tinh thể lỏng.
Mỗi led là một đoạn. Khi mỗi đoạn chiếu sáng thì một phần của chữ số (hệ thập phân hoặc thập lục phân) sẽ được hiển thị. Đôi khi có thêm led thứ 8 để biểu thị dấu thập phân khi có nhiều led 7 đoạn nối với nhau để hiển thị các số lớn hơn 10.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Mỗi đèn led 7 đoạn có chân đưa ra khỏi hộp hình vuông. Mỗi một chân sẽ được gán cho một chữ cái từ a đến g tương ứng với mỗi led. Những chân khác được nối lại với nhau thành một chân chung.
Như vậy bằng cách phân cực thuận (forward biasing) các chân của led theo một thứ tự cụ thể, một số đoạn sẽ sáng và một số đoạn khác không sáng cho phép hiển thị ký tự mong muốn. Điều này cho phép chúng ta hiển thị các số thập phân từ 0 đến 9 trên cùng một led 7 đoạn.
Chân chung được sử dụng để phân loại led 7 đoạn. Vì đèn led có 2 chân, 1 chân là anode và 1 chân là cathode nên có 2 loại led 7 đoạn là cathode chung (CC) và anode chung (CA).
Sự khác nhau giữa 2 loại có thể thấy ngay ở tên gọi của nó. Loại CC là các chân cathode được nối chung với nhau. Còn loại CA là các chân anode được nối chung với nhau. Cách chiếu sáng mỗi loại như sau:
Loại CC (common cathode): Tất cả các chân cathode được nối với nhau và nối đất, hay logic là 0. Mỗi phân đoạn được chiếu sáng bằng cách sử dụng điện trở đặt tín hiệu logic 1 (hay mức cao) để phân cực thuận từng cực anode (từ a đến g).
Loại CA (common anode): Tất cả các chân anode được nối với nhau với logic là 1. Mỗi phân đoạn được chiếu sáng bằng cách sử dụng điện trở tín hiệu logic 0 (hay low) vào các cực cathode (từ a đến g).
Nói chung loại CA phổ biến hơn trong 2 loại. Loại CA không thay thế được cho loại CC trong mạch điện, và ngược lại vì cách nối đèn led bị đảo ngược.
Tùy vào chữ số thập phân nào được hiển thị mà một bộ đèn led cụ thể sẽ được phân cực thuận. Ví dụ để hiển thị chữ số 0, cần phải chiếu sáng 6 đoạn tương ứng là a, b, c, d, e và f. Như vậy các số từ 0 đến 9 có thể hiển thị bằng 1 led 7 đoạn như hình bên dưới.
4. Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của Transistor quang.
Cấu tạo, ký hiệu
Cấu tạo và ký hiệu transistor quang
Về cấu tạo transistor quang coi như một diode quang. Về mặt cấu tạo, transistor quang cũng giống như transistor thường nhưng cực B để hở. Transistor quang có một thấu kính trong suốt để tập trung ánh sáng vào nối P-N giữa thu và nền.
Nguyên lý làm việc
Khi cực B để hở, nối BE được phân cực thuận chút ít do các dòng điện rỉ (điện thế VBE lúc đó khoảng vài chục mV ở transistor Si) và BC được phân cực nghịch nên transistor ở vùng tác động.
Vì nối CB được phân cực nghịch nên có dòng rỉ Ico chạy giữa cực C và cực B. Vì cực B bỏ trống, BE được phân cực thuận chút ít nên dòng điện cực thu là Ico(1+β). Đây là dòng tối của quang transistor.
Nguyên lý hoạt động của transistor quang
Khi có ánh sáng chiếu vào mối nối thu nền thì sự xuất hiện của các cặp điện tử và lỗ trống như trong quang diod làm phát sinh một dòng điện Iλ do ánh sáng nên dòng điện thu trở thành:
IC = (β+1)(Ico+Iλ)
Như vậy, trong quang transistor, cả dòng tối lẫn dòng chiếu sáng đều được nhân lên (β+1) lần so với quang diod nên dễ dàng sử dụng hơn.
