Tài liệu tham khảo môn: LINH KIỆN ĐIỆN TỬdulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/dien...1.2.3. Chiều của dòng điện Dòng điện trong mạch có chiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

Tài liệu tham khảo môn:

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

Biên soạn: Lê Thị Hồng Thắm

LƯU HÀNH NỘI BỘ

2008

GV:L EÊTHỊ HỒNG THẮM

2007

Chương 1: Cơ sở điện học

2

Chöông 1

CÔ SỞ ĐIỆN HỌC

1.1. Nguồn gốc của dòng điện

1.1.1. Cấu tạo vật chất

Theo thuyeát phaân töû, caùc nhaø khoa hoïc cho raèng: phaân töû chính laø thaønh phaàn

nhoû nhaát cuûa vaät chaát.

Ví duï: nöôùc laø do nhieàu (voâ soá) phaân töû nöôùc keát hôïp laïi.

Phaân töû muoái vaãn mang tính chaát maën cuûa muoái.

Phaân töû ñöôøng vaãn mang tính chaát ngoït cuûa ñöôøng.

Baûn thaân phaân töû laïi do nhöõng phaàn töû nhoû hôn hôïp thaønh. Theo thuyeát nguyeân

töû thì nguyeân töû laø thaønh phaàn nhoû nhaát cuûa vaät chaát coøn mang tính chaát ñoù.

Ñôn chaát (chaát cô baûn) laø vaät chaát chæ do moät chaát taïo thaønh, nghóa laø khoâng theå

phaân tích ra hai hay nhieàu chaát cô baûn.

Ví duï: oxy, hydro, vaøng, saét…

Hôïp chaát laø nhöõng vaät chaát coù theå phaân tích thaønh hai hay nhieàu chaát cô baûn.

Ví duï: nöôùc laø hôïp chaát vì coù theå phaân tích thaønh hai chaát cô baûn laø khí hydro

vaø khí oxy.

Năm 1987, W. Thomson khám phá ra electron và chứng minh nó có điện tích âm.

Sau đó, N. Bohr (nhà vật lí người Đan Mạch) đã mô hình hóa mẫu hành tinh nguyên tử.

Do đó mới phát minh ra thuyết điện tử.

Theo thuyeát ñieän töû, taát caû caùc nguyeân töû ñöôïc caáu taïo bôûi 3 loaïi “haït” chính:

Proton laø haït mang ñieän tích döông, caùc proton naèm trong nhaân nguyeân töû.

Neutron laø moät hay nhieàu haït khoâng mang ñieän tích. Caùc neutron naèm trong

nhaân nguyeân töû.

Electron (ñieän töû) laø haït mang ñieän tích aâm vaø cuõng laø ñieän tích cô baûn. Caùc

ñieän töû chuyeån ñoäng xung quanh nhaân.

Ví dụ: nguyên tử He

+ +


3

Hình 1.1. Cấu tạo nguyên tử He

Bình thöôøng nguyeân töû ôû traïng thaùi trung hoaø ñieän, nghóa laø soá löôïng proton

baèng soá löôïng electron.

1.1.2. Điện tích

Ñieän laø moät thuoäc tính cuûa haït, löôïng mang tính chaát ñieän goïi laø ñieän tích.

Đơn vị đo điện tích được tính bằng coulomb (C).

Mỗi electron có điện tích: e = 1,6.10-19

C.

Caùc haït mang ñieän töông taùc nhau: caùc haït traùi daáu huùt nhau, caùc haït cuøng daáu

ñaåy nhau.

Khi khảo sát các lực tương tác giữa những hạt tích điện năm 1785, nhà Vật lý

người Pháp Coulomb đã phát hiện ra định luật sau.

Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1, q2 ở trạng thái đứng yên, cách nhau một

khoảng r có:

- Phương là đường thẳng nối hai điện tích điểm.

- Độ lớn tỉ lệ thuận với tích q1,q2 và tỉ lệ nghịch với r2

Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1, q2 ở trạng thái đứng yên, cách

nhau một khoảng r được xác định theo định luật Coulomb:

F: lực tương tác (N)

q1,q2 : điện tích (C)

r: khoảng cách (m)

Nguyeân töû trung hoaø ñieän khi soá löôïng proton baèng soá löôïng electron

Moät nguyeân töû khi khoâng caân baèng ñieän thì trôû thaønh ion:

Ion döông khi soá löôïng proton lôùn hôn soá löôïng electron.

Ion aâm khi soá löôïng proton nhoû hôn soá löôïng electron.

Ví duï: Moät ñieän töû thoaùt ly khoûi nguyeân töû thì ñieän töû laø ion aâm coøn nguyeân töû

coøn laïi laø ion döông.


4

1.1.3. Điện trường

Naêng löôïng phaân boá lieân keát vôùi ñieän tích cho chuùng ta moät hình aûnh veà ñieän

tröôøng. Ñieän tích toûa ra khoâng gian quanh noù moät tröôøng aûnh höôûng goïi laø ñieän

tröôøng.

Tính chaát cô baûn cuûa ñieän tröôøng laø khi coù moät ñieän tích ñaët trong ñieän tröôøng

thì ñieän tích ñoù chòu taùc duïng cuûa löïc ñieän.

Ñieän tröôøng laø daïng vaät chaát toàn taïi xung quanh ñieän tích vaø taùc duïng leân ñieän

tích khaùc ñaët trong noù.

Ngöôøi ta bieåu dieãn ñieän tröôøng baèng caùc ñöôøng söùc, maät ñoä caùc ñöôøng söùc duøng

ñeå chæ cöôøng ñoä ñieän tröôøng.

E: cöôøng ñoä ñieän tröôøng (V/m)

F: löïc ñieän tröôøng (N)

q: đieän tích (C)

Vì ñieän töû mang ñieän tích aâm (q = e) neân löïc taùc ñoäng leân ñieän töû ngöôïc chieàu

vôùi ñieän tröôøng hay noùi caùch khaùc, moät ñieän töû töï do seõ di chuyeån ngöôïc chieàu vôùi

ñieän tröôøng.

Chieàu cuûa ñöôøng söùc ñi töø ñieän tích döông ñeán ñieän tích aâm.

Hình 1.2. Biểu diễn chiều của đường sức

1.1.4. Điện thế - hiệu điện thế

Töông töï nhö nöôùc chæ chaûy thaønh doøng töø nôi cao ñeán nôi thaáp cuûa traùi ñaát

nghóa laø giöõa hai nôi coù ñòa theá khaùc nhau, baèng thöïc nghieäm caùc nhaø vaät lyù ñaõ

chöùng toû raèng: caùc haït mang ñieän tích chæ chuyeån ñoäng coù höôùng taïo thaønh doøng

+ -

E = q

F


5

ñieän giöõa hai ñieåm coù ñieän theá khaùc nhau.

ÔÛ maïch ñieän - ñieän löôïng taïi A coù moät theá naêng ñieän, goïi taét laø ñieän theá taïi A

vaø taïi B cuõng coù moät ñieän theá töông öùng vôùi vò trí B trong maïch.

Hình 1.3.

Ñeå dòch chuyeån ñieän löôïng q töø vò trí A sang vò trí B töùc ñeå taïo doøng ñieän töø A

sang B thì nguoàn ñieän phaûi taïo ra moät naêng löôïng laø VAB

VAB =VA-VB = -VBA, goïi laø hieäu ñieän theá giöõa A vaø B.

Điểm nối chung của mạch điện được chọn làm điểm gốc (điểm đất, điểm masse).

