Bài giảng Linh kiện điện tử và TN

Linh kiện điện tử và TNGiảng viên: Nguyễn Thăng LongTrợ giảng: Phạm Đình TuânSố tín chỉ: 04 (03 LT + 01 TH)Giảng dạy:Sáng Thứ 2, Thứ 6 (tiết 1-2: 7h00-8h50)LT: tuần 1-11;TH: bắt đầu từ tuần (5-7)Linh kiện thụ động Điện trởTụ điệnCuộn cảmLinh kiện thụ độngĐiện trở Ký hiệu trong mạchĐơn vị đo điện trở trong hệ SI là Ôm (kΩ – kilô Ôm, MΩ – mêga Ôm, mΩ – mili Ôm)Tham số kỹ thuật:Trị số điện trở và dung saiCông suất tiêu tán cho phép (Pttmax): Khi có dòng điện chạy qua, điện trở tiêu tán NL điện dưới dạng nhiệt gọi là công suất tiêu tánHệ số nhiệt của điện trởLinh kiện thụ độngĐiện trở Phân loạiPhân loại theo cấu tạo:Điện trở thông thường (không dây quấn)Điện trở dây quấn làm bằng dây côngtantan (điện trở thấp), niken (điện trở cao).Phân loại theo cấp sai số:Loại một có sai số cho phép là +/- 5% (được dùng ở những mạch cần nâng cao độ chính xác của chế độ công tác)Loại hai có sai số cho phép là +/- 10%Loại ba có sai số cho phép là +/- 20% (dùng ở những nơi ít ảnh hưởng đến chế độ công tác như các mạch ghép)Linh kiện thụ độngĐiện trở Linh kiện thụ độngĐiện trở Cách đọc giá trịBiểu thị trị số điện trở bằng số và chữ: Thường ghi các chữ R (Ω), K (kΩ), M (MΩ). Vị trí của chữ thể hiện chữ số thập phân, giá trị của số thể hiện giá trị của điện trở.Ví dụ: 3M3R=3,3MΩ; 3K9; R470,47Ω; Nếu có 3 chữ số thì thường chữ số thứ 3 biểu thị số lũy thừa của 10; Ví dụ: 472R47x102 ΩĐặc biệt, chữ số thứ 3 là 0, thì đó là giá trị thực của điện trở; Ví dụ: 330R330ΩLinh kiện thụ độngĐiện trở Biểu thị trị số điện trở bằng các vòng màu: Thường dùng 3 vòng, 4 vòng, 5 vòng để biểu diễn3 vòng màu:Vòng 1, 2 là vòng giá trịVòng 3 biểu thị số lũy thừa của 10Sai số 20%4 vòng màu:Vòng 1, 2 là vòng giá trịVòng 3 biểu thị số lũy thừa của 10Vòng 4 là vòng sai số5 vòng màu:Vòng 1, 2, 3 là vòng giá trịVòng 4 biểu thị số lũy thừa của 10Vòng 5 là vòng sai sốLinh kiện thụ độngĐiện trở Xác định thứ tự vòng màu căn cứ vào 3 đặc điểm:Vòng thứ nhất gần đầu điện trở nhấtTiết diện vòng cuối cùng là lớn nhấtVòng 1 không bao giờ là Nhũ vàng (5%), Nhũ bạc (10%).Linh kiện thụ độngĐiện trở Ứng dụng:Để giới hạn dòng điệnTạo sụt ápDùng để phân cựcLàm tải cho mạch điệnChia ápĐịnh hằng số thời gianLinh kiện thụ độngTụ điệnĐơn vị đo điện dung là F (fara). Ngoài ra các ước số thường dùng là µF (micro fara), nF (nano fara), pF (pico fara),1F = 106µF = 109nF = 1012pFCác tham số của tụ điện:Trị số điện dung và dung saiĐiện áp làm việcTổn haoĐiện trở cách điệnHệ số nhiệt của tụ điệnĐiện cảm tạp tánLinh kiện thụ độngTụ điệnPhân loại:Tụ có giá trị cố địnhTụ giấyTụ micaTụ gốmTụ hóaTụ có giá trị thay đổiTụ biến đổi (tụ xoay)Tụ tinh chỉnhLinh kiện thụ độngTụ điệnCách đọc giá trị tụ điện:Ghi bằng số và chữGhi bằng số và chữ: Chữ K, Z, J, ứng với đơn vị là pF; chữ n, H ứng với đơn vị là nF; Chữ M, m ứng với đơn vị là µF. Vị trí chữ thể hiện chữ số thập phân, giá trị số thể hiện giá trị của tụ điệnVí dụ: 2H7J = 2,7nF (+/-5%)Ghi bằng các con số không kèm theo chữ:Nếu các con số kèm theo dấu chấm, hay phẩy thì đơn vị là µF. Vị trí dấu phảy thể hiện chữ số thập phânNếu các con số không kèm theo dấu thì đơn vị là pF và con số cuối cùng thể hiện số