Chƣơng 3 : ĐIỆN TRỞ VÀ BIẾN TRỞ
3.3 Đấu mạch cầu phõn ỏp và cỏch dựng điện trở và biến trở
Mắc điện trở thành cầu phõn ỏp để cú được một điện ỏp theo ý muốn từ một điện ỏp
cho trước
Hỡnh 3.18:Cầu phõn ỏp
Cầu phõn ỏp để lấy ra ỏp U1 tuỳ ý .
Từ nguồn 12V ở trờn thụng qua cầu phõn ỏp R1 và R2 ta lấy ra điện ỏp U1, ỏp U1 phụ thuộc vào giỏ trị hai điện trở R1 và R2.theo cụng thức:
U1 / U = R1 / (R1 + R2) => U1 = U.R1(R1 + R2)
Thay đổi giỏ trị R1 hoặc R2 ta sẽ thu được điện ỏp U1 theo ý muốn.
3.4 Phƣơng phỏp đo kiểm điện trở và biến trở
Hỡnh 3.19:Mạch nối tiếp
Bài tập 2:Đo kiểm tra linh kiện và rỏp mạch như hỡnh sau:
Chƣơng 4: DIODE, ZENNER VÀ TRANSISTOR MỤC TIấU THỰC HIỆN: MỤC TIấU THỰC HIỆN:
Về kiến thức:
Trỡnh bày cụng dụng và nguyờn lý hoạt động Diode, zener và Transistor.
Về kỹ năng:
Sử dụng và đấu sơ đồ mạch điện Diode, zener và Transistor thành thạo.
Về thỏi độ:
Rốn luyện thờm đức tớnh: cẩn thận, chịu khú, tỉ mỉ, chớnh xỏc, khoa học. Cú tinh thần tự giỏc, say mờ học tập.
4.1 Diốt (diode)
Diode
Cỏc diode bỏn dẫn bao gồm chất bỏn dẫn loại N và loại P nối với nhau.
Một số loại diode:
- Diode chỉnh lưu thường - Diode Zener
- LED (diode phỏt sỏng) - Photo Diode
Hỡnh cho thấy dũng điện chạy qua một diode như thế nào.
- Khi cực dương (+) của ắc quy được nối với phớa P và cực õm (-) nối với phớa N, cỏc lỗ dương của chất bỏn dẫn loại P và cực dương của ắc quy đẩy lẫn nhau. Và cỏc điện tử tự do của chất bỏn dẫn loại N và cực õm của ắcquy đẩy lẫn nhau, vỡ vậy đẩy chỳng về khu vực nối p-n. Do đú cỏc điện tử tự do và cỏc lỗ dương này hỳt lẫn nhau, như vậy làm cho dũng điện chạy qua khu vực nối p-n.
- Khi đảo ngược cỏc cực ở ắcquy, cỏc lỗ dương của chất bỏn dẫn loại p và cực õm của ắcquy hỳt lẫn nhau, và cỏc điện tử tự do của chất bỏn dẫn loại n và cực dương của ắc quy hỳt lẫn nhau, vỡ thế kộo xa khỏi khu vực nối p-n. Kết quả là, một lớp khụng chứa cỏc điện tử tự do hoặc cỏc lỗ dương được tạo nờn ở khu vực nối p-n, vỡ vậy ngăn chặn dũng điện chạy qua.
Cỏch xỏc định cực Anod và Katod của diode trong thực tế
Đối với diode bỡnh thường thỡ Katot là đầu sơn trắng cũn lại là Anod
Ký hiệu:
Hỡnh 4.2:Hỡnh dạng thực tế diode
Kớ hiệu diode trong cỏc mạch nguyờn lý
4.1.1. Diode thƣờng
Diode thường làm cho dũng điện chỉ chạy theo một chiều: từ phớa p sang phớa n. Cần cú một điện ỏp tối thiểu để dũng điện chạy từ phớa p sang phớa n.
- Diode silic (A) : khoảng 0,7V - Diode germani (B) : khoảng 0,3V
Hỡnh 4.3: Diode thường
Dũng điện này sẽ khụng chạy nếu một điện ỏp được đặt vào chiều ngược lại (từ phớa N sang phớa P). Mặc dự một dũng điện cực nhỏ chạy thực tế, gọi là dũng điện rũ ngược chiều, nú được xử lý như khụng chạy vỡ nú khụng tỏc động đến hoạt động của mạch thực. Tuy nhiờn nếu điện ỏp rũ ngược chiều này được tăng lờn đầy đủ, cường độ của dũng điện cho phộp đi qua bởi diode sẽ tăng lờn đột ngột. Hiện tượng này được gọi là đỏnh thủng diode, và điện ỏp này được gọi là điện ỏp đỏnh thủng.