Điểm này có điện thế bằng 0. Khi cho điểm A nối trực tiếp xuống masse thì điểm A có

điện thế: VA = 0

1.5. Dòng điện

Doøng ñieän laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng cuûa caùc haït mang ñieän.

dt

dqI

I: cöôøng ñoä doøng ñieän (A)

dq: ñieän löôïng (C)

dt: khoaûng thôøi gian ngaén (s)

Theo qui öôùc doøng ñieän coù chieàu töø döông sang aâm. Đơn vị đo cường độ dòng

điện: Ampere (A)

1mA (miliampere) = 10-3

A

1µA (microampere) = 10-6

A

1.2. Doøng ñieän moät chieàu (direct current)

Khi doøng ñieän vaø ñieän theá phaân boá trong moät heä maïch khoâng thay ñoåi theo thôøi

gian thì maïch ñöôïc xem nhö ôû traïng thaùi tónh hay traïng thaùi DC.

1.2.1. Định nghĩa

B A

+ -

Nguoàn ñieän


6

Doøng ñieän moät chieàu laø doøng điện có chiều và giá trị cường độ dòng điện không

đổi theo thời gian.

1.2.2. Cường độ dòng điện

Cường độ dòng điện đo bằng lượng điện tích của các điện tử tự do chuyển động

có hướng qua thiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian.

dt

dqI

I: cöôøng ñoä doøng ñieän (A)

dq: ñieän löôïng (C)

dt: khoaûng thôøi gian ngaén (s)

Dòng điện không đổi:

t

QI

Q là tổng các điện tích đi qua thiết diện dây dẫn trong khoảng thời gian t.

1.2.3. Chiều của dòng điện

Dòng điện trong mạch có chiều chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có

điện thế thấp. Chiều của dòng điện ngược với chiều chuyển động của điện tử.

1.2.4. Nguồn điện một chiều

Các loại nguồn một chiều:

- Pin, acquy.

- Pin mặt trời.

- Máy phát điện một chiều.

- Bộ nguồn điện tử công suất.

Khi sử dụng nguồn một chiều, cần biết hai thông số quan trọng của nguồn và điện

áp làm việc và điện lượng.

1.2.5. Cách mắc Nguồn điện một chiều

- Mắc nối tiếp.

- Mắc song song.

- Mắc hỗn hợp.

1.3. Doøng ñieän xoay chieàu (alternative current)

Khi doøng ñieän vaø ñieän theá phaân boá trong moät heä maïch thay ñoåi theo thôøi gian

thì maïch ñöôïc xem nhö ôû traïng thaùi ñoäng hay traïng thaùi AC.

1.3.1. Định nghĩa


7

Doøng ñieän xoay chieàu hình sine laø doøng điện có chiều và giá trị cường độ dòng

điện biến đổi theo thời gian một cách tuần hoàn với qui luật hình sine.

1.3.2. Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều hình sine

Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều hình sine gồm có: giá trị đỉnh,

giá trị trung bình, giá trị hiệu dụng, giá trị tức thời, chu kì, tần số, tần số góc, góc pha,

pha ban đầu.

Ví dụ:

Dòng điện xoay chiều: i = 14,14sin100t (A) có:

- Giá trị đỉnh là 14,41A.

- Giá trị hiệu dụng 10A.

- Chu kì là 0,02s.

- Tần số là 50Hz.

- Tần số góc100rad/s.

- Góc pha là 100t rad.

- Pha ban đầu bằng 0.

Điện áp xoay chiều: u = 311,1sin100t (v) có:

- Giá trị đỉnh là 311,1v.

- Giá trị hiệu dụng 220v.

- Chu kì là 0,02s.

- Tần số là 50Hz.

- Tần số góc100rad/s.

- Góc pha là 100t rad.

- Pha ban đầu bằng 0.

Như vậy, điện áp xoay chiều u và dòng điện xoay chiều i cùng pha, dao động cùng

tần số, cùng chu kì.

Dòng điện xoay chiều i = I0 sin100t (A) chạy qua đoạn mạch chỉ có thuần điện trở

R thì hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là:

u = U0 sin100t (v)

Dòng điện xoay chiều i = I0 sin100t (A) chạy qua đoạn mạch chỉ có tụ C thì hiệu

điện thế giữa hai đầu tụ là:

u = U0 sin(100t - /2) (v)

Dòng điện xoay chiều i = I0 sin100t (A) chạy qua đoạn mạch chỉ có cuộn cảm L

thì hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm L là:

u = U0 sin(100t + /2) (v)

Chương 2: Linh kiện thụ động

8

Chöông 2

LINH KIEÄN THUÏ ÑOÄNG

2.1. Đieän trôû (resistor)

2.1.1. Khaùi nieäm

Ñieän trôû laø moät linh kieän coù tính caûn trôû doøng ñieän vaø laøm moät soá chöùc naêng

khaùc tuøy vaøo vò trí cuûa ñieän trôû trong maïch ñieän.

2.1.2. Kyù hieäu - ñôn vò

Hình 2.1. Kyù hieäu ñieän trôû

Ñôn vò : Ohm ()

1 k = 103

1M = 103k

2.1.3. Ñieän trôû daây daãn

a. Khaùi nieäm

Ñieän trôû cuûa daây daãn laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho tính caûn trôû doøng ñieän cuûa

daây daãn.

Kyù hieäu: R; ñôn vò: (Ohm)

Ñieän daãn laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho tính daãn ñieän cuûa daây ñaãn. Ñieän daãn

laø nghòch ñaûo cuûa ñieän trôû.

Kyù hieäu: G ; ñôn vò: S (siemens)

b. Thí nghieäm

Söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo chieàu daøi cuûa daây daãn:

Laáy moät daây daãn cuøng baûn chaát, cuøng tieát dieän thaúng S nhöng coù chieàu daøi l

khaùc nhau. Xaùc ñònh ñieän trôû cuûa caùc daây daãn ñoù.

R

R

G = R

1


9

Thí nghieäm cho thaáy khi chieàu daøi l taêng (giaûm) 2, 3… laàn thì ñieän trôû cuûa daây

daãn cuõng taêng giaûm 2, 3… laàn.

Söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo tieát dieän cuûa daây daãn:

Laáy nhöõng daây daãn cuøng baûn chaát, cuøng chieàu daøi l nhöng coù tieát dieän thaúng S

khaùc nhau. Xaùc ñònh ñieän trôû cuûa caùc daây daãn ñoù.

Thí nghieäm cho thaáy khi tieát dieän S taêng (giaûm) 2, 3… laàn thì ñieän trôû daây daãn

cuõng giaûm taêng 2, 3… laàn

Söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo baûn chaát cuûa daây daãn :

Laáy nhöõng daây daãn coù cuøng chieàu daøi l, tieát dieän thaúng S nhöng laøm baèng

nhöõng chaát khaùc nhau, ta thaáy ñieän trôû cuûa nhöõng daây daãn ñoù khaùc nhau.

c. Keát luaän

Töø nhöõng thöïc nghieäm treân ta ruùt ra keát luaän: ôû moät nhieät ñoä nhaát ñònh, ñieän trôû

cuûa moät daây daãn tuyø thuoäc vaøo chaát cuûa daây, tæ leä thuaän vôùi chieàu daøi cuûa daây vaø tæ

leä nghòch vôùi tieát dieän cuûa daây.

R: Ñieän trôû cuûa daây daãn ()

l : Chieàu daøi cuûa daây daãn (m)

S: Tieát dieän cuûa daây daãn (m2)

: Ñieän trôû suaát (m)

Ñieän trôû suaát:

Soá ño ñieän trôû cuûa daây daãn laøm baèng moät chaát naøo ñoù vaø coù chieàu daøi 1m, tieát

dieän thaúng 1m2

ñöôïc goïi laø ñieän trôû suaát cuûa chaát ñoù.

