tỉ lệ định trị số khác Sau hỗn hợp đúc thành hình dạng hình trụ Kim loại ép sát hai đầu hai dây hàn vào kim loại, bọc kim loại bên để giữ cấu trúc bên đồng thời chống cọ sát ẩm Ngồi người ta sơn vịng màu biết trị số điện trở Loại điện trở dễ chế tạo, độ tin cậy tốt, rẻ tiền thơng dụng • Điện trở màng kim loại (metal film resistor) Loại điện trở chế tạo theo quy trình kết lắng màng Ni – Cr thân gốm có xẻ rãnh xoắn, sau phủ lớp sơn Điện trở màng kim loại có trị số điện trở ổn định, khoảng điện trở từ 10Ω đến 5MΩ Loại thường dùng mạch dạo động có độ xác tuổi thọ cao, phụ thuộc vào nhiệt độ • Điện trở oxit kim loại (metal oxide resistor) Điện trở chế tạo theo quy trình kết lắng lớp oxit thiếc SiO Loại có độ ổn định nhiệt cao, chống ẩm tốt, công suất danh định từ 0,25W đến 2W Đề cương môn học Linh kiện điện tử Điện trở dây quấn (Wire – round resistor) Làm hợp kim Ni–Cr quấn lõi cách điện sành, sứ Bên phủ lớp nhựa cứng lớp sơn cách điện Để giảm tối thiểu hệ số tự cảm L dây quấn, người ta quấn ½ số vịng dây theo chiều thuận ½ số vịng dây theo chiều nghịch b Về mục đích sử dụng - Điện trở cố định loại điện trở có trị số cố định khơng thay đổi Điện trở có trị số thay đổi được: • Biến trở: loại điện trở có trị số thay đổi (Variable Resistor) • - Hình 1.2 Hình dạng ký hiệu biến trở • Nhiệt điện trở: loại điện trở mà trị số thay đổi theo nhiệt độ (thermistor) Nhiệt trở dương (PTC = Positive Tempera Coefficient) Nhiệt trở âm (NTC = Negative Tempera Coefficient) • VDR (Voltage Dependent Resistor) loại điện trở mà trị số phụ thuộc vào điện áp đặt vào Thường VDR có trị số điện trở giảm điện áp tăng • Điện trở quang (Photoresistor)/ điện trở tùy thuộc ánh sáng (LDR = Light Dependent Resistor) loại điện trở mà trị số phụ thuộc vào ánh sáng chiếu vào CdS LDR Hình 1.3 Hình dạng kí hiệu điện trở quang 1.3 Thông số kỹ thuật a Trị số điện trở: cho biết mức độ cản trở dịng điện điện trở Đơn vị: Ơm (Ω) Đề cương môn học Linh kiện điện tử Bội số thường dùng: 1(KΩ) = 103 (Ω) (MΩ) = 106 (Ω) b Công suất định mức Là công suất tiêu hao điện trở mà chịu đựng thời gian mà không hỏng Đơn vị đo Oát (W) 1.4 Cách mắc điện trở a Mắc nối tiếp R1 R2 I1 Rtd I2 I + + U U Hình 1.4 Điện trở mắc nối tiếp I1: Cường độ dòng điện chạy qua R1 I2: Cường độ dòng điện chạy qua R2 U1: Hiệu điện hai đầu R1 U2: Hiệu điện hai đầu R2 Ta có: I1 = I2 = I U = U1 + U2 Rtd = R1 + R2 Nếu có nhiều điện trở ghép nối tiếp thì: Rtđ = R1 + R2 + … + Rn b Mắc song song I I1 Rtd I2R2 +U I + U Hình 1.5 Điện trở mắc song song I1: Cường độ dòng điện chạy qua R1 I2: Cường độ dòng điện chạy qua R2 U1: Hiệu điện hai đầu R1 U2: Hiệu điện hai đầu R2 Ta có: U1 = U2 = U I = I1 + I2 