Loại này dựng phỏt sỏng đủ màu (đỏ,vàng, xanh), được ứng dụng ở mỏy tăng õm, caset, bỏo mở nguồn ở cỏc thiết bị điện tử, vi tớnh...Cực P thường được nối với chõn dài, cực N npối với chõn ngắn.
Hỡnh dạng thực tế của điốt thu sỏng:
Xỏc định cực tớnh, chất lượng của cỏc điụt: ổn ỏp, biến dung, tunen, quang điện
Xỏc định cực tớnh của cỏc loại điụt: ổn ỏp, biến dung, tunen, quang điện: tương tự như điụt thường.
Dựng VOM, DDM ở thang đo R1 ta lợi dụng nguồn pin trong đồng hồ để phõn cực cho điụt ta tiến hành đo 2 lần cú đảo que đo, ta cú 2 trị số điện trở đú là Rth (khi điụt được phõn cực thuận) và Rng (Khi điụt phõn cực nghịch). Với trương hợp cú Rth thỡ que đen của đồng hồ là cực anốt (nếu đồng hồ cú cực dương nguồn pin trong đồng hồ là que õm của VOM) cực cũn lại là ca tốt.
Đối với LED thỡ catốt của LED: Nằm ở chõn ngắn
Phớa vỏ bị cắt xộn
Điều quan trọng khi sử dụng LED luụn luụn với một điện trở mắc nối tiếp. Xỏc định chất lượng điụt(kiểm tra điụt tốt xấu):
Dựng VOM ở thang đo R1 hoặc R10 ta tiến hành đo hai lần cú đảo que đo: Nếu quan sỏt thấy kim đồng hồ một lần lờn hết kim và một lần kim khụng lờn thỡ điụt cũn tốt.
Nếu quan sỏt thấy kim đồng hồ một lần lờn hết kim và một lần lờn khoảng 1/3 vạch chia thỡ điụt bị rỉ.
Nếu quan sỏt thấy kim đồng hồ một lờn mỳt kim với cả hai lần đổi que đo thỡ điụt bị đỏnh thủng.
Nếu quan sỏt thấy kim đồng hồ nằm im ở cả hai lần đổi que đo thỡ điụt bị đứt. Kiểm tra điụt quang: Ta cũng đo giống như điụt thường, nhưng nhớ đưa ra ngoài ỏnh sỏng hoặc rọi ỏnh sỏng vào thỡ mới đủ điều kiện để điụt quang hoạt động.
Thực hành tại xưởng theo nhúm từ 2 đến 3 người:
Thực hành nhận dạng cỏc loại điốt đặc biệt bằng quan sỏt mó chữ, hỡnh dạng thực tế của cỏc điốt từ cỏc điốt đơn lẻ và cỏc điốt trờn cỏc bo mạch thực tế (điốt trong cỏc bộ nguồn cú ổn ỏp, mỏy tăng õm, mỏy thu...).
Thực hành xỏc định cực tớnh, chất lượng cỏc loại điốt đặc biệt
Thảo luận nhúm về: nhận dạng, xỏc định cực tớnh và chất lượng của cỏc điốt đặc biệt .
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP:
Bài 4.1: Trỡnh bày cấu tạo và kớ hiệu quy ước của cỏc điốt ổn ỏp, biến dung.
Bài 4.2: Trỡnh bày cấu tạo và kớ hiệu quy ước của điốt tu nen
Bài 4.3: Trỡnh bày cấu tạo và kớ hiệu quy ước của điốt phỏt sỏng và thu sỏng.
Bài 4.4: Trỡnh bày nguyờn lý hoạt động, cỏc tham số cơ bản, cụng dụng của điốt ổn ỏp.
Bài 4.5: Đặc tuyến Von - Ampe của điốt tunen cú những đặc điểm nào khỏc với điốt thụng thường
Bài 4.6: Trỡnh bày cỏc tớnh chất cơ bản của điốt biến dung và lĩnh vực ứng dụng
Bài 4.7: Trỡnh bày cỏch xỏc định cỏc cực của điốt phỏt sỏng và thu sỏng
Bài 4.8: Trỡnh bày phương phỏp xỏc định chất lượng điốt ổn ỏp biến dung, tu nen.