Đo, kiểm tra transistor quang
Sử dụng đồng hồ vạn năng chỉ thị kim (VOM)
TT Nội dung
công việc
Dụng cụ, thiết bị,
vật tư
Thao tác Kết luận Yêu cầu kĩ thuật
Bước 1 Chuẩn bị Đồng hồ đo VOM Chuyển đồng hồ về thang đo Ω Chuyển đúng thang đo(X1 hoặc X10). Bước 2 Tiến hành đo Đồng hồ đo VOM - Cố định transistor quang
-Đặt que đen vào cực C, que đỏ vào cực E
- Cố định chắc chắn - Thực hiên đo hai cực của Transistor quang có đảo chiều que đo đồng hồ Bước 4 Xác định chất lượng - Đồng hồ VOM - Nguồn sáng
Thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào Transistor quang. Quan sát giá trị điện trở
Nếu giá trị điện trở thay đổi thì transistor quang
còn tốt
- Nguồn sáng đúng với loại transistor quang
- Chiếu nguồn sáng vào toàn bộ bề mặt transistor quang. Nếu giá trị điện
trở không thay đổi thì transistor quang còn hỏng Sử dụng đồng hồ vạn năng chỉ thị số (DVOM) TT Nội dung công việc Dụng cụ, thiết bị, vật tư
Thao tác Kết luận Yêu cầu kĩ thuật
Bước 1 Chuẩn bị Đồng hồ đo DVOM Chuyển đồng hồ về thang đo “ ” Chuyển đúng thang đo“ ”
Bước 2 Tiến hành đo Đồng hồ đo DVOM - Cố định diode quang -Đặt que đỏ vào cực C, que đen vào cực E
- Cố định chắc chắn - Thực hiên đo hai cực của Transistor quang có đảo chiều que đo đồng hồ Bước 4 Xác định chất lượng Đồng hồ đo DVOM
Đồng hồ thay đổi giá trị khi thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào Transistor
Transistor quang còn tốt
Xác định đúng chất lượng của Transistor quang
Đồng hồ không thay đổi giá trị khi thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào Transistor quang Transistor quang hỏng Đặc điểm, ứng dụng
Trong mạch đóng relay, khi quang transistor được chiếu sáng nó dẫn điện làm T1 thông, Relais hoạt động. Ngược lại trong mạch tắt relay, ở trạng thái thường trực quang transistor không được chiếu sáng nên quang transistor ngưng và T1 luôn thông, Relay ở trạng thái đóng. Khi được chiếu sáng, quang transistor dẫn mạnh làm T1 ngưng, Relay không hoạt động (ở trạng thái tắt).
Các mạch ứng dụng quang transistor
5. Laser bán dẫn.
Lịch sử chế tạo LASER bán dẫn
- Năm 1963, Nikolay Basov và cộng sự đã sản xuất được LASER bán dẫn đầu tiên được chế tạo từ GaAs ở Liên Xô.
- Ngay sau thành tựu này, với nhiệm vụ làm nguồn bơm cho LASER rắn thông thường, LASER bán dẫn đã thay thế cho các nguồn bơm phức tạp và tốn kém khác.
- Hiện nay các nhà khoa học Mỹ đang nghiên cứu LASER bán dẫn hồng ngoại mô hình nhỏ.
- Năm 1960, Herbert Nelson tại phòng thí nghiệm RCA đã có thể chế tạo các lớp tiếp xúc dị thể dùng trong LASER bán dẫn.
- LASER là viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức.
Các loại laser bán dẫn:
-Laser rắn: thường hoạt động với một tần số hay một vài tần số. Môi trường hoạt tính là chất rắn.
Ví dụ: Laser Ruby
-Laser lỏng: hoạt động với một tần số hay nhiều tần số phụ thuộc vào dung môi và nguồn bơm. Môi trường hoạt tính là chất lỏng, các dung dịch thuốc nhuộm màu.