Vôùi nhöõng chaát khaùc nhau thì ñieän trôû suaát cuûa noù cuõng khaùc nhau. Ñieän trôû

suaát bieán ñoåi theo nhieät ñoä vaø söï bieán ñoåi naøy ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau:

0: ñieän trôû suaát ño ôû 00C.

a: heä soá nhieät ñoä

t: nhieät ñoä (0C)

= 0 (1+ at)

R = s

l


10

Baûng 2.1 ñöa ra trò soá trung bình cuûa ñieän trôû suaát cuûa moät soá chaát daãn ñieän

thöôøng gaëp:

Baïc 0,016.106 Keõm 0,06.10

6

Ñoàng 0,017.106 Theùp 0,1. 10

6

Nhoâm 0,026.106 Photpho 0,11.10

6

Vonfarm

0,055.106 Chì 0,21.10

6

Baûng 2.1. Ñieän trôû suaát cuûa moät soá chaát daãn ñieän thöôøng gaëp

2.1.4. Ñònh luaät Ohm

a. Ñònh luaät Ohm ñoaïn maïch thuaàn trôû

Nhaø vaät lyù ngöôøi Ñöùc, Ohm ñaõ thieát laäp baèng thöïc nghieäm ñònh luaät sau: cöôøng

ñoä doøng ñieän trong daây daãn tæ leä thuaän vôùi hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu daây daãn vaø tæ

leä nghòch vôùi ñieän trôû cuûa daây daãn.

I: Cöôøng ñoä doøng ñieän (A)

U: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu daây (V)

R: Ñieän trôû ()

b.Ñònh luaät Ohm toång quaùt ñoái vôùi ñoaïn maïch

Doøng ñieän chaïy trong ñoaïn maïch ñöôïc tính bôûi coâng thöùc:

r

BA

R

VI

A: ñieän theá taïi A.

B: ñieän theá taïi B.

RT: ñieän trôû cuûa ñoaïn maïch AB.

RT = R + r1 + r2

I = R

U

A B V1,r1 V2,r2

R


11

Qui öôùc nguoàn ñieän tuøy theo chieàu doøng ñieän:

Nguoàn phaùt (caáp ñieän), qui öôùc V > 0

Nguoàn thu (tieâu thuï ñieän), qui öôùc V < 0

c.Ñònh luaät Ohm toång quaùt cho maïch kín

Doøng ñieän chaïy trong moät maïch kín ñöôïc tính bôûi coâng thöùc:

tR

VI

I: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong maïch kín.

V: Toång ñieän theá coù trong maïch kín.

Rt: Ñieän trôû cuûa toaøn maïch.

Thöïc ra, vôùi ñoaïn maïch AB (hình treân) neáu hai ñaàu A,B cuûa ñoaïn maïch truøng

nhau, ta coù moät maïch kín. Khi ñoù A = B vaø coâng thöùc tính doøng ñieän trôû thaønh:

Ví duï khaùc:

Ta coù:

2.1.5. Ñònh luaät Kirchhoff thöù nhaát (ñònh luaät nuùt)

Moät nuùt ñieän laø choã noái caùc nhaùnh ñieän vaø phaûi coù ít nhaát ba nhaùnh ñieän trôû

leân.

I 1 + I 4 + I 5 = I 2 + I 3

Hình 2.2. Tại nút điện có 5 nhánh điện.

Ivaøo = I ra I2

I1

I3

I4

I5

21

21

rrR

VV

R

VI

t

21

21

RR

VV

R

V

I

t

V1 R1

R2

V2


12

2.1.6. Phaân loaïi

Ñieän trôû coù theå phaân loaïi döïa vaøo caáu taïo hay döïa vaøo muïc ñích söû duïng maø noù

coù nhieàu loaïi khaùc nhau.

a. Veà caáu taïo

Ñieän trôû than (carbon)

Ngöôøi ta troän boät than vaø boät ñaát seùt theo moät tæ leä nhaát ñònh ñeå cho ra nhöõng trò

soá khaùc nhau. Sau ñoù ngöôøi ta eùp laïi vaø cho vaøo moät oáng baèng Bakelite. Kim loaïi eùp

saùt ôû hai ñaàu vaø hai daây ra ñöôïc haøn vaøo kim loaïi, boïc kim loaïi beân ngoaøi ñeå giöõ

caáu truùc beân trong ñoàng thôøi choáng coï saùt vaø aåm. Ngoaøi cuøng ngöôøi ta sôn caùc voøng

maøu ñeå cho bieát trò soá ñieän trôû. Loaïi ñieän trôû naøy deã cheá taïo, ñoä tin caäy khaù toát, do

ñoù reõ tieàn vaø raát thoâng duïng.

Ñieän trôû daây quaán (Wire –round)

Laøm baèng hôïp kim NiCr quaán treân moät loõi caùch ñieän amiaêng, ñaát nung, saønh,

söù. Beân ngoaøi ñöôïc phuû bôûi lôùp nhöïa cöùng vaø moät lôùp sôn caùch ñieän. Ñeå giaûm toái

thieåu heä soá töï caûm L cuûa daây quaán, ngöôøi ta quaán ½ soá voøng theo chieàu thuaän vaø ½

soá voøng theo chieàu nghòch.

b. Veà muïc ñích söû duïng

- Ñieän trôû coá ñònh laø loaïi ñieän trôû coù trò soá coá ñònh khoâng thay ñoåi ñöôïc.

Loại này còn được chia ra và có tên gọi khác:

. Điện trở chính xác.

. Điện trở bán chính xác.

. Điện trở đa dụng.

. Điện trở công suất.

- Ñieän trôû coù trò soá thay ñoåi ñöôïc:

Bieán trôû: laø loaïi ñieän trôû có trị số thay đổi được (Variable Resistor)


13

Hình 2.3. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa biến trở

Nhieät điện trôû: laø loaïi ñieän trôû maø trò soá cuûa noù thay ñoåi theo nhieät ñoä

(thermistor).

- Nhieät trôû dương ( PTC = Positive Temperature Coefficient)

- Nhieät trở âm ( NTC = Negative Temperature Coefficient)

VDR (Voltage Dependent Resistor) laø loaïi ñieän trôû maø trò soá cuûa noù phuï

thuoäc ñieän aùp ñaët vaøo noù. Thöôøng thì VDR coù trò soá ñieän trôû giaûm khi ñieän

aùp taêng.

Điện trở quang: (Photoresistor) / điện trở tuỳ thuộc ánh sáng (LDR = Light

Dependent Resistor ) laø loaïi ñieän trôû maø trò soá cuûa noù phuï thuoäc vaøo aùnh

saùng chieáu vaøo noù.

Hình 2.4. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa điện trở quang.

2.1.7. Caùch mắc ñieän trôû

a. Mắc noái tieáp

R2

I

+

U

I2

<=>

I1

R1 Rtd

+

U

Hình 2. 5. Ñieän trôû mắc noái tieáp

I1: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua R1


U1: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu R1


Ta coù: I1 = I2 = I

U = U1 + U2

Rtñ = R1 + R2

LDR CdS


14

Neáu coù nhieàu ñieän trôû gheùp noái tieáp thì

b. Mắc song song

Hình 2.6. Ñieän trôû mắc song song





Ta coù: U1 = U2 = U

I = I1 + I2

21tñR

1

R

1

R

1 hay Rtñ =

21

21

RR

RR

Neáu coù nhieàu ñieän trôû maéc song song vôùi nhau thì:

2.1.8.Caùch ñoïc trò soá ñieän trôû

a. Ñoïc trò soá ñieän trôû theo qui öôùc voøng maøu:

Ñieän trôû 4 voøng maøu

- Voøng A, B chæ trò soá töông öùng vôùi maøu.

- Voøng C chæ heä soá nhaân.

- Voøng D chæ sai soá.

A B C D

Rtñ = R1 + R2 + … + Rn

R2 I

R1

+

U

I2

I

I1

<=>

Rtd

+

U

n21tñR

1...