Bài 4.9: Điốt ổn ỏp dựng để: a. Nắn điện
b. Khuếch đại
c. Tạo bộ ổn định điện ỏp
d. Tự động điều chỉnh của cỏc mạch điều hưởng
Bài 4.10: Điốt biến dung dựng để: Tỏch súng
Tạo dao động siờu cao tần
Điều chỉnh điện dung trong cỏc mạch cộng hưởng Làm chuyễn mạch ỏnh sỏng
Bài 4.11: Điốt đường hầm cú cỏc đặc tớnh:
a. Đặc tuyến von - ampe khụng phụ thuộc vào nhiệt độ b. Đặc tuyến biểu lộ cú trị số điện trở õm
c. Đặc tuyến von - ampe cú dạng hỡnh chữ S
Bài 4.12*: Mạch điện ổn ỏp bằng điốt zene. Vỡ sao người ta gọi mạch ổn định điện ỏp bằng điốt zene là mạch ổn ỏp tham số ?
Hỡnh 2.20
Bài 4.13*: Tỡm một vaỡ ứng dụng thực tế của điốt quang.
GỢI í TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Bài 4.12*: Dz Uv R Ur Dz Uv R Ur
Người ta gọi mạch ổn ỏp bằng điốt zene là mạch ổn ỏp tham số là vỡ: Hệ số ổn định của mạch phụ thuộc vào tham số của điốt zene. Nghĩa là phụ thuộc vào điện trở vi phõn của điốt zene ri =
iz uz
, ri càng nhỏ thỡ ổn ỏp càng tốt.
Bài 4.13*. Một vài ứng dụng thực tế của điốt quang.
Điốt quang chủ yếu dựng làm cỏc dụng cụ hiển thị, vớ dụ người ta ghộp cỏc điốt quang thành điốt bảy đoạn để làm bộ hiển thị số. Tất cả cỏc số từ 0 đến 9 đều cú thể hiển thị được bằng cỏch cho dũng điện đi qua cỏc điốt thớch hợp.
Điốt quang cũn được dựng trong cỏc thiết bị đo lường, tớnh toỏn để hiển thị trực tiếp số và chữ.
Yờu cầu đỏnh gia kết quả học tập
Yờu cầu về học tập cỏ nhõn:
ễn tập cỏc kiến thức của cỏc mụ đun và mụn học đó học trước đõy cú liờn quan đến bài học để hiểu sõu sắc bài học và làm được cỏc bài tập.
- Tự đỏnh giỏ năng lực tiếp thu kiến thức thụng qua việc trả lời đỳng cỏc cõu hỏi trờn tổng số cỏc cõu hỏi đó trả lời và làm đỳng cỏc bài tập trờn tổng số cỏc bài tập đó làm.
Tự học cỏ nhõn:
Làm cỏc bài tập.về định nghĩa, tớnh chất của chất bỏn dẫn ; cấu tạo kớ hiệu quy ước của điốt
Làm cỏc bài tập về nguyờn lý hoạt động và ứng dụng của điốt Làm cỏc bài tập về nhận dạng, cực tớnh và chất lượng điốt.
2. Transistor BJT
2.1. Cấu tạo và phõn loại
Transistor gồm ba lớp bỏn dẫn ghộp với nhau hỡnh thành hai mối tiếp giỏp P-N, nếu ghộp theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghộp theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau.
Hỡnh 2.21: Cấu tạo bờn trong Transistor
Ba lớp bỏn dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base), lớp bỏn dẫn B rất mỏng và cú nồng độ tạp chất thấp.
Hai lớp bỏn dẫn bờn ngoài được nối ra thành cực phỏt (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực gúp (Collector) viết tắt là C, vựng bỏn dẫn E và C cú cựng loại bỏn dẫn (loại N hay P) nhưng cú kớch thước và nồng độ tạp chất khỏc nhau nờn khụng hoỏn vị cho nhau được.