Đề cương môn học Linh kiện điện tử hay Rtd = Nếu có nhiều điện trở mắc song song với thì: 1.5 Cách đọc trị số điện trở Đọc trị số điện trở theo quy ước vòng màu: Vạch màu thứ tư Vạch màu thứ ba Vạch màu thứ hai Vạch màu thứ Hình 1.6 Điện trở vịng màu • Cách đọc điện trở vịng màu: đọc từ vạch sát mép ngồi quy ước sau Vạch màu thứ nhất: chữ số thứ (a) Vạch màu thứ hai: chữ số thứ hai tương ứng (b) Vạch màu thứ ba: số số đặt sau hai chữ số đầu (hệ số nhân) (c) Vạch màu thứ tư: sai số (d) Bảng quy ước vòng màu: Màu Vòng a,b Vòng c Đen x10 = x1 Nâu x101 = x10 Đỏ x102 = x100 Cam x103 = x1000 Vàng x104 = x10000 Lục x105 = x100000 Lam x106 = x1000000 Tím x107 = x10000000 Xám x108 = x100000000 Trắng x109 = x1000000000 Vàng nhũ x10-1 = x0,1 Nhũ bạc x10-2 = x0,01 Màu thân điện trở -Ví dụ: Đỏ - tím – đỏ - bạc = 2,7K ±10% Đỏ - tím – đỏ - vàng nhũ = 2,7K ±5% Vòng d -±1% ±2% ±3% ±5% ±10% ±20% Đề cương môn học Linh kiện điện tử Đỏ - đỏ - đỏ - vàng nhũ = 2,2K ±5% • Điện trở vòng màu: Lần lượt ký hiệu a,b,c Ý nghĩa vòng màu tương tự loại điện trở vòng màu: vòng a,b trị số tương ứng với màu Vòng c hệ số nhân Sai số xem màu thân điện trở Ví dụ: Đỏ - tím – đỏ =2,7K ± 20% • Điện trở vòng màu: Loại điện trở vòng màu ký hiệu vòng a,b,c,d,e: vòng a,b,c trị số tương ứng với màu, vòng d hệ số nhân, vịng e sai số Ví dụ: Nâu – đen – đen – đen – nâu: 100Ω ± 1% 1.6 Ứng dụng điện trở Điện trở có nhiều ứng dụng lĩnh vực điện điện tử: - Tỏa nhiệt: bếp điện, bàn ủi - Thắp sáng: bóng đèn dây tóc - Hạn dịng - Giảm áp Tụ điện 2.1 Cấu tạo Kí hiệu 2.1.1 Cấu tạo Tụ điện linh kiện có tính tích trữ lượng điện Tụ điện cấu tạo gồm cực kim loại phẳng đặt song song Ở chất điện môi cách điện Vỏ bọc Bản cực kim loại Dây nối Chất điện mơi 2.1.2 Kí hiệu C Sự phóng nạp tụ điện Một tính chất quan trọng tụ điện tính chất phóng nạp tụ , nhờ tính chất mà tụ có khả dẫn điện xoay chiều 2.1.3 Đề cương môn học Linh kiện điện tử * Tụ nạp điện : Như hình ảnh ta thấy , cơng tắc K1 đóng, dịng điện từ nguồn U qua bóng đèn để nạp vào tụ, dịng nạp làm bóng đèn loé sáng, tụ nạp đầy dịng nạp giảm bóng đèn tắt * Tụ phóng điện : Khi tụ nạp đầy, cơng tắc K1 mở, cơng tắc K2 đóng dịng điện từ cực dương (+) tụ phóng qua bóng đền cực âm (-) làm bóng đèn l sáng, tụ phóng hết điện bóng đèn tắt Chú ý: Nếu điện dung tụ lớn bóng đèn loé sáng lâu hay thời gian phóng nạp lâu Nếu nguồn xoay chiều, cực tính nguồn biến thiên liên tục làm đèn sáng liên tục 2.2 Phân loại Tụ điện chia làm loại chính: - Tụ điện có phân cực tính dương âm (tụ có cực) - Tụ khơng phân cực tính (tụ khơng cực) Thơng thường thực tế, người ta phân loại tụ đặt tên cho tụ tùy theo chất điện mơi sau: • Tụ hóa Là loại tụ có phân cực tính dương âm Tụ hóa có cực nhơm, điện mơi lớp oxit nhôm mỏng tạo phương pháp điện phân Điện dung tụ hóa lớn Khi sử dụng phải đặt cực tính dương âm, điện làm việc thường nhỏ 500V 10 Đề cương mơn học Linh kiện điện tử Hình 2.7: Mạch ổn áp dùng diode Zener Trong mạch ổn áp đơn giản điện áp tải U tải = UZ trị số không đổi điện nguồn cung cấp U1 thay đổi • Diode thu quang (photodiode) Diode cảm quang có cấu tạo diode thơng thường vỏ bọc cách điện có phần kính hay thủy tinh suốt để nhận ánh sáng bên chiếu vào mối nối P –N Cấu tạo: Được chế tạo dựa sở bán dẫn P N giống diode thông thường khác Nhưng khác người ta để cửa sổ cho ánh sáng chiếu vào đồng thời bán dẫn Diode quang làm việc chế độ: chế độ nguồn chế độ suất điện động Diode thu quang hoạt động chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có miếng thủy tinh để ánh sáng chiếu vào mối nối P – N, dòng điện ngược qua diode tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode Kí hiệu: Tính chất: Khi bị che tối: điện trở nghịch vô lớn Khi bị chiếu sáng: Điện trở nghịch giảm thấp khoảng vài chục KΩ Điện trở thuận nhỏ khoảng vài trăm Ohm Ứng dụng: Diode quang ứng dụng rộng rãi lĩnh vực điều khiển tự động ngành có ứng dụng kỹ thuật điện tử Ví dụ máy đếm tiền, máy đếm sản phẩm, cửa mở tự động vv… • Diode phát quang LED (Light Emitting Diode) Diode phát quang diode phát sáng có dịng cấp qua Diode phát màu sắc khác Kí hiệu: 21 Đề cương môn học Linh kiện điện tử Tính chất: Led có điện áp phân cực thuận cao diode nắn điện điện áp phân cực ngược thường khơng cao khoảng 1,4 – 2,8V Dịng điện khoảng – 20 mA Ứng dụng: Thường dùng mạch báo hiệu, thị trạng thái mạch báo nguồn, mạch báo âm lượng… • Diode biến dung (Diode Varicap) Diode biến dung diode có điện dung tụ điện, điện dung biến đổi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode Ở hình ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi, điện dung diode thay đổi => làm thay đổi tần số cộng hưởng mạch Diode biến dung sử dụng kênh TV màu, mạch điều chỉnh tần số cộng hưởng điện áp 2.5 Ứng dụng diode a Chỉnh lưu bán kì Hình 2.8: Chỉnh lưu nửa chu kì 22 Đề cương mơn học Linh kiện điện tử a) Sơ đồ mạch điện ; b) Giản đồ dạng sóng Nguyên lý hoạt động sau: Diode Đ diode tiếp mặt, dẫn điện chiều Trong khoảng từ π, nguồn u2 nửa chu kì dương, diode Đ phân cực thuận, dẫn điện, cho dòng điện I chạy qua tải theo chiều từ xuống cuộn thứ cấp biến áp, khép kín mạch điện Trong khoảng từ π π, nguồn u2 đổi chiều sang nửa chu kì âm, diode Đ bị phân cực ngược, khơng dẫn điện, khơng có dòng điện chạy qua tải, điện áp R tải lúc khơng Các chu kì sau tiếp diễn Như vậy, diode Đ đổi điện xoay chiều biến