R

1

R

1

R

1


15

Hình 2.7 . Đieän trôû 4 vòng màu

Maøu Voøng A, B Voøng C Voøng D

Ñen

Naâu

Ñoû

Cam

Vaøng

Luïc

Lam

Tím

Xaùm

Traéng

Vaøng nhuõ

Baïc

Maøu thaân

ñieän trôû

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-------------

-------------

-------------

x100

= x1

x101

= x10

x102

= x100

x103

= x1000

x104

= x10000

x105

= x100000

x106

= x1000000

x107

= x10000000

x108

= x100000000

x109= x1000000000

x10-1

= x0,1

x10-2

= x0,01

------------------------

----------

1%

2%

3%

-------------

-------------

-------------

-------------

-------------

-------------

5%

10%

20%

Bảng 2.2. Bảng qui ước vòng màu.

Ví duï: Ñoû – tím – đoû – baïc = 2,7k 10%

Ñoû – tím – đoû –vàng nhũ = 2,7k 5%

Ñoû – đỏ – đoû – vaøng nhuõ = 2,2k 5%

Ñieän trôû 3 voøng maøu:

Laàn löôït ñöôïc kyù hieäu A, B, C. YÙ nghóa cuûa caùc voøng maøu töông töï loaïi ñieän

trôû 4 voøng maøu: voøng A, B chæ trò soá töông öùng vôùi maøu. Voøng C chæ heä soá nhaân. Sai

soá xem nhö maøu cuûa thaân ñieän trôû.

Ví duï: Ñoû – tím – đoû = 2,7k 20%

Ñieän trôû 5 voøng maøu:

Loaïi ñieän trôû 5 voøng maøu ñöôïc kyù hieäu laø voøng A, B, C, D, E: 3 voøng A, B, C

chæ trò soá töông öùng vôùi maøu, voøng D chæ heä soá nhaân, voøng E chæ sai soá.

Ví duï: Nâu – đen – đen – đen – nâu = 100 1%


16

b. Ñoïc trò soá ñieän trôû theo qui öôùc chaám maøu

Treân thaân ñieän trôû, moät ñaàu ñieän trôû coù maøu B khaùc vôùi maøu cuûa thaân ñieän trôû

(A), giöõa thaân coù chaám maøu (C). YÙ nghóa caùc maøu vaø caùch ñoïc trò soá ñieän trôû nhö

treân.

Ví duï: moät ñieän trôû coù thaân maøu xanh laù caây, moät ñaàu maøu ñoû, giöõa thaân coù

chaám vaøng: 520 K.

b. Ñieän trôû coù ghi soá treân thaân

Ñoái vôùi ñieän trôû coù ghi soá treân thaân thì hai soá ñaàu laø soá coù yù nghóa, soá thöù ba chæ

soá nhaân.

Ví duï: Treân thaân ñieän trôû coù ghi 103 thì trò soá ñieän trôû laø 10K.

Ngoaøi ra treân thaân ñieän trôû coù ghi con soá vaø chöõ thì con soá chæ trò soá ñieän trôû,

chöõ chæ boäi soá: R= x1; K= x103; M= x10

6.

Ví duï: 5R = 5.

4K7 = 4,7K.

Veà lyù thuyeát, linh kieän ñieän trôû coù theå coù giaù trò baát kyø töø thaáp nhaát ñeán cao

nhaát. Trong thöïc teá, caùc linh kieän ñieän trôû coù khoaûng ñieän trôû töø 0,1 ñeán 100M.

Caùc giaù trò tieâu chuaån: 1.0; 1.2; 1.5; 1.8; 2.2; 2.7; 3.3; 3.9; 4.3; 4.7; 5.1; 5.6; 6.8;

7.5; 8.2; 9.1. Caùc linh kieän ñieän trôû thöôøng ñöôïc cheá taïo vôùi giaù trò laø caùc giaù trò tieâu

chuaån nhaân vôùi boäi soá cuûa 10.

Ví duï: đieän trôû: 10; 100; 1,5K; 2,7K; 5,6K….

2.1.9. Coâng suaát cuûa ñieän trôû

Coâng suaát cuûa ñieän trôû laø trò soá chæ coâng suaát tieâu taùn toái ña cuûa noù. Coâng suaát

chòu ñöïng naøy do nhaø saûn xuaát cho bieát döôùi daïng ghi saún treân thaân hoaëc kích thöôùc

cuûa ñieän trôû. Kích thöôùc ñieän trôû lôùn thì coâng suaát cuûa noù lôùn. Coâng suaát cuûa ñieän

trôû thay ñoåi theo kích thöôùc vôùi trò soá gaàn ñuùng nhö sau:

Bảng 2.3. Coâng suaát cuûa ñieän trôû thay ñoåi theo kích thöôùc

Neân choïn coâng suaát chòu ñöïng lôùn hôn hay baèng 2 laàn coâng suaát tính toaùn.

Coâng suaát Chieàu daøi Ñöôøng kính

2W 1,6cm 10mm

1W 1,2cm 6mm

0,5W 1cm 4mm

0.25W 0,7cm 3mm


17

2.1.10. ÖÙng duïng

Ñieän trôû coù nhieàu öùng duïng trong laõnh vöïc ñieän vaø ñieän töû:

- Toûa nhieät : beáp ñieän, baøn uûi.

- Thaép saùng : boùng ñeøn daây toùc.

- Haïn doøng

- Giaûm aùp…

2.2. Tuï ñieän (capacitor)

2.2.1. Caáu taïo - kyù hieäu: tuï ñieän laø 1 linh kieän coù tính tích tröõ naêng löôïng ñieän.

Tuï ñieän ñöôïc caáu taïo goàm hai baûn cöïc là hai baûn phaúng baèng chaát daãn ñieän

(kim loaïi) ñaët song song vôùi nhau. Ôû giöõa laø chaát ñieän moâi caùch ñieän.

Hình 2.8. Cấu tạo và ký hiệu của tụ điện

2.2.2. Söï daãn ñieän cuûa tuï

Hình 2. 9. Thí nghieäm söï daãn ñieän cuûa tuï

Kyù hieäu

Baûn cöïc (kim loaïi)

voõ boïc

daây noái

chaát ñieän moâi

+ +

+ +

+ +

-- -

- - -

- -

Đ

K

Vcc


18

Xeùt maïch ñieän nhö hình veõ, khi ñoùng khoùa K ta thaáy ñeøn saùng leân roài taét. Khi

môùi vöøa ñoùng K töùc thôøi ñieän töû töø cöïc aâm cuûa nguoàn ñieän ñeán baûn cöïc beân phaûi,

ñoàng thôøi ñieän töû töø baûn cöïc beân traùi ñeán cöïc döông nguoàn. Nhö vaäy söï di chuyeån

ñieän töû treân taïo ra doøng ñieän qua ñeøn laøm ñeøn saùng. Sau ñoù xaûy ra söï caân baèng ñieän

töû giöõa nguoàn vaø tuï ñieän, nghóa laø khoâng coù söï di chuyeån ñieän töû laøm ñeøn taét, luùc

naøy hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu baûn cöïc tuï ñieän baèng ñieän theá nguoàn. Neáu nguoàn laø

xoay chieàu, cöïc tính cuûa nguoàn bieán thieân lieân tuïc laøm ñeøn saùng lieân tuïc.

2.2.3. Ñieän dung – ñôn vò

Ñeå ñaëc tröng khaû naêng tích ñieän cuûa tuï duøng ñaïi löôïng goïi laø ñieän dung C.

Ñieän dung tæ leä thuaän vôùi tieát dieän cuûa baûn tụ,ï tæ leä nghòch vôùi khoaûng caùch giöõa

2 baûn tuï (beà daøy cuûa lôùp ñieän moâi) vaø phuï thuoäc vaøo chaát ñieän moâi.