lũy thừa của 10. Đặc biệt số cuối cùng là 0 thì con số đó là giá trị thực.Ví dụ: 763 = 76x103pF; 160 = 160pFSai số: C:±0,25%; D:±0,5%; G:±2%; J:±5%; K:±10%; F:±1%; M:±20%; S:±50%Linh kiện thụ độngTụ điệnGhi bằng quy luật màu: Cách đọc giống như điện trở; Đơn vị tính là pFTụ phân cực: giá trị được ghi trên thân tụLinh kiện thụ độngTụ điệnỨng dụng:Cho điện áp xoay chiều đi qua, ngăn điện áp 1 chiều lại, do đó tụ điện được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch về điện áp 1 chiều.Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu thành điện áp 1 chiều bằng phẳng. Tụ lọc nguồn.Với điện áp xoay chiều thì tụ dẫn điện, còn đối với điện áp 1 chiều thì tụ lại trở thành tụ lọc (phần tử hở mạch).Linh kiện thụ độngTụ điệnCuộn dây (cuộn cảm)Linh kiện thụ độngCuộn dâyCác tham số:Độ tự cảm của cuộn dâyHệ số phẩm chất của cuộn dâyĐiện dung tạp tánTần số làm việc giới hạnLinh kiện thụ độngCuộn dâyKý hiệu của cuộn dây trong mạch điện:Cuộn dâyLõi FeritCuộn dâyLõi sắtCuộn dây1 lõi điềuchỉnhCuộn dây2 lõi điềuchỉnhCuộn dâykhông lõiLinh kiện thụ độngCuộn dâyPhân loại:Dựa theo ứng dụng, cuộn dây có một số loại sau:Cuộn cộng hưởng: Là cuộn dùng trong các mạch cộng hưởng LC.Cuộn lọc: là cuộn dây dùng trong các bộ lọc 1 chiều.Cuộn chặn dùng để ngăn cản dòng cao tần,..Dựa vào lõi của cuộn dây:Cuộn dây lõi không khí hay cuộn dây không lõi.Cuộn dây lõi sắt bụi.Cuộn cảm có lõi Ferit.Cuộn dây lõi sắt từ.Linh kiện thụ độngCuộn dâyCách đọc giá trị cuộn cảm:Giống với cách đọc của tụ điện:Giá trị = v1v2v3 + sai số (µH)Vdu: đỏ đỏ nhũ bạc: 0,22 µHChú ý: Vạch màu to nhất là vạch sai sốCâu hỏi và bài tập1. Đọc các trị số điện trở theo màu sắc như sau:a) Nâu, đen, đen, nhũ bạcb) Nâu, đỏ, đỏ, nâuc) Cam, trắng, nâu, nhũ vàngd) Lục, lam, đỏe) Đỏ, đỏ, cam, đỏf) Vàng, tím, cam, nhũ bạc2. Chọn các vòng màu tương ứng với giá trị điện trở sau:a) 0,15Ω; b) 150Ω; c) 82Ω; e) 150kΩ f) 2,2kΩCâu hỏi và bài tập3. Đọc các giá trị tụ điện sau:a) 203 C 25 b) 0.01 D 50 c) 150 1,5kV4. Hãy phân biệt tính chất của điện trở, tụ điện, cuộn dây:a) Trong mạch điện 1 chiềub) Trong mạch điện xoay chiều tần số thấpc) Trong mạch điện xoay chiều tần số caoĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưuSự hình thành vùng nghèo (miền điện tích không gian)Mặt ghép P-N khi phân cực ngượcMặt ghép P-N khi phân cực thuậnĐặc tuyến V-A của mặt ghép P-NĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưuĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Sự hình thành vùng nghèo:Các điện tử tự do trong miền N di chuyển ngẫu nhiên theo mọi hướng.Khi ghép P-N, các điện tử tự do trong miền N ở gần lớp mặt ghép bắt đầu khuếch tán sang miền P, ở đây chúng kết hợp với các lỗ trống ở gần lớp tiếp xúc.Khi lớp mặt ghép được hình thành, miền N mất các điện tử tự do (do khuếch tán sang P), tạo ra 1 lớp tích điện dương gần lớp tiếp xúc.Khi các điện tử di chuyển qua lớp mặt ghép, miền P mất các lỗ trống do các điện tử kết hợp với lỗ trống, tạo ra 1 lớp tích điện âm gần lớp tiếp xúc.Hai lớp tích điện âm và dương này tạo thành Vùng nghèo.ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Vùng nghèo được mở rộng ra tới khi trạng thái cân bằng được thiếp lập và không có thêm sự khuếch tán điện tử qua lớp tiếp xúc.Vùng nghèo hoạt động như 1 hàng rào ngăn cản sự di chuyển của các điện tử qua lớp tiếp xúc. Vùng nghèo được hình thành rất nhanh và rất mỏng so với miền P, N.Trong vùng nghèo, hình thành 1 điện trường. Điện trường này ngăn cản các điện tử trong miền N và là năng lượng cần thiết để cho các điện tử có thể di chuyển qua vùng nghèo.Điện thế cần cung cấp để cho electron di chuyển qua vùng nghèo gọi là điện áp mở.ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Điện áp mở:Umở = (KT/q)ln(pp/pn) = (KT/q)ln(nn/np)Trong đó:K: hệ số Boltzmanq: điện tích điện tửT: nhiệt độ tuyệt đốipn, pn, nn, np: nồng độ tương ứng các hạt dẫnUmở có giá trị là 0,3V với loại mặt ghép P-N làm từ Ge, và là 0,7V với P-N là từ SiĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Mặt ghép P-N khi phân cực ngược:ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Hình trên chỉ ra điện áp 1 chiều cung cấp cho mặt ghép P-N, cực âm nối với miền P, cực dương nối với miền N, và gọi điện áp đó là Vng.Cực dương của điện áp nguồn sẽ hút các electron tự do, là các hạt đa số trong miền N ra khỏi mặt ghép P-N.Trong miền N, khi các electron di chuyển về phía cực dương của nguồn thì các ion dương được tạo ra và kết quả làm cho vùng nghèo rộng ra.Trong miền P, các electron từ cực âm của nguồn di chuyển qua các lỗ trống và đến vùng nghèo tạo ra các ion âm. Kết quả làm vùng nghèo rộng ra.Khi phân cực ngược, miền P và N nghèo các hạt dẫn đa số, dòng điện chạy qua mặt ghép P-N là rất nhỏ và có thể bỏ qua, và đạt đến 1 giá trị bão hòa gọi là dòng điện ngược bão hòa, ký hiệu là Is.Dòng điện qua mặt ghép lúc đó gọi là dòng điện ngược.ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Mặt ghép P-N khi phân cực thuận:ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Cực dương nối miền P, cực âm nối miền N.Điện áp Vth phải lớn hơn điện áp mở.Khi phân cực thuận, cực âm của nguồn sẽ đẩy các electron tự do trong miền N (là các hạt đa số) qua mặt ghép P-N.Dòng các electron gọi là dòng điện tử.Điện áp nguồn truyền đủ năng lượng cho các electron tự do để chúng vượt qua vùng nghèo và tới được miền P.Ở miền P, các electron dẫn điện này bị mất NL và tái hợp với các lỗ trống ở vùng hóa trị.Các electron di chuyển từ lỗ trống này đến lỗ trống khác và tới được cực dương của nguồn.Các lỗ trống là các hạt đa số của miền P thực tế di chuyển sang bên trái lớp mặt ghép và gọi là dòng lỗ trống.ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Dòng điện chạy qua mặt ghép P-N khi phân cực thuận là:Ith = Is.e(qU/KT)Is: dòng điện ngược bão hòaU: điện áp ngoài đặt vào mặt ghépUT = KT/q gọi là điện áp nhiệt, có giá trị khoảng 25mVNhật xét: Mặt ghép P-N dẫn điện mạnh khi phân cực thuận và hầu như không dẫn điện khi phân cực ngược, đó là tính chất điện 1 chiều (tính chất chỉnh lưu) của mặt ghép P-N.ĐIÔT BÁN DẪNMặt ghép P-N và tính chất chỉnh lưu ()Đặc tuyến V-A của mặt ghép P-N:ĐIÔT BÁN DẪNCó cấu tạo là một mặt ghép P-N với 2 điện cực nối với 2 miền P và N.Ký hiệu (hình vẽ)Điện cực nối với miền N gọi là catôt, điện cực nối với miền P gọi là anôt.ĐIÔT BÁN DẪN ()Các tham số của đi-ốt:Điện trở 1 chiều hay còn gọi là điện trở tĩnh