-Laser khí: có vùng bước sóng phát từ vùng tử ngoại đến hồng ngoại. Môi trường hoạt tính là chất khí.
-Laser bán dẫn được cấu trúc từ các lớp tiếp xúc p-n. Bức xạ của nó có thể biến thiên và điều khiển một cách liên tục được.
Ví dụ: Laser GaAs
Một vài đặc tính nổi bật của LASER bán dẫn:
+ Ưu điểm:
- Gọn nhẹ (toàn bộ cấu trúc LASER chỉ vài milimet khối) mà có độ tin cậy rất cao.
- Độ bền cơ học cao, hiệu suất cao, công suất tiêu thụ nhỏ, khả năng điều biến tần số cao, giá thành tương đối thấp.
+ Nhược điểm:
- Quang phổ của LASER bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất. - Khó chế tạo LASER có công suất xung lớn, tính đơn sắc, tính song song kém hơn các loại LASER khác.
Cấu tạo
- Một Laser bán dẫn có cấu tạo là một tiếp xúc p-n có dạng hình hộp chữ nhật
- Chiều dài BCH cỡ 0.5-1mm, chiều cao cỡ 0.05-0.1mm, bề dày tích cực cỡ 1-2µm, có chiết suất lớn đóng vai trò như một ống dẫn sóng
- Hai mặt phẳng giới hạn đối diện được đánh bóng và song song với nhau có vai trò là hai gương phản xạ
- Các bề mặt còn lại được làm nhám để ngăn ngừa việc phát xạ ở những hướng không mong muốn
- Đế tản nhiệt đặt dưới các lớp bán dẫn làm bằng kim loại
Nguyên lý hoạt động
Laser bán dẫn hoạt động theo 3 bước chính sau:
Hấp thụ năng lượng
Các diode laser bao gồm một điểm nối PN là nơi có các lỗ trống và chứa electron. (Lỗ trống là lỗ thiếu hụt điện tử). Khi một điện áp nhất định đi vào mối nối PN, các electron sẽ hấp thụ năng lượng và chúng chuyển sang mức năng lượng cao hơn. Các lỗ trống được hình thành tại vị trí ban đầu của electron bị kích thích. Các electron ở trong trạng thái năng lượng cao khi lắp vào các lỗ trống sẽ cần một thời gian rất nhỏ. Thời gian này gọi là thời gian tái tổ hợp hoặc thời gian sống ở trạng thái năng lượng cao. Thời gian tái hợp là khoảng một nano giây đối với hầu hết các điốt laser.
Tự phát xạ
Sau thời gian được kích thích ở trạng thái năng lượng cao, electron lấp vào các lỗ trống. Lúc này các electron chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn. Năng lượng chênh lệch sẽ tạo thành các bức xạ điện tử hoặc chuyển thành photon (ánh sáng). Đây là nguyên lý để tạo ra ánh sáng trong đèn LED. Năng lượng photon phát ra được tạo ra bởi sự chênh lệch giữa 2 mức năng lượng.
Khuếch đại phát xạ
Để có ánh sáng mạnh chúng ta cần nhiều photon hơn. Vì các photon phát ra từ quá trình tự phát xạ rất ít. Vì thế một gương phản chiếu một phần được lắp đặt hai bên của diode. Các photon sẽ bị gương phản xạ lại nơi màng PN tới khi nó chuyển về mức năng lượng cao. Các photon phản xạ này kích thích các electron đang ở mức năng lượng cao khác. Từ đó nó giải phóng càng nhiều photon cùng pha với các photon ban đầu, và đầu ra được khuếch đại lên. Một khi cường độ photon vượt quá ngưỡng, chúng thoát ra khỏi các gương phản xạ một phần, chúng tạo ra ánh sáng đơn sắc sáng.