: haèng soá ñieän moâi tuøy thuoäc chaát ñieän moâi.

S : tieát dieän baûn cöïc (m2)

d : beà daøy lôùp ñieän moâi (m)

C : ñieän dung coù ñôn vò Farad (F)

Thöôøng duøng caùc öôùc soá cuûa Farad:

Microfarad : 1F = 10-6

F

Nanofarad : 1nF = 10-9

F

Picofarad : 1pF = 10-12

F

Femptofarad : 1fF = 10-15

F

Haèng soá ñieän moâi cuûa moät soá chaát caùch ñieän thöôøng duøng ñeå laøm tuï ñieän coù trò

soá nhö sau:

- Khoâng khí khoâ = 1

- Giaáy taåm daàu = 3,6

- Goám (ceramic) = 5,5

- Mica = 4 5

Ñieän dung coù theå ño baèng tæ soá ñieän tích cuûa tuï ñieän treân hieäu ñieän theá giöõa hai

baûn tuï ñieän.

d

SC ε

U

QC


19

C : ñieän dung cuûa tuï (F)

Q : ñieän tích (C)

U : hieäu ñieän theá giöõa 2 baûn tuï (V)

2.2.4. Naêng löôïng tröõ ôû tuï ñieän laø:

W : naêng löôïng (J)

C : ñieän dung (F)

U : hieäu ñieän theá giöõa 2 baûn tuï (V)

2.2.5. Ñieän theá laøm vieäc (working Volt = WV)

Ñoái vôùi moãi tuï ñieän, chæ coù theå ñaët vaøo noù moät ñieän aùp lôùn nhaát naøo ñoù, tuøy

theo keát caáu cuûa lôùp ñieän moâi. Neáu ñieän aùp ñaët vaøo quaù lôùn ñieän moâi seõ bò ñaùnh

thuûng vaø trôû neân daãn ñieän, laøm tuï ñieän bò hoûng khoâng duøng ñöôïc nöõa.

Ñieän theá laøm vieäc WV chính laø ñieän theá lôùn nhaát cho pheùp aùp vaøo 2 ñaàu tuï maø

tuï chòu ñöïng ñöôïc. Thöôøng ñieän theá naøy coù ghi treân tuï.

Nhö vaäy tuï ñieän coù 2 chæ tieâu kyõ thuaät chính: ñieän dung vaø ñieän theá laøm vieäc.

Ví dụ: Tụ có: C = 220µF,WV = 25v

C = 10µF,WV = 63v

Hình 2.10. Hình daïng cuûa tuï hoá

2.2.6. Cách mắc tụ ñieän

a. Mắc noái tieáp

+

U

+

U

C2

+

C1

+

C td

+

<=>

Hình 2.11. Caùc tuï ñieän mắc noái tieáp

2

CU

2

1W


20

Ñieän tích naïp ñöôïc vaøo tuï ñöôïc tính theo coâng thöùc:

2

2

1

1221121

C

QU;

C

QUUCUCQQQ

Maët khaùc:

tñ

tñ

C

QUU.CQ

maø : 21

UUU

21

11

CC

tñC

1

Neáu coù nhieàu tuï gheùp noái tieáp thì:

b. Mắc song song

Xem maïnh nhö hình veõ sau:

+

U

C1

+

+

U

C2+

C td

+

<=>

Hình 2.12. Caùc tuï ñieän mắc song song

Ñieän tích naïp vaøo tuï C1: Q1 = C1U

Ñieän tích naïp vaøo tuï C2: Q2 = C2.U

Ñieän tích naïp vaøo tuï Ctd: Q = Ctñ.U

Ñieän tích naïp vaøo tuï C1, C2 baèng ñieän tích naïp vaøo tuï Ctd neân:

Q = Q1 + Q2

Ctñ.U = C1U + C2U = (C1 + C2) U

Ctñ = C1 + C2

U = U1 = U2

Neáu coù nhieàu tuï gheùp song song thì:

n21tdC

1...

C

1

C

1

C

1

Ctñ = C1 + C2 + … Cn


21

+ ++


Tuï ñieän ñöôïc chia laøm 2 loaïi chính:

- Tuï ñieän coù phaân cöïc tính döông vaø aâm (tuï coù cöïc) (polar)

- Tuï khoâng phaân cöïc tính (tuï khoâng cöïc) (nopolar)

Thoâng thöôøng treân thöïc teá, ngöôøi ta phaân loaïi tuï vaø ñaët teân cho tuï tuøy theo chaát

ñieän moâi nhö sau:

Tuï hoùa

Laø loaïi tuï coù phaân cöïc tính döông vaø aâm. Tuï hoaù coù baûn cöïc laø nhöõng laù

nhoâm, ñieän moâi laø lôùp oxyùt nhoâm raát moûng ñöôïc taïo baèng phöông phaùp ñieän phaân.

Ñieän dung cuûa tuï hoùa khaù lôùn.

Khi söû duïng phaûi raùp ñuùng cöïc tính döông vaø aâm, ñieän theá laøm vieäc thöôøng nhoû

hôn 500V.

Hình 2.13. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa tuï hoá

Tuï giaáy

Laø loaïi tuï khoâng coù cöïc tính. Tuï giaáy coù hai baûn cöïc laø caùc laù nhoâm hoaëc

thieác, ôû giöõa coù lôùp caùch ñieän laø giaáy taåm daàu vaø cuoän laïi thaønh oáng.

Hình 2.14. Hình daïng vaø ký hiệu cuûa tuï giaáy

Tuï goám: (ceramic)

Laø loaïi tuï khoâng phaân cöïc tính. Tuï goám ñöôïc cheá taïo goàm chaát ñieän moâi laø

goám, thöôøng coù daïng troøn deït, beà maët ñöôïc traùng baïc ñeå laøm baûn tuï.

C

Kyù hieäu

Hình daùng

100

25V

Hình daïng

C

Kyù hieäu


22

C = 100nF C = 100pF C =

1000pF

Hình 2.15. Hình daïng vaø ký hiệu cuûa tuï goám

Tuï mica

Laø loaïi tuï khoâng phaân cöïc tính. Tuï mica: ñöôïc cheá taïo goàm nhieàu mieáng mica

moûng, ñöôïc traùng baïc ñaët choàng leân nhau. Sau ñoù ñöôïc bao phuû bôûi lôùp choáng aåm

baèng saùp hoaëc nhöïa cöùng. Thöôøng thì tuï mica coù daïng hình khoái chöõ nhaät.

Hình 2.16. Hình daïng vaø ký hiệu cuûa tuï mica

Tuï bieán ñoåi

Laø loaïi tuï maø trò soá ñieän dung coù theå thay ñoåi theo yeâu caàu söû duïng.

Hình 2.17. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa tuï biến dung

2.2.8. Caùch xaùc ñònh giaù trò cuûa tuï ñieän

Caùc loaïi tuï hoùa: cöïc tính ñöôïc ghi baèng daáu + hoaëc daáu -. Ñôn vò ñieän dung laø

microâfarad (F, MF, FD) vaø ñieän aùp laøm vieäc ñôn vò laø volt (VDC) thöôøng ñöôïc

ghi tröïc tieáp baèng chöõ soá.

Tuï ghi 2 chöõ soá ví duï: 47/630 thì soá ñaàu laø ñieän dung, ñôn vò pF, soá thöù hai laø trò

soá ñieän aùp laøm vieäc, ñôn vò volt.

C

Kyù hieäu

Hình daïng


23

Tröôøng hôïp ghi 123K thì 2 soá ñaàu laø soá coù nghóa, soá thöù ba laø soá nhaân, chöõ vieát

chæ sai soá. (J = 5%, K = 10%, M = 20%)

123K = 12000pF 10%

2.2.9. Hiện tượng naïp - xaû cuûa tuï

Hình 2.18.Maïch thí nghieäm söï naïp - xaû cuûa tuï

Baät khoùa K sang vò trí soá 1 thì tuï baét ñaàu naïp ñieän töø ñieän theá laø 0V taêng daàn

ñeán ñieän theá VDC theo haøm soá muõ ñoái vôùi thôøi gian.

