- Khởi động bằng không khí nén: dùng cho động cơ tĩnh tại và
5. Trang bị điện bán dẫn trên ôtô
5.2. Khái quát tính chất của một số linh kiện thông dụng
5.2.1. Điốt:
Điốt là một tiếp giáp p - n đ−ợc chế tạo bằng cách cho một giọt Inđi nóng chảy vào miếng Gécmani loại n hay giọt Nhôm vào miếng Silíc (hình 5.5a).
Hình 5.5. Điốt bán dẫn.
a- Sơ đồ cấu tạo; b- Sơ đồ nối và ký hiệu; c- Điốt ổn áp; 1- Gécmani có tính dẫn điện điện tử; 2- Gécmani với tính dẫn điện lỗ
trống; 3- Inđi.
Đây là loại linh kiện có hai cực, có tính dẫn điện theo một chiều. Giá trị điện trở của nó phụ thuộc giá trị và cực tính của điện áp đặt lên nó.
Trên sơ đồ mạch, điốt đ−ợc ký hiệu nh− hình 5.5b: đỉnh nhọn của tam giác chỉ chiều thuận, tức là chiều mà điện trở của điốt có giá trị nhỏ.
Đặc tính Vôn - Ampe của điốt là đ−ờng phi tuyến nh− trên hình 5.6.
Ngoài phụ thuộc vào điện áp nguồn điện trở điốt còn thay đổi theo
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
giá trị dòng điện: Ω ữ = = Ω ữ = = K ) 100 10 ( dI dU R ) 1 1 , 0 ( dI dU R ng ng ng th th th
Khi tăng điện áp ng−ợc, dòng điện ng−ợc ban đầu tăng nhanh sau đó hầu nh− không tăng nữa và đạt giá trị bão hoà.
Nếu tiếp tục tăng điện áp ng−ợc thì đến một giá trị nào đó, dòng điện ng−ợc tăng đột ngột --> điốt bị đánh thủng.
Phụ thuộc vào loại điốt và điều kiện làm việc của nó mà quá trình đánh thủng điốt có thể là thuận nghịch hoặc không thuận nghịch.
Hình 5.6. Đặc tính vôn - ampe của Điốt th−ờng.
Nếu quá trình đánh thủng là không thuận nghịch, thì sau khi giảm hay cắt điện áp ng−ợc, điốt không trở về trạng thái ban đầu và mất đặc tính dẫn điện theo một chiều --> tức điốt bị hỏng.
Nếu quá trình đánh thủng là thuận nghịch, thì điốt không bị hỏng. Sau khi giảm hay cắt bỏ điện áp ng−ợc, điốt trở về trạng thái bình th−ờng, giữ nguyên đặc tính dẫn điện theo một chiều.
Các điốt dùng để nắn dòng bình th−ờng nói chung không đ−ợc phép làm việc ở gần vùng bị đánh thủng. Chế độ làm việc của chúng phải nằm trong vùng giá trị cho phép của các thông số kỹ thuật do nhà chế tạo quy định, nh−:
- Dòng điện thuận định mức (giá trị trung bình) là dòng cực đại cho phép qua điốt liên tục trong quá trình làm việc mà không làm điốt quá nóng hoặc hỏng (A);
- Điện áp ng−ợc cho phép cực đại [Ung] (biên độ) là điện áp ng−ợc cực đại điốt có thể chịu đ−ợc mà không bị đánh thủng (V);
Ngoài ra, điốt còn có một số thông số đặc tr−ng cho khả năng và chất l−ợng làm việc của nó nh−:
- Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép (tO);
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
- Dòng điện ng−ợc cực đại ở Ungmax (mA);
- Độ sụt áp trên hai đầu điốt khi I = Ithmax biểu thị điện trở thuận (nội trở) của đi ốt (V).
Các điốt th−ờng có hai loại: điốt Gécmani và điốt Silíc. So với điốt Silíc, điốt Gécmani có độ sụt áp thuận nhỏ hơn, tuy vậy, dòng điện ng−ợc lớn hơn, điện áp ng−ợc cho phép thấp hơn và nhiệt độ làm việc cực đại cho phép cũng nhỏ hơn nhiều.
Đối với điốt Gécmani: [tO] = ( 75...100)OC; Đối với điốt Silíc: [tO] = (150...250)OC;
Trong tr−ờng hợp cần thiết, để tăng sức chịu đựng Ungmax hoặc để tăng dòng làm việc, có thể dùng các biện pháp ghép nối tiếp hoặc song song các điốt với nhau theo sơ đồ t−ơng ứng.
Một số điốt đặc biệt nh− các điốt Silíc có tiếp giáp mặt có tính chất đánh thủng thuận nghịch đ−ợc sử dụng làm việc ở chế độ đánh thủng gọi là các
điốt ổn áp, điốt hạn chế hay điốt Zener. Các điốt này bình th−ờng không dẫn điện theo chiều ng−ợc, nh−ng khi Ung đạt đến một giá trị nào đó gọi là điện áp ổn định thì điốt bị đánh thủng, dòng điện ng−ợc tăng đột ngột nh−ng điện áp hầu nh−
không thay đổi. Ng−ời ta lợi dụng tính chất này để hạn chế, ổn định hay tự động điều chỉnh sự phân bố điện áp trên một đoạn mạch nào đó có điốt.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của điốt ổn áp là: - Điện áp ổn định Uz;
- Dòng IZmax và IZmin xác định đoạn làm việc của điốt trên đặc tính Vôn - Ampe (hình 5.7a);
- Điện trở động Z Z Z I U R Δ Δ = trong vùng ổn áp (vùng đánh thủng điốt). Giá trị RZ = (5...50)Ω phụ thuộc vào IZ, khi IZ tăng thì RZ giảm.
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
140
Hình 5.7. Điốt ổn áp silíc.
a- Đặc tính vôn - ampe; b- Ký hiệu trên sơ đồ mạch; c- Sơ đồ nối.
Trên sơ đồ mạch, điốt ổn áp đ−ợc biểu diễn nh− trên hình 5.7b hay 5.7c.
Ký hiệu quy −ớc: để ký hiệu điốt Liên xô cũ sử dụng các chữ và số
nh− sau:
+ Chữ cái hay chữ số thứ nhất chỉ vật liệu chế tạo: - hay 1: Gécmani;
- hay 2: Silíc;
- hay 3: Asennuagali.
+ Chữ cái thứ hai chỉ loại hay nhóm điốt:
- : Các điốt nắn dòng, điốt xung, điốt cao tần; - : Các điốt ổn áp;
- : Các điốt đ−ờng ngầm.
+ Chữ số tiếp theo chỉ công dụng hay tính chất điện của điốt, ví dụ: 101...399 - Điốt nắn dòng;
401...499 - Điốt cao tần;
501...599 - Điốt xung.
+ Chữ cái cuối cùng chỉ loại điốt trong nhóm đã biết, ví dụ: 2 503 - Điốt xung, silíc loại .
Trên hình 5.8 là kết cấu thực tế của điốt D242.
Hình 5.8. Điốt D242.