Diode nắn điện chỉ hoạt động dẫn dũng điện từ cực P(anot) sang cực N(catot) khi và chỉ khi điện ỏp cực P lớn hơn điện ỏp cực N(VP>VN) tức UPN> 0, gọi là phõn cực thuận của diode.Khi đặt vào 2 đầu P-N của diode giỏ trị điện thế phõn cực ngược lại tức UPN<0 (VP<VN) thỡ diode khụng dẫn điện.Nếu ỏp phõn cực ngược này vượt quỏ khả năng chịu đựng của diode sẽ làm hỏng diode(bị đỏnh thủng).Vỡ vậy khi thay thế, lắp rỏp cỏc mạch ta phải lưu ý 2 thụng số cơ bản là:ỏp ngược và dũng tải.
Hỡnh dỏng như hỡnh vẽ:cực N đều cú vạch sơn đỏnh dấu hoặc dấu chấm.Đối với loại diode nắn dũng AC tần số thấp thỡ vạch sơn đỏnh dấu đa số đều cú màu trắng, cũn
loại nắn dũng AC đột biến(xung) thỡ vũng sơn đỏnh dấu cú màu đỏ, vàng, xanh lơ.
Hỡnh 4.4:Hỡnh dỏng cỏc loại diode n n dũng
Loại tớch hợp chứa 2 hoặc 4 diod chung một vỏ
Hỡnh 4.5:Hỡnh dỏng cỏc loại diode tớch hợp
a) Loại 2 diod
b) Loại 4 diod( diod cầu)
Loại cụng suất lớn(chạy dũng cao):Loại này thường gặp ở khu vực nguồn cấp cú cụng suất lớn hơn 5KVA, trong cỏc thiết bị nguồn dự phũng.Do hoạt động với dũng cao nờn rất mau núng, vỡ vậy vỏ của chỳng làm bằng kim loại để bắt giải nhiệt ra sườn mỏy.
Hỡnh dạng thực tế
Hỡnh 4.6:Cỏc loại diode cầu
1.Đo kiểm tra DIODE:
Đo kiểm tra Diode
Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu :
Đo chiều thuận que đen vào Anụt, que đỏ vào Katụt => kim lờn, đảo chiều đo kim khụng lờn là => Diode tốt
Nếu đo cả hai chiều kim lờn = 0Ω => là Diode bị chập. Nếu đo thuận chiều mà kim khụng lờn => là Diode bị đứt.
Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lờn một chỳt là Diode bị dũ.
Mạch chỉnh lưu bỏn kỡ và tồn kỡ
Chức năng chỉnh lƣu:
- Điện ỏp chỉnh lưu bỏn kỳ:
Điện ỏp từ mỏy phỏt AC được đặt vào một diode. Vỡ điện ỏp được ở đoạn (a), (b) được đặt vào diode theo chiều thuận, dũng điện sẽ chạy qua diode này. Tuy nhiờn, điện ỏp được đọan (b), (c) được đặt vào diode này theo chiều ngược, nờn dũng điện khụng được phộp đi qua diode này. Vỡ chỉ cú một nửa dũng điện do mỏy phỏt sinh ra được phộp đi qua diode này.
- Điện ỏp chỉnh lưu tồn kỳ:
Khi cực A của mỏy phỏt là dương, cực B là õm, và dũng điện chạy như thể hiện ở sơ đồ trờn của hỡnh minh họa (2). Khi sự phõn cực của cỏc đầu này ngược lại, dũng điện chạy như thể hiện ở sơ đồ dưới của hỡnh minh họa (2). Điều này cú nghĩa là dũng điện ra luụn luụn chỉ chạy về một chiều qua điện trở R.
Hỡnh 4.8:. Hoạt động chỉnh lưu tồn kỡ
Cỏc LED cú cỏc đặc điểm sau:
- Phỏt nhiệt ớt hơn và cú tuổi thọ dài hơn cỏc búng điện thường. - Phỏt ỏnh sỏng tốt với mức tiờu thụ điện thấp.
- Phản ứng với điện ỏp thấp (tốc độ phản ứng nhanh).
Hỡnh 4.9. LED
2. Vớ dụ về ứng dụng
Nguyờn tắc hoạt động của diode: Diode chỉ cho dũng chạy từ A đến K chứ khụng cho dũng chạy ngược lại
Bài tập 1:Đấu mạch chỉnh lưu tồn kỡ như hỡnh vẽ:
Hỡnh 4.10:Mạch chỉnh lưu Mạch ổn ỏp dựng mạch tổ hợp ( IC ) Bài tập 2:Mạch ổn ỏp họ 78XX Hai số 78 là để chỉ ổn ỏp dương Hai số XX là chỉ điện ỏp ổn định ở ngừ ra Vớ dụ: 7805: điện ỏp ra là 5V 7812: điện ỏp ra là 12V… Hỡnh 4.11:Mạch ổn ỏp họ 78 C1 = C2 = 10 F Hỡnh 4.12:Hỡnh dạng thực tế họ 78 78XX 1 2 3
Vin massVout
+ + Vo Vi 78XX 1 2 3 C1 C2
Chõn 1 gọi là chõn vào(in) Chõn 2 gọi là chõn chung(GND) Chõn 3 gọi là chõn ra( out)
*)Cỏc bƣớc thực hành: Rỏp mạch như trờn và gắn tải R ở ngừ ra: Bƣớc1:
-Chọn IC 78XX = 7805, R = 10K, Vi từ 0V đến 15V -Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện ngừ vào và ngừ ra -Ghi kết quả vào bảng sau:
Vi(V) 3 5 6 9 12 Vo Ii Io Bƣớc2:
-Chọn Vi = 10VDC, cho R thay đổi từ 220 đến 10K. -Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện ngừ vào và ngừ ra -Ghi kết quả vào bảng sau:
R() 220 470 1K 2,2K 10K Vo Ii Io Bƣớc3: -Chọn IC 78XX = 7812, R = 10K, Vi từ 0V đến 15V -Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện ngừ vào và ngừ ra -Ghi kết quả vào bảng sau:
Vi(V) 3 5 6 9 12
Vo Ii Io
Bƣớc4:
-Chọn Vi = 15V, cho R thay đổi từ 680 đến 12K -Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện ngừ vào và ngừ ra -Ghi kết quả vào bảng sau:
R() 680 1K 4,7K 10K 12K
Vo Ii
Io Bài tập 3:Mạch ổn ỏp họ79XX Hai số 79 là để chỉ ổn ỏp õm Hai số XX là chỉ điện ỏp ổn định ở ngừ ra Vớ dụ: 7905: điện ỏp ra là -5V 7912: điện ỏp ra là -12V… C1 = C2 = 10F Hỡnh 4.13:Mạch ổn ỏp họ 79 Hỡnh 4.14:Hỡnh dạng thực tế Chõn 2 gọi là chõn vào(in) Chõn 1 gọi là chõn chung(GND) Chõn 3 gọi là chõn ra( out)
*)Cỏc bƣớc thực hành: Rỏp mạch như trờn và gắn tải R ở ngừ ra:
Bƣớc1:
-Chọn IC 79XX = 7905, R = 10K, Vi từ 0V đến -15V -Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện ngừ vào và ngừ ra -Ghi kết quả vào bảng sau:
Vi(V) -3 -5 -9 - 12 - 15 Vo Ii Io Bƣớc2: 79XX 1 2 3 VinVout mass + + 2 C1 1 79XX 3 Vi Vo C2
-Chọn Vi = -10VDC, cho R thay đổi từ 220 đến 10K. -Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện ngừ vào và ngừ ra -Ghi kết quả vào bảng sau:
R() 220 470 1K 2,2K 10K Vo Ii Io 4.1.2 Ứng dụng diode trờn ụ tụ
- Cỏc diode nắn dũng thường được sử dụng cho cỏc bộ chỉnh lưu cho cỏc mỏy phỏt điện xoay chiều, trong bộ nguồn của hộp ECU
Hỡnh 4.15:Hỡnh dạng thực tế
4.1.3 Hƣ hỏng thƣờng gặp
- Diode bị đứt mối nối P-N:do làm việc quỏ cụng suất(quỏ dũng), do xung đột biến làm hỏng mối nối
- Diode bị thủng mối nối P-N(cũn gọi là chạm, nối tắt):do làm việc quỏ ỏp.
- Để kiểm tra diode tốt xấu:vặn đồng hồ VOM ở thang đo Rx1 (hoặc Rx10), ta tiến hành đo 2 lần cú đảo que đo.