Ñieän theá töùc thôøi treân hai ñaàu tuï ñöôïc tính theo coâng thöùc:

)τ1()(t

eDC

Vtcv

t : thôøi gian tuï naïp (s)

e = 2,71828

= R.C

: ñöôïc goïi laø thôøi haèng naïp ñieän cuûa tuï (s)

R: ñieän trôû ()

C: ñieän dung (F)

Ngöôïc laïi, doøng ñieän I naïp giaûm theo haøm soá muõ töø vò trí cöïc ñaïi ban ñaàu I =

R

VDC

veà O theo bieåu thöùc sau:

τt

e

R

DCV

(t)c

i

Theo lyù thuyeát, thôøi gian ñeå tuï naïp ñaây laø voâ haïn (Vc=VDC). Treân thöïc teá, sau

thôøi gian 5 tuï ñaõ naïp ñöôïc 99% VDC, luùc ñoù ngöôøi ta xem nhö tuï ñaõ naïp ñaày.

Khi tuï ñaõ naïp ñaày, ta baät K qua vò trí soá 2, tuï C xaû ñieän qua R, hieäu ñieän theá

giaûm töø VDC veà 0 theo haøm soá muõ ñoái vôùi thôøi gian:

τt

e.DC

V)t(c

v

+ + C

K

2 1

R

VDC


24

t: thôøi gian tuï xaû; = R.C (s)

Ñeå yù toác ñoä naïp –xaû nhanh trong thôøi gian luùc ñaàu töø 0 ñeán , sau ñoù giaûm laïi

trong thôøi gian sau.

Hình 2.19.Ñaëc tuyến naïp - xaû cuûa tuï

2.2.10. Dung khaùng

Dung khaùng laø ñaïi löôïng chæ söùc caûn ñieän cuûa tuï ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu.

Kyù hieäu: XC hoaëc ZC

Bieåu thöùc: XC = 1

wc

= 1

2fc

XC: dung khaùng ()

f: taàn soá (Hz)

w: taàn soá goùc (rad/s)

C: ñieän dung (F)


Tuï coù theå ñöôïc öùng duïng laøm tuï loïc trong caùc maïch loïc nguoàn, loïc chaën taàn soá

hay cho qua taàn soá naøo ñoù. Tuï lieân laïc ñeå noái giöõa caùc taàng khueách ñaïi.

2.3. Cuoän caûm (inductor) / cuoän daây (coil)

2.3.1. Caáu taïo

t 0 2 3 4 5

VC (t)/ IC (t)

63

86

95 98 99

37

14

5 2 1


25

Cuoän caûm laø daây daãn coù boïc lôùp caùch ñieän quaán nhieàu voøng lieân tieáp treân 1 caùi

loõi, (choàng leân nhau nhöng khoâng chaïm vaøo nhau). Loõi cuûa cuoän caûm coù theå laø moät

oáng roång (loõi khoâng khí), saét buïi hay saét laù.

Tuøy theo loaïi loõi, cuoän caûm coù caùc kyù hieäu khaùc nhau:

loõi khoâng khí loõi saét buïi loõi saét laù

Hình 2.20. Kyù hieäu cuûa cuoän caûm

2.3.2. Heä soá töï caûm

Heä soá töï caûm laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho khaû naêng tích tröõ naêng löôïng töø tröôøng

cuûa cuoän caûm.

Kyù hieäu: L

Ñôn vò ño: Henri (H)

Mili henri: 1mH = 10-3

H

Micro Henri: 1H = 10-6

H

Heä soá töï caûm phuï thuoäc vaøo soá voøng daây, tieát dieän, chieàu daøi vaø vaät lieäu laøm

loõi cuûa cuoän caûm.

L = 0r n

2

l

. S = 0r d

2

4

n

2

l

0 = 4 . 10-7

H/m

r: heä soá töø thaåm töông ñoái cuûa vaät lieäu laøm loõi ñoái vôùi chaân khoâng.

n: soá voøng daây

S: tieát dieän loõi (m2)

L: chieàu daøi loõi (m)

d: ñöôøng kính cuûa cuoän caûm (m)

Maët khaùc , heä soá töï caûm coøn tính bôûi coâng thöùc sau:

L = n

I

2.3.3. Hieän töôïng töï caûm


26

Neáu doøng ñieän I chaïy trong moät cuoän caûm thay ñoåi theo thôøi gian, thì trong

cuoän caûm seõ coù moät suaát ñieän ñoäng caûm öùng.

e = -n

t

= - L I

t

I: ñoä bieán thieân doøng ñieän (A)

: ñoä bieán thieân töø thoâng (wb)

t: khoaûng thôøi gian bieán thieân (s)

Söùc ñieän ñoäng caûm öùng sinh ra doøng ñieän goïi laø doøng ñieän caûm öùng.

2.3.4. Naêng löôïng naïp vaøo cuoän cảm

Doøng ñieän chaïy qua cuoän cảm taïo ra naêng löôïng tröõ döôùi daïng töø tröôøng.

WL = 1

2

LI2

2.3.5. Hieän töôïng naïp – xaû cuûa cuoän cảm

1

K

L

2

VDC

+

R

Hình 2.21. Thí nghieäm söï naïp - xaû cuûa cuoän cảm

Xeùt maïch nhö hình veõ, giaû söû cuoän cảm chöa tích ñieän. Baät khoùa K sang vò trí

soá 1 cuoän cảm phaùt sinh söùc ñieän động caûm öùng baèng nguoàn VDC nhöng ngöôïc daáu

ñeå choáng laïi doøng ñieän do nguoàn VDC cung caáp, do ñoù doøng ñieän ban ñaàu baèng 0.

Sau ñoù doøng ñieän qua cuoän cảm taêng leân theo haøm soá muõ:

)

t

e1(

R

DCV

(t)L

iτ

= L

R

, laø thôøi haèng naïp ñieän cuûa cuoän cảm.

Ngöôïc vôùi doøng ñieän, hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu cuoän cảm luùc ñaàu baèng nguoàn

VDC nhöng sau ñoù giaûm daàn theo bieåu thöùc:

τt

eDC

V)t(L

v


27

Sau thôøi gian 5 thì cuoän cảm xem nhö ñöôïc naïp ñaày. Khi cuoän cảm naïp ñaày ta

baät khoùa K sang vò trí soá 2. Doøng ñieän xaû ñöôïc tính theo haøm soá muõ:

τt

e

R

DCV

)t(L

i

Sau thôøi gian 5 thì cuoän cảm seõ xaû heát doøng ñieän ñaõ tröõ cuûa noù.

Hình 2.22. Ñaëc tuyến naïp - xaû cuûa cuoän cảm

2.3.6. Caùch mắc cuộn cảm

Mắc noái tieáp

Hình 2.23. Cuoän cảm mắc noái tieáp

Mắc song song

L2

Ltd<=>

L1

L2 Ltd <=>

L1

Ltd = L1+L2

t 0 2 3 4 5

VL (t)/ IL (t)

63

86

95 98 99

37

14

5 2 1


28

21tđ L

1

L

1

L

1

Hình 2.24.Cuoän cảm mắc song song

2.3.7. Caûm khaùng

Caûm khaùng laø ñaïi löôïng chæ söùc caûn ñieän cuûa cuoän caûm ñoái vôùi doøng ñieän xoay

chieàu.