2.2. Nguyờn lý làm việc
Xột hoạt động của Transistor NPN.
Hỡnh 2.22: Nguyờn lý hoạt động của tranistor NPN Mạch khảo sỏt về nguyờn tắc hoạt động của transistor NPN
Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đú (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E.
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua cụng tắc và trở hạn dũng vào hai cực B và E , trong đú cực (+) vào chõn B, cực (-) vào chõn E.
Khi cụng tắc mở, ta thấy rằng, mặc dự hai cực C và E đó được cấp điện nhưng vẫn khụng cú dũng điện chạy qua mối C E (lỳc này dũng IC = 0)
Khi cụng tắc đúng, mối P-N được phõn cực thuận do đú cú một dũng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cụng tắc => qua R hạn dũng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dũng IB.
Ngay khi dũng IB xuất hiện => lập tức cũng cú dũng IC chạy qua mối CE làm búng đốn phỏt sỏng, và dũng IC mạnh gấp nhiều lần dũng IB.
Như vậy rừ ràng dũng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dũng IB và phụ thuộc theo một cụng thức.
IC = β.IB
Trong đú: IC là dũng chạy qua mối CE IB là dũng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Giải thớch: Khi cú điện ỏp UCE nhưng cỏc điện tử và lỗ trống khụng thể vượt qua mối tiếp giỏp P-N để tạo thành dũng điện, khi xuất hiện dũng IBE do lớp bỏn dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vỡ vậy số điện tử tự do từ lớp bỏn dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giỏp sang lớp bỏn dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số cỏc điện tử đú thế vào lỗ trống tạo thành dũng IB cũn phần lớn số điện tử bị hỳt về phớa cực C dưới tỏc dụng của điện ỏp UCE => tạo thành dũng ICE chạy qua Transistor.
* Xột hoạt động của Transistor PNP:
Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tớnh của cỏc nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dũng IC đi từ E sang C cũn dũng IB đi từ E sang B.
2.3. Chế độ phõn cực và ổn định nhiệt 2.3.1. Cỏch mắc Bazơ chung (CB)
Tớn hiệu vào hai cực E- B, tớn hiệu ra lấy trờn hai cực C - B, cực B chung cho cả tớn hiệu vào và tớn hiệu ra. Cực B đấu mỏt với tớn hiệu xoay chiều. Cỏch mắc sơ đồ CB được minh hoạ trờn Hỡnh 3.18.
Trờn hỡnh vẽ mũi tờn chỉ chiều của dũng điện trờn cỏc cực của tranzito. Để thấy rỏ quan hệ giữa 3 cực của tranzito trong cỏch mắc CB người ta dựng hai đặc tuyến: đặc tuyến vào và đặc tuyến ra. Đặc tuyến vào cho Hỡnh 5.16.a mụ tả quan hệ giữa dũng vào IE với điện ỏp vào UBE, ứng với cỏc giỏ trị khỏc nhau của điện ỏp ra UCB.
a. Tranzito PNP; b. Tranzito NPN Hỡnh 2.23: Sơ đồ cỏch mắc CB
Đặc tuyến ra (Hỡnh 3.19) mụ tả quan hệ giữa dũng điện IC với điện ỏp ra UCB ứng với cỏc giỏ trị khỏc nhau của dũng điện vào IE. Trờn đặc tuyến này được chia làm 3 vựng: vựng tớch cực, vựng cắt, vựng bóo hoà.
a. Đặc tuyến vào; b. Đặc tuyến ra Hỡnh 2.24: Đặc tuyến của cỏch mắc CB
Vựng tớch cực được dựng để khuếch đại tớn hiệu (nờn cũn được gọi là vựng khuếch đại), trong vựng tớch cực chuyển tiếp emitơ được phõn cực thuận, chuyển tiếp colectơ được phõn cực ngược. Ở phần thấp nhất của vựng tớch cực (đường IE = 0), dũng IC là dũng bóo hoà ngược, dũng ICO rất nhỏ cỡ ( A) và thường được kớ hiệu thay cho ICBO
(Hỡnh 2.25)
Khi tranzito hoạt động trong vựng tớch cực cú quan hệ gần đỳng IE = IC. Vựng cắt là vựng mà ở đú dũng IC = 0. Trong vựng cắt chuyển tiếp emitơ và colectơ đều phõn cực ngược.