Ứng dụng:
1. Trong thông tin quang: Tín hiệu quang được dùng trong quang sợi là các LASER bán dẫn. Sở dĩ LASER bán dẫn được lựa chọn bởi ưu điểm như gọn nhẹ, nguồn nuôi có điện thế thấp và có thể trực tiếp điều khiển dòng điện với tần số cao. Sử dụng laser với cáp quang có thể cho đường truyền tới 100 terabit/s.
2. Trong công nghiệp:
LASER bán dẫn được sử dụng trong việc đọc đĩa Compact.
Trong đĩa Compact thông tin được mã hóa dưới dạng mã nhị phân, ghi lên một đĩa với các tín hiệu là các hốc và rãnh.
Người ta dùng một LASER bán dẫn loại (AlGa)As có bước sóng 0.83 µm chiếu lên các hốc và rãnh này, khi đĩa quay tia phản xạ trên mặt các hốc của đĩa này được truyền qua một hệ quang học và thu qua một photodiode.
Đĩa Compact với ưu điểm lưu được một lượng thông tin chất lượng tuyệt hảo, sử dụng bền, ngoài ra có thể tìm thông tin ở bất kỳ ở một vị trí nào trên đĩa một cách dễ dàng. Vì vậy ngày nay đĩa Compact được sử dụng rộng rãi.
Ngày nay còn có đĩa Blu-ray có công suất lưu trữ lớn khi ghi nội dung độ phân giải cao, gấp 6 lần so với chuẩn DVD trước đó. Loại đĩa này có 25 GB bộ nhớ ghi trên một mặt của một đĩa đơn 12 cm, cho phép thu hình tới 13 giờ (Ở độ phân giải chuẩn DVD, tức là khoảng 720*480) so với đĩa 4,7 GB trước đó chỉ thu được 2 giờ. Đĩa quang có tên Disque Blu-ray bởi vì nó được áp dụng tia laser màu xanh để nạp dung lượng vào đĩa.
Việc sử dụng laser có bước sóng ngắn có thể tăng mật độ lưu trữ của thiết bị lưu trữ quang học, bước sóng LASER cỡ 405nm.
Đầu đọc đĩa CD bằng laser bán dẫn. Một đĩa CD sẽ được đọc bằng một đầu đọc laser bán dẫn có bước sóng 780nm thông qua phần giữa của lớp Polycarbonate. Sự thay đổi giữa khoảng cách của các “pit” và “land” sẽ gây nên những cường độ mạnh, yếu khác nhau của tia laser khi bị phản chiếu. Và một diode được gắn trong ổ đọc sẽ ghi nhận những thay đổi này từ đó dữ liệu ở trong đĩa sẽ được đọc từ đĩa CD.
Máy đọc mã vạch bằng laser: Các máy quét mã vạch dùng tia sáng laser cho ra tia sáng rất mãnh cắt ngang bề mặt mã vạch. Ưu điểm của các máy quét dùng tia laser là quét rất nhạy, chính xác, có thể quét mã vạch trên bề mặt cong và có khả năng quét tầm xa.
Máy in laser: Tạo ra tia laser có cường độ phát xạ thay đổi theo cấp độ xám của từng điểm ảnh (pixel). - Bắn tia laser trải đều trên suốt chiều dài của trống (theo từng dòng ảnh) - Như vậy, cường độ của tia laser là liên tục thay đổi (lúc yếu/lúc mạnh) phụ thuộc vào điện áp từng điểm ảnh.