- Nếu quan sỏt thấy một lần lờn hết kim và một lần kim khụng lờn:diode cũn tốt. - Nếu kim đồng hồ một lần lờn hết kim và một lần lờn khoảng 1/3 vạch chia:diode bị rỉ - Nếu kim đồng hồ lờn mỳt kim cả 2 lần đo:diode bị đỏnh thủng.
- Nếu kim khụng lờn cả 2 lần đo:diode bị đứt.
Đối với Led thỡ khi que đen ở P que đỏ ở N thỡ Led sẽ phỏt sỏng.Đối với diode quang khi đo nhớ ra ngồi ỏnh sỏng hoặc rọi sỏng vào thỡ mới cú đủ điều kiện để nú hoạt động.Bị thủng do cấp lộn cực nguồn hộp ECU….Do dũng điện ỏp phỏt ra quỏ cao
4.2 Diode zenner
4.2.1 Cụng dụng, kớ hiệu diode zenner
Diode ổn ỏp hoạt động ở chế độ phõn cực ngược, tức UPN< (VP<VN).Khi sử dụng để lắp
Hỡnh 4.16: Diode Zenner
Diode Zenner cho phộp dũng điện chạy qua theo chiều thuận giống như diode thường. Tuy nhiờn, nú cũng cú thể cho dũng điện ngược đi qua trong một số trường hợp.
Cỏc đặc điểm
Hỡnh 4.17: Hoạt động của diode Zenner
Dũng điện chạy theo chiều thuận từ phớa p sang phớa n qua một diode Zener như một diode thường. Một dũng điện chạy theo chiều ngược lại khi điện ỏp đặt vào hai đầu Zenner lớn hơn điện ỏp hoạt động của nú. Điều này được gọi là điện ỏp Zener, nú giữ nguyờn khụng thay đổi trong thực tế, bất kể cường độ của dũng điện như thế nào. Một diode Zener cú thể ấn định với cỏc điện ỏp hoạt động khỏc nhau tuỳ theo sự ỏp dụng hoặc mục đớch của nú.
Hỡnh 4.18:Hỡnh dạng thực tế diode Zenner
Để diode zener tốt ta phải cú điện trở định thiờn để cho diode làm việc ở dũng trung bỡnh.Khi sử dụng ta chỳ ý tới ỏp chiệu đựng và dũng tải.Cỏch kiểm tra hư hỏng: Ở thang đo Rx1 ta tiến hành do hai lần cú đảo que đo.
- Nếu quan sỏt thấy kim đồng hồ một lần kim lờn hết. Một lần kim khụng lờn thỡ Diode hoạt động tốt.
- Nếu quan sỏt thấy kim đồng hồ một lần kim lờn hết. Một lần kim lờn 1/3 vạch
thỡ Diode bị rỉ.
- Nếu quang sỏt hai lần đo kim đều lờn hết thỡ diode bị thủng. - Nếu quang sỏt hai lần đo kim đều khụng lờn hết thỡ diode bị đứt.
4.2.2 Vớ dụ về ứng dụng
- Cỏc diode Zener được sử dụng cho cỏc mục đớch khỏc nhau, quan trọng nhất là được sử dụng trong bộ tiết chế cho mỏy phỏt điện xoay chiều. Điện ỏp ra được điều chỉnh thường xuyờn, bằng cỏch gắn diode Zener vào một mạch điện.
- Đối với Zenner thỡ đầu sơn đen là Katot cũn lại là Anod
Hỡnh 4.19:Diode Zenner
Bài tập 1:Thực hành đấu mạch và đo kiểm như hỡnh:
Hỡnh 4.20:Mạch ổn ỏp dựng diode Zenner
4.2.3 Hƣ hỏng thƣờng gặp
- Diode bị thủng mối nối P-N(cũn gọi là chạm, nối tắt):do làm việc quỏ ỏp.
- Để kiểm tra diode tốt xấu:vặn đồng hồ VOM ở thang đo Rx1 (hoặc Rx10), ta tiến hành đo 2 lần cú đảo que đo.
- Nếu kim khụng lờn cả 2 lần đo:diode bị đứt.
4.3 TRANSISTOR (Búng bỏn dẫn )
Nội dung đề cập : Cấu tạo và nguyờn tắc hoạt động của Transistor thuận và Transistor ngược.
4.3.1 Cấu tạo của Transistor. (Búng bỏn dẫn )
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 .
Cấu tạo 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 ngồi 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.
Nguyờn tắc hoạt động của Transistor.
Xột hoạt động của Transistor NPN .
Hỡnh 4.22:Ngu ờn lý hoạt động transistor
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 đĩ 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
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