Vựng bóo hoà là vựng ở bờn trỏi đường UCB = 0 trờn đặc tuyến ra. Trong vựng bóo hoà chuyển tiếp emitơ và colectơ đều phõn cực thuận.
2.3.2. Cỏch mắc Emitơ chung (CE):
Tớn hiệu vào hai cực B - E, tớn hiệu ra lấy trờn hai cực C - E, cực E chung cho cả tớn hiệu vào và tớn hiệu ra. Cực E đấu mỏt với tớn hiệu xoay chiều.
a. Tranzito NPN; b. Tranzito PNP Hỡnh 2.26: Sơ đồ cỏch mắc CE
Trong cỏch mắc CE, đặc tuyến ra là quan hệ giữa dũng IC và điện ỏp ra UCE, ứng với khoảng giỏ trị của dũng vào IB. Đặc tuyến vào là quan hệ giữa dũng vào IB và điện ỏp vào UBE,ứng với khoảng giỏ trị của điện ỏp ra UCE.
Chỳ ý rằng trờn hỡnh 3.21, độ lớn của IB khoảng A, cũn độ lớn của IC cở mA.Vựng tớch cực của cỏch mắc CE là miền ở bờn phải của nột đứt UCEbh và phớa trờn đờng IB = 0.
a. Đặc tuyến vào ; b. Đặc tuyến ra Hỡnh 2.27: Đặc tuyến của cỏch mắc CE
Vựng phớa trỏi đường UCEbh là vựng bóo hoà. Vựng cắt là vựng ở phớa dới đờng IB = 0.
Trong vựng tớch cực chuyển tiếp emitơ được phõn cực thuận, chuyển tiếp colectơ được phõn cực ngược, vựng này được dựng để khuếch đại điện ỏp, dũng điện hoặc cụng suất. Theo đặc tuyến Hỡnh 3.21 b khi IB = 0 thỡ dũng IC ± 0. điều này được giói thớch như
sau:
(3.1)
+ Hệ số :
Trong chế độ một chiều, để đỏnh giỏ khả năng điều khiển của dũng IB đối với dũng IC, người ta định nghĩa hệ số đại dũng điện :
2.3.3. Cỏch mắc colectơ chung (CC):
Tớn hiệu vào hai cực B - C, tớn hiệu ra lấy trờn hai cực E - C. Cực C đấu mass với tớn hiệu xoay chiều. Sơ đồ cỏch mắc CC được cho trờn Hỡnh 5.10
a. Tranzito NPN; b. Tranzito PNP Hỡnh 2.29: Sơ đồ cỏch mắc CC
Đặc tuyến vào và đặc tuyến ra của cỏch mắc CC tơng tự nh cỏch mắc CE, bằng cỏch thay IC bởi IE, UCE bởi UEC.
2.4. Cỏc tham số cơ bản và tham số tới hạn của Tranzito:
Khi sử dụng tranzito cần lưu ý cỏc tham số của nú. cỏc tham số này đều cú ghi trong sổ tay tra cứu. Sau đõy là cỏc tham số chớnh:
Dũng gúp lớn nhất cho phộp (ICm)): nếu dũng gúp một chiều vợt quỏ trị số cho phộp thỡ tranzito cú thể bị hỏng.
Điện ỏp gúp lớn nhất cho phộp (Ucm): cả hai điện ỏp UCE và U CB đều phải dưới mức cho phộp, nếu vợt quỏ thỡ tranzito cú thể bị hỏng.
Cụng suất tiờu tỏn tối đa cho phộp (Ptt)) là mức cụng suất lớn nhất tiờu tỏn ở tiếp giỏp gốc – gúp trong một thời gian dài mà tranzito vẫn làm việc bỡnh thường.