3. Trong đời sống: Ngoài ra laser bán dẫn còn dùng làm bút chỉ bảng , máy chống trộm,…Bút chỉ bảng, Máy chống trộm
MỤC LỤC
BÀI 1: VẬT LIỆU LINH KIỆN THỤ ĐỘNG...1
1. Điện trở... 1
1.1. Cấu tạo, ký hiệu, phân loại...1
1.1.1. Cấu tạo...1
1.1.2. Ký hiệu...1
1.1.3. Phân loại điện trở...1
1.2. Cách đọc, đo và cách mắc điện trở...4
1.2.1 Cách đọc trị số...4
1.2.3. Cách mắc điện trở...8
1.3. Ứng dụng...10
2. Tụ điện...10
2.1. Cấu tạo, ký hiệu, phân loại...10
2.1.1. Cấu tạo...10
2.1.2. Ký hiệu...12
2.1.3. Phân loại...12
2.2. Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện...14
2.2.1 Cách đọc trị số...14
2.2.2 Cách đo, kiểm tra chất lượng...15
2.2.3. Cách mắc tụ điện...17
2.3. Ứng dụng...19
3. Cuộn cảm...20
3.1. Cấu tạo, ký hiệu, phân loại...20
3.1.1. Cấu tạo...20
3.1.2. Ký hiệu...21
3.1.3. Phân loại...22
3.2. Cách đọc đo và cách mắc cuộn cảm...23
3.2.1.Cách đọc trị số...23
3.2.2. Cách đo, kiểm tra chất lượng...24
3.2.2. Cách mắc cuộn cảm...25 3.3. Ứng dụng...28 4. Máy biến áp...28 4.1. Cấu tạo...28 4.2. Các đại lượng định mức...30 4.3. Nguyên lý làm việc...31 4.4. Sơ đồ thay thế...33
4.5. Quấn máy biến áp 1 pha cỡ nhỏ...33
4.5.1 Tính toán số liệu dây quấn máy biến áp một pha...33
4.5.2 Quấn bộ dây máy biến áp 1 pha...35
BÀI 2: CHẤT BÁN DẪN, ĐI ỐT BÁN DẪN, CÁC ĐI ỐT ĐẶC BIỆT...39
1. Khái niệm, định nghĩa, tính chất của chất bán dẫn...39
2. Sự dẫn điện trong chất bán dẫn tinh khiết (thuần)...39
3. Sự dẫn điện trong chất bán dẫn N...40
4. Sự dẫn điện trong chất bán dẫn P...41
5. Các thông số cơ bản của điốt...41
6.1. Điốt ổn áp (Zener)...45
6.2. Diode biến dung...45
6.3. Đi ốt Tunen...46
6.4. Diode phát quang...46
6.5. Diode thu quang...47
7. Xác định cực tính và chất lượng của các loại điốt...48
BÀI 3: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT)...50
1. Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động của Transistor lưỡng cực...50
1.1. Cấu tạo, ký hiệu, phân loại...50
1.2. Nguyên lý làm việc...50
1.2.1. Transistor loại NPN...50
1.2.2. Transistor loại PNP...52
2. Đặc tuyến và các thông số cơ bản của Transistor...53
3. Các kiểu mạch cơ bản...55 3.1. Mạch mắc kiểu E chung...55 3.2. Mạch mắc kiểu B chung...57 3.3. Mạch mắc kiểu C chung...59 4. Cách kiểm tra xác định các cực và phạm vi ứng dụng...62 4.1. Cách xác định cực tính của transistor...62
4.2. Kiểm tra chất lượng Transistor...64
BÀI 4: ĐỊNH THIÊN CHO TRANSISTOR LƯỠNG CỰC...69
1. Mạch định thiên cố định...69
2. Mạch định thiên hồi tiếp điện áp (hồi tiếp song song)...70
3. Mạch định thiên hồi tiếp dòng điện (hồi tiếp nối tiếp)...71
4. Mạch định thiên hồi tiếp hỗn hợp...72
5. Lắp ráp và cân chỉnh các kiểu mạch định thiên...73
5.1. Mạch định thiên cố định...73
5.2. Mạch định thiên hồi tiếp điện áp...74
5.3. Mạch định thiên hồi tiếp dòng điện...75
5.4. Mạch định thiên hồi tiếp hỗn hợp...76
BÀI 5: TRANSISTOR TRƯỜNG (FET)...78
1. Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động của Transistor trường...78