Chương 3
CUỘN CẢM
(INDUCTOR)
Khái niệm:
- Cuộn cảm là một loại linh kiện điện tử thụ động, thường dùng trong mạch điện có dòng điện biến đổi theo thời gian (như các mạch điện xoay chiều).
- Cuộn cảm có tác dụng lưu trữ năng lượng ở dạng từ năng (năng lượng của từ trường tạo ra bởi cuộn cảm khi dòng điện đi qua), và làm dòng điện bị trễ pha so với điện áp một góc bằng 90°.
- Cuộn cảm được đặc trưng bằng độ tự cảm, đo trong hệ đo lường quốc tế theo đơn vị
Henri.
- Cuộn cảm có độ tự cảm càng cao thì càng tạo ra từ trường mạnh và dự trữ nhiều năng lượng.
- Cuộn cảm là một loại linh kiện điện tử chỉ dẫn điện ở tần số thấp. - Ký hiệu cuộn cảm là L, đơn vị là Henri (H).
Đặc tính của cuộn cảm: Khi dòng điện một chiều đi qua thì cuộn dây đóng vai trò như một dây dẫn bình thường. Nhưng khi dòng điện xoay chiều đi qua thì cuộn dây sẽ cản điện. Đối với dòng điện xoay chiều càng cao thì cuộn dây cản điện càng nhiều. Khả năng cản điện xoay chiều của cuộn dây được đánh giá thông một đại lượng gọi là cảm kháng XL.
Công thức tính cảm kháng: Trong đó: XL: là cảm kháng của cuộn dây. f : là tần số của dòng diện. L : là độ tự cảm của cuộn dây. 28
Các kiểu ghép cuộn dây: Ghép nối tiếp: Ví dụ: Ghép song song: Ví dụ: 29
Hình dạng các loại cuộn dây:
Chương 4
DIODE
Khái niệm:
Diode là loại linh kiện điện tử tích cực, có chức năng chỉnh lưu. Khi diode dẫn điện, diode chỉ cho dòng điện chạy theo một chiều từ cực dương của diode đến cực âm của diode.
Diode là từ nghép mang nghĩa "hai điện cực", với di là hai, và ode bắt nguồn từelectrode, có nghĩa là điện cực.
Chất bán dẫn: (tiếng Anh: Semiconductor) là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn
điện ở nhiệt độ phòng. Gọi là "bán dẫn" (chữ "bán" theo nghĩa Hán Việt có nghĩa là một nửa), có nghĩa là có thể dẫn điện ở một điều kiện nào đó, hoặc ở một điều kiện khác sẽ
không dẫn điện.
Có đến 40 chất quặng có thể chế biến thành chất bán dẫn loại P (Positive: dương) mang
điện tích dương hoặc loại N (Negative: âm) mang điện tích âm, nhưng hai chất thông dụng nhất là Germanium (Ge) và Silicon (Si).
Cấu tạo:
Gồm 2 miếng bán dẫn loại P và loại N tiếp xúc với nhau tạo nên mối nối P-N.
Diode có 2 chân: một chân nối với bán dẫn loại P được gọi là Anode (A), một chân nối với bán dẫn loại N là Cathode (K).
Ký hiệu của diode trong mạch điện:
Phân cực cho Diode
Diodephân cực thuận:
Khi cực dương của nguồn điện nối vào Anode, cực âm của nguồn điện nối với Cathode thì diode được phân cực thuận. Trong trường hợp này, điện trở của mối nối P-N rất nhỏ nên
diode dẫn điện. Tuy nhiên muốn cho diode dẫn điện thì điện áp Vdc đặt trên hai đầu diode phải lớn hơn điện thế ngưỡng Vγ diode.
Diode làm bằng Silic: Vγ= 0.4V → 0.7V. Diode làm bằng Germani: Vγ= 0.1V → 0.2V.