Hệ số khuếch đại dũng điện ỏ (mạch gốc chung) hay ũ (mạch phỏt chung): ỏ hay ũ càng lớn thỡ khả năng khuếch đại tớn hiệu của nú càng lớn.
Tần số cắt fC là tần số khi tranzito làm việc thỡ hệ số khuếch đại dũng điện của nú giảm đi 0,7 lần trị số lỳc nú làm việc ở tần số thấp. Ở tần số cao hơn thỡ hệ số khuếch đại dũng điện càng giảm nhanh. Người ta cũn xỏc định tần số tới hạn fT là tần số mà hệ số khuếch đại dũng điện ũ của tranzito cũn bằng 1.
Dũng gúp ngược hay dũng dũ ICo; là dũng gúp khi mạch vào hở mạch, đối với mạch gốc chung ta cú dũng ICo (tức là ICbo). Với mạch phỏt chung ta cú ICe. Dũng này càng nhỏ thỡ tranzito càng tốt, tranzito silic cú dũng dũ nhỏ rất nhiều so với tranzito gecmani.
- Giới hạn nhiệt độ làm việc: nhiệt độ càng tăng thỡ ICo tăng, ICm, UCm, Ptt đều giảm và tranzito làm việc khụng ổn định. Do đú, phải cú giới hạn nhiệt độ của tranzito. Tranzito chế tạo bằng silớc cú giới hạn nhiệt độ làm việc cao hơn tranzito chế tạo bằng gecmani.
Hệ số tạp õm: Hệ số tạp õm của cỏc loại tranzito đều cú ghi trong sổ tay và tớnh theo dB. Tranzito cú hệ số tạp õm càng nhỏ thỡ trị số dB càng lớn.
Hỡnh 2.30: Vựng hoạt động của tranzitor
Đối với mỗi tranzito cú một vựng làm việc trờn đặc tuyến ra, nếu tranzito hoạt động trong vựng này sẽ cú tỷ lệ tớn hiệu ra trờn tớn hiệu vào là lớn nhất với độ mộo nhỏ nhất. Vựng này sẽ bị giới hạn bởi một vài tham số như dũng IC lớn nhất ICmax (đối với cỏch mắc CE).
Với tranzito cú đặc tuyến ra như Hỡnh 3.23 cú ICmax = 50 mA, UCemax = 20 V. Đường UCEbh trờn đặc tuyến là giỏ trị nhỏ nhất của UCE, thụng thường UCEbh = 0,3 V.
Cụng suất tiờu hao lớn nhất được định nghĩa: PCmax = UCE. IC
Với tranzito cho trờn Hỡnh 5.22 thỡ PCmax = 300mW.
Vớ dụ, chọn IC = ICmax = 50mA suy ra UCE = 6 V. Chọn UCE = UCemax = 20V, suy ra IC = 15mA. Nếu chọn IC nằm giữa hai khoảng trờn, IC = 25mA thỡ UCE = 12V. Với 3 điểm trờn ta cú thể vẽ được đường cong cụng suất (cú thể lấy thờm cỏc điểm khỏc).
Như vậy, vựng hoạt động của tranzito bị giới hạn bởi cỏc tham số: ICEO IC ICmax UCEbh UCE UCEmax UCE. IC PCmax Chỳ ý với cỏch mắc CB thỡ PCmax = UCB. IC 2.5. Thực hành nhận dạng và đo transistor 2.5.1. Thực hành nhận dạng transistor Hỡnh 2.31: Hỡnh dỏng transistor thực tế
* Hiện nay trờn thị trường cú nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thụng dụng nhất là cỏc transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc.
Transistor NhậtB: Thường ký hiệu là A..., B..., C..., D... Vớ dụ A564, B733, C828, D1555 trong đú cỏc Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP cũn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. cỏc Transistor A và C thường cú cụng xuất nhỏ và tần số làm việc cao cũn cỏc Transistor B và D thường cú cụng xuất lớn và tần số