Kyù hieäu: XL hoaëc ZL

Ñôn vò:

Bieåu thöùc: XL = L = 2fL

XL: cảm khaùng ()

f: taàn soá (Hz)

: taàn soá goùc (rad/s)

L: hệ số tự cảm (H)

2.3.8. Phaân loaïi – öùng duïng

Coù nhieàu caùch phaân loaïi cuoän caûm:

Phaân loaïi theo keát caáu: Cuoän cảm 1 lôùp, cuoän cảm nhieàu lôùp, cuoän cảm coù loõi

khoâng khí, cuoän cảm coù loõi saét buïi, cuoän cảm coù loõi saét laù…

Phaân loaïi theo taàn soá laøm vieäc: Cuoän cảm aâm taàn, cuoän cảm cao taàn..

Cuoän cảm 1 lôùp loõi khoâng khí: Goàm moät soá voøng daây quaán voøng noï saùt voøng

kia hoaëc caùch nhau vaøi laàn ñöôøng kính sôïi daây. Daây coù theå cuoán treân khung

ñôõ baèng vaät lieäu caùch ñieän cao taàn hay neáu cuoän cảm ñuû cöùng thì coù theå

khoâng caàn khung ñôõ maø chæ caàn hai neïp giöõ hai beân.

Cuoän cảm nhieàu lôùp loõi khoâng khí: Khi trò soá cuoän cảm lôùn, caàn coù soá voøng

daây nhieàu, neáu quaán 1 lôùp thì chieàu daøi cuoän cảm quaù lôùn vaø ñieän dung kyù

sinh quaù nhieàu. Ñeå kích thöôùc hôïp lyù vaø giaûm ñöôïc ñieän dung kyù sinh, ngöôøi

ta quaán caùc voøng cuûa cuoän cảm thaønh nhieàu lôùp choàng leân nhau theo kieåu toå

ong.

Cuoän caûm coù loõi boät saét töø: Ñeå ruùt ngaén kích thöôùc cuûa 2 loaïi treân baèng caùch

loàng vaøo giöõa noù moät loõi ferit. Thaân loõi coù raêng xoaén oác. Hai ñaàu coù khía 2

raõnh. Ngöôøi ta duøng 1 caùi quay vít nhöïa ñeå ñieàu chænh loõi leân xuoáng trong

loøng cuoän cảm ñeå taêng hay giaûm trò soá töï caûm cuûa cuoän cảm.

Cuoän cảm nhieàu ñoaïn hay cuoän cảm ngaên cao taàn laø cuoän cảm nhieàu lôùp

nhöng quaán laïi nhieàu ñoaïn treân 1 loõi caùch ñieän, ñoaïn noï caùch ñoaïn kia vaøi

mm.


29

Cuon so cap Cuon thu capI 2I 1

Cuoän cảm aâm taàn: Caùc voøng cảm ñöôïc quaán thaønh töøng lôùp ñeàu ñaën, voøng noï

saùt voøng kia, lôùp noï saùt lôùp kia baèng moät löôït giaáy boùng caùch ñieän, khung ñôõ

cuûa cuoän daây laøm baèng bìa pretxpan. Loõi töø laø caùc laù theùp Si moûng caét thaønh

chöõ E vaø I. Moãi chöõ E vaø I xeáp laïi thaønh moät maïch töø kheùp kín.

Hình 2.25. Một số dạng cuộn cảm.

2.5. Bieán theá (transformer)

2.5.1. Khaùi nieäm

Bieán theá laø dụng cụ duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp hay doøng ñieän xoay chieàu nhöng

vaãn giöõ nguyeân taàn soá.

2.5.2. Caáu taïo

Hình 2.26. Caáu taïo và hình dạng bieán theá


30

Bieán theá goàm 2 cuoän daây ñoàng traùng men caùch ñieän: moät cuoän goïi laø sô caáp,

cuoän kia laø thöù caáp. Caû hai cuøng quaán treân moät loõi theùp töø kheùp kín. Loõi töø khoâng

phaûi laø moät khoái saét maø goàm nhieàu laù saét moûng gheùp song song caùch ñieän nhau ñeå

traùnh doøng ñieän xoaùy (Foucoult) laøm noùng bieán theá.

2.5.3. Nguyeân lyù hoaït ñoäng

Khi cho doøng ñieän xoay chieàu coù ñieän theá V1 vaøo cuoän sô caáp, doøng ñieän I1 seõ

taïo ra töø tröôøng bieán thieân chaïy trong maïch töø vaø sang cuoän daây thöù caáp, cuoän thöù

caáp nhaän ñöôïc töø tröôøng bieán thieân seõ laøm töø thoâng qua cuoän daây thay ñoåi, cuoän thöù

caáp caûm öùng cho ra doøng ñieän xoay chieàu coù ñieän theá V2.

V1 = - N1

t

V2 = -N2

t

N1: soá voøng daây cuûa cuoän sô caáp.

N2: soá voøng daây cuûa cuoän thöù caáp.

V1: điện áp vào hai đầu cuoän sô caáp.

V2: điện áp lấy ra ở hai đầu cuoän thöù caáp.

: ñoä bieán thieân töø thoâng (wb)

t: khoaûng thôøi gian bieán thieân (s)

2.5.4. Caùc coâng thöùc cuûa bieán theá

Tæ leä veà ñieän theá V2

V1

= N2

N1

Tæ leä doøng ñieän: I2

I1

= N1

N2

Tæ leä veà coâng suaát: P1 = V1 I1 ; P2 = V2I2

Lí tưởng ta có: P1 = P2 <=> V1.I1 = V2 . I2

Thöïc teá: P2 < P1

Hieäu suaát: = P2

P1

. 100%

Tæ leä veà toång trôû: R2 = V2

I2

; R1 = V1

R1


31

R1

R2

=

N1

N2

2

Chương 3: Chất bán dẫn - diode

31

Chöông 3

CHAÁT BAÙN DAÃN - DIODE

3.1. Chaát baùn daãn (semiconductor)

3.1. Khaùi nieäm

Söï daãn ñieän cuûa moät chaát tuøy thuoäc vaøo caùc haït ñieän töû naèm ôû taàng quyõ ñaïo

ngoaøi cuøng cuûa nguyeân töû. Döïa treân cô sôû naøy ngöôøi ta xaùc ñònh söï daãn ñieän cuûa moät

chaát nhö sau:

- Chaát daãn ñieän (conductor) laø moät chaát coù soá ñieän töû ngoaøi cuøng ít hôn raát nhieàu

soá ñieän töû baõo hoøa.

- Chaát caùch ñieän (insulator) laø moät chaát coù soá ñieän töû ngoaøi cuøng baèng hoaëc gaàn

baèng soá ñieän töû baõo hoøa.

- Chaát baùn daãn (semiconductor) laø moät chaát coù soá ñieän töû ngoaøi cuøng naèm

khoaûng giöõa hai loaïi treân. Luùc naøy noù vöøa mang tính daãn ñieän vöøa mang tính

caùch ñieän.

Chaát baùn daãn tieâu bieåu cuûa ngaønh ñieän töû: Silicium (Si) vaø Gemanium (Ge)

3.2. Baùn daãn thuaàn:

Khaùi nieäm: Baùn daãn thuaàn laø baùn daãn duy nhaát khoâng pha theâm chaát khaùc vaøo.

Hình 3.1.

Söï daãn ñieän cuûa baùn daãn thuaàn:

Xeùt baùn daãn tinh khieát Si, Si coù 4 ñieän töû ôû lôùp ngoaøi cuøng, 4 ñieän töû naøy seõ lieân

keát vôùi 4 ñieän töû cuûa 4 nguyeân töû keá caän noù, hình thaønh moái lieân keát goïi laø lieân keát

coäng hoùa trò.