Diode phân cực nghịch:
Khi cực dương của nguồn điện nối vào Cathode, cực âm của nguồn điện nối với Anode thì diode được phân cực nghịch. Trong trường hợp này, điện trở của mối nối P-N rất lớn nên diode không dẫn điện, chỉ có một dòng điện rất nhỏđi từ K → A gọi là dòng rỉIS.
Phân loại Diode:
Diode bán dẫn hay diode chỉnh lưu: cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic và Gecmani có pha thêm một số chất để tăng thêm electron tự do. Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu dòng
điện. Nghĩa là nó dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều.
Mạch chỉnh lưu một bán kì:
Một mạch chỉnh lưu một bán kì chỉ cho một nửa trong chu kì dương hoặc âm có thể dễ dàng
đi ngang qua diode, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt của diode. Vì chỉ có một nửa chu kì được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu một bán kì có hiệu suất truyền công suất rất thấp. Mạch chỉnh lưu bán kì có thể lắp bằng chỉ một diode bán dẫn trong các mạch nguồn một pha.
Mạch chỉnh lưu toàn kì dùng 2 diode:
Bộ chỉnh lưu toàn kì biến đổi cả 2 nửa chu kì thành một điện áp đầu ra có một chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kì âm (hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều. Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thành một điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh.
Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 diode nối đấu lưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với-cathode)có thể thành một mạch chỉnh lưu toàn sóng.
Mạch chỉnh lưu toàn kì dùng 4 diode:
Mạch chỉnh lưu toàn kì biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó, nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4diode thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng.
Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 diode để chỉnh lưu. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 diode. Các diode dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu.
hoặc
Diode giao hoán: Diode có tính chất chỉnh lưu nhưng hoạt động ở tần số cao. Thường được chế tạo bằng chất bán dẫn Ge.
Ứng dụng: Tách sóng ( cao tần, trong Radio, TV,…); Mạch xén, hạn chế biên độ; mạch ghim áp, nâng áp; mạch chỉnh dạng tín hiệu; mạch xung, mạch số;…
Diode Schottky:Ở tần số thấp, diode thông thường có thể dễ dàng khóa lại (ngưng dẫn) khi chiều phân cực thay đổi từ thuận sang nghịch, nhưng khi tần số tăng đến một ngưỡng nào
đó, sự ngưng dẫn không thể đủ nhanh để ngăn chặn dòng điện suốt một phần của bán kì ngược. Diode Schottky khắc phục được hiện tượng này.
Diode Zenner: còn gọi là "Diode đánh thủng", là loại diode được chế tạo tối ưu để hoạt
động tốt trong miền đánh thủng. Đây là cốt lõi của mạch ổn áp.
Diode phát quang: hay còn gọi là LED (Light Emitting Diode) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như diode bán dẫn, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.
Diode quang (photodiode): là loại nhạy với ánh sáng, có thể biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện.
Diode biến dung (varicap): Có tính chất đặc biệt, đó là khi phận cực nghịch, diode giống như một tụ điện. Loại này được dùng nhiều cho máy thu hình, máy thu sóng FM và nhiều thiết bị truyền thông khác.
Diode ổn định dòng điện: là loại diode hoạt động ngược với diode Zener. Trong mạch
điện, diode này có tác dụng duy trì dòng điện không đổi.
Diode step-recovery: Ở bán kì dương, diode này dẫn điện như loại diode Silic thông thường, nhưng sang bán kì âm, dòng điện ngược có thể tồn tại một lúc do có lưu trữ điện tích, sau đó dòng điện ngược đột ngột giảm xuống còn 0.
Diode ngược: Là loại diode có khả năng dẫn điện theo hai chiều, nhưng chiều nghịch tốt hơn chiều thuận.
Diode xuyên hầm: Nếu tăng nồng độ tạp chất của diode ngược, có thể làm cho hiện tượng
đánh thủng xảy ra ở 0V. Hơn nữa, nồng độ tạp chất sẽ làm biến dạng đường cong thuận chiều, diode đó gọi là Diode xuyên hầm.
Chương 5