áp thành điện chiều qua tải Nguồn chiều U- sau chỉnh lưu có cực dương (+) ln ln phía Katot diode chỉnh lưu Nhận xét: - Ưu điểm: Mạch đơn giản, dùng điôt - Nhược điểm: Hiệu suất sử dụng biến áp nguồn thấp Dạng sóng có độ gơn sóng lớn nên việc lọc san độ gợn sóng khó khăn => Hiệu kém, thực tế sử dụng b Chỉnh lưu tồn kì • Dùng diode Hình 2.9:Chỉnh lưu hai nửa chu kì a)Sơ đồ mạch điện ; b) Giản đồ dạng sóng Nguyên lý hoạt động sau: - Mạch điện phải dùng diode tiếp mặt Đ Đ2 để luân phiên chỉnh lưu theo nửa chu kì - Cuộn thứ cấp biến áp nguồn phải quấn làm hai nửa cân xứng 23 Đề cương môn học Linh kiện điện tử Hai nửa cuộn thứ cấp cho hai điện áp u 2a u2b có biên độ ngược pha 180° đặt lên hai đầu Anot diode Đ1 Đ2 - Điện áp chiều U- lấy tải có cực dương (+) ln phía Katot diode chỉnh lưu Nhận xét: Ưu điểm: - Mạch điện tương đối đơn giản, dùng điôt - Điện áp chiều U1c lấy có độ gợn sóng nhỏ, tần số gợn sóng 100Hz, dễ lọc, hiệu lọc tốt Nhược điểm: -Biến áp nguồn có cấu tạo phức tạp, cuộn thứ cấp biến áp nguồn phải có hai phần giống - Điôt phải chịu điện áp ngược cao, gấp đôi biên độ điện áp làm việc, (U 2a +U2b) Do đó, chọn dùng điơt phải ý đến điện áp => Thực tế sử dụng • Dùng diode (Mạch chỉnh lưu cầu) Nguyên lý hoạt động sau: - Giả thiết khoảng từ π, nguồn u2 nửa chu kì dương Diode Đ1 Đ3 phân cực thuận, dẫn điện; diode Đ2 Đ4 bị phân cực ngược, khơng dẫn điện (khóa) Dịng điện từ cực dương nguồn chạy qua Đ1, Rtải, Đ3, sau trở cực âm nguồn - Trong khoảng từ π π, nguồn u2 đổi chiều nửa chu kì âm Diode Đ Đ4 dẫn điện, diode Đ1 Đ3 khóa Dịng điện từ cực dương nguồn chạy qua Đ 2, Rtải, Đ4, sau trở cực âm nguồn - Cực tính dương điện áp chiều tải ln phía Katot diode Dạng sóng sau chỉnh lưu hồn tồn giống mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì Nhận xét: - Mạch dùng điôt - Biến áp nguồn không yêu cầu đặc biệt - Điôt chịu điện áp ngược cao 24 Đề cương môn học Linh kiện điện tử - Dạng sóng U có độ gợn sóng nhỏ nên dễ lọc => Hiệu tốt, thực tế dùng phổ biến BÀI 2: TRANSISTOR 25 ... 2.6 Ứng dụng tụ điện Tụ điện sử dụng nhiều kỹ thuật điện điện tử, thiết bị điện tử, tụ điện linh kiện thiếu được, mạch điện tụ có cơng dụng định truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo... nguyên tử P liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hóa trị Lúc nguyên tử P có điện tử (4e) tham gia liên kết dư điện tử => trở thành điện tử tự Như vậy: Chất bán dẫn thừa điện tử mang điện. .. học Linh kiện điện tử CHƯƠNG I LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Điện trở (Resistor) 1.1 Khái niệm Kí hiệu Đơn vị 1.1.1 Khái niệm Điện trở linh kiện điện tử thụ động có cơng dụng cản trở dịng điện làm số chức