Si

Si

Si Si Si


32

ÔÛ nhieät ñoä thaáp caùc lieân keát ñoù ñeàu beàn vöõng neân taát caû caùc ñieän töû bò raøng buoäc

trong maïng tinh theá do ñoù Si khoâng daãn ñieän.

ÔÛ nhieät ñoä töông ñoái cao, moät trong nhöõng moái noái bò phaù vôû, ñieän töû thoaùt ra trôû

thaønh ñieän töû töï do, ñeå laïi trong maïng tinh theå moät choå troáng thieáu ñieän töû goïi laø lỗ

troáng, lỗ troáng mang ñieän tích döông. Nhieät ñoä caøng cao thì soá ñieän töû töï do vaø lỗ troáng

hình thaønh caøng nhieàu.

- Khi khoâng coù ñieän tröôøng thì ñieän töû töï do vaø lỗ troáng chuyeån ñoäng nhieät hoãn

loaïn khoâng öu tieân theo phöông naøo neân khoâng coù doøng ñieän.

- Khi coù ñieän tröôøng ñaët vaøo tinh thể baùn daãn, döôùi taùc duïng cuûa löïc ñieän röôøng

ñieän töû vaø lỗ troáng coù theâm chuyeån ñoäng coù höôùng: đieän töû chuyeån ñoäng ngöôïc

chieàu ñieän tröôøng, lỗ troáng chuyeån ñoäng cuøng chieàu ñieän tröôøng laøm xuaát hieän

doøng ñieän trong baùn daãn.

Nhö vaäy, doøng ñieän trong baùn daãn thuaàn laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng cuûa ñieän töû

töï do vaø lỗ troáng döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng.

3.3. Baùn daãn taïp chaát

Baùn daãn taïp chaát laø baùn daãn coù pha theâm chaát khaùc vaøo. Tuøy vaøo chaát khaùc laø

chaát naøo maø coù hai baùn daãn taïp chaát: baùn daãn loaïi N vaø baùn daãn loaïi P.

a. Baùn daãn loaïi N (Negative)

Pha theâm moät löôïng raát ít photpho vaøo chaát baùn daãn Si theo tæ leä P

Si

=1

108 söï daãn

ñieän cuûa Si taêng leân hôn 10 laàn. Boán ñieän töû cuûa nguyeân töû P lieân keát vôùi boán ñieän töû

cuûa boán nguyeân töû Si khaùc nhau, nhö vaäy P coøn thöøa laïi moät ñieän töû khoâng naèm trong

lieân keát coäng hoùa trò. Ñieän töû thöøa naøy raát deã daøng trôû thaønh ñieän töû töï do laøm cho ñoä

daãn ñieän cuûa baùn daãn Si taêng leân 10 laàn. Neáu pha chaát P caøng nhieàu thì ñoä daãn ñieän

baùn daãn Si caøng taêng leân.

Si

Si

Si Si

P


33

Hình 3.2

Beân caïnh ñoù vôùi taùc ñoäng: Nhieät ñoä, aùnh saùng, böùc xaï, ion hoùa. Phaùt sinh caëp

ñieän töû – lỗ troáng töï do. Caùc haït taûi naøy cuõng tham gia vaøo söï daãn ñieän cuûa Si vaø ñöôïc

goïi laø haït taûi thieåu soá.

Baùn daãn loaïi N coù haït taûi daãn ñieän ña soá laø ñieän töû, haït taûi daãn ñieän thieåu soá laø lỗ

troáng.

b. Baùn daãn loaïi P (positive)

Pha moät löôïng raát ít Indium (In) vaøo chaát baùn daãn Si theo tæ leä In

Si

= 1

108 , söï daãn

ñieän cuûa Si taêng leân hôn 10 laàn.

Hình 3.3.

Ba ñieän töû In lieän keát vôùi ba ñieän töû cuûa ba nguyeân töû Si. Nhö vaäy In coøn thieáu 1

ñieän töû cho lieân keát cuoái cuøng. Noù seõ deã daøng nhaän theâm 1 ñieän töû cuûa nguyeân töû

xung quanh ñeå coù lieân keát beàn vöõng, ñieàu naøy laøm phaùt sinh theâm moät loå troáng. Nhö

vaäy, cöù coù moät nguyeân töû taïp chaát thì coù theâm moät loå troáng, noàng ñoä taïp chaát caøng cao

thì soá loå troáng caøng nhieàu.

Baùn daãn loaïi P coù haït taûi daãn ñieän ña soá laø lỗ troáng, haït taûi daãn ñieän thieåu soá laø

ñieän töû.

3.4. Chuyeån tieáp P- N

Chuyeån ñoäng bieåu kieán cuûa lỗ troáng

Giaû söû ñieän töû ôû taïi vò trí soá 1, lỗ troáng ôû vò trí soá 2; ñieän töû dòch chuyeån töø 1 sang

2 ñeå laïi beân 2 moät ñieän töû vaø beân 1 lỗ troáng. Nhö vaäy, ñieän töû dòch chuyeån töø 1 sang 2

coøn loå troáng dòch chuyeån töø 2 sang 1. Söï dòch chuyeån cuûa lỗ troáng goïi laø chuyeån ñoäng

Si

Si

Si Si

In o


34

bieåu kieán. Ñieàu naøy cho ta thaáy ñieän töû vaø lỗ troáng dòch chuyeån ngöôïc chieàu nhau ñieän

töû coù chieàu di chuyeån töø aâm sang döông ngöôïc laïi lỗ troáng di chuyeån töø döông sang aâm

(cuøng chieàu vôùi doøng ñieän qui öôùc).

Sau khi hình thaønh hai maãu baùn daãn P, N cho hai maãu baùn daãn naøy tieáp xuùc vôùi

nhau. Taïi nôi tieáp xuùc P – N coù hieän töôïng trao ñoåi ñieän tích. Lỗ troáng töø vuøng P

khueách taùn sang vuøng N, ngöôïc laïi ñieän töû töø vuøng N khueách taùn sang vuøng P. Söï di

chuyeån naøy taïo ra doøng thuaän If coù chieàu töø P qua N.

Hình 3.4. Mối nối P-N

Taïi nôi tieáp xuùc ñieän töû vaø lỗ troáng seõ taùi hôïp nhau, beân vuøng P seõ toàn taïi ñieän

tích aâm (ion aâm), beân vuøng N seõ toàn taïi caùc ñieän tích döông (ion döông) -> toàn taïi moät

ñieän tröôøng trong (ñieän tröôøng noäi taïi) taïo ra doøng ñieän nghòch iN. iN ngöôïc chieàu vôùi

if. Khi iN = if thì söï khueách taùn ngöøng laïi.

Vuøng caän maët tieáp xuùc goïi laø vuøng khieám khuyeát (vuøng hieám). ÔÛ traïng thaùi caân

baèng, hieäu ñieän theá tieáp xuùc giöõa baùn daãn N vaø baùn daãn P coù moät giaù trò nhaát ñònh V.

Hieäu theá naøy ngaên caûn, khoâng cho haït taûi (haït daãn) tieáp tuïc di chuyeån qua maët ranh

giôùi, duy trì traïng thaùi caân baèng, neân ñöôïc goïi laø haøng raøo ñieän theá.

3.2. Diode baùn daãn

3.2.1. Caáu taïo

Diode baùn daãn laø duïng cuï baùn daãn coù moät lôùp tieáp xuùc P – N. beân ngoaøi coù boïc

bôûi lôùp Plastic. Hai ñaàu cuûa maãu baùn daãn coù traùng kim loaïi (Al) ñeå noái daây ra.

Hình 3.5 Cấu tạo – ký hiệu của diode

A: Anode: cực dương

P N +

+

+

-

-

-

P N Cathode Anode

Caáu taïo

A K

Kyù hieäu


35

K: Cathode: cực âm


a. Phaân cöïc thuaän

Hình 3.6. Mạch thí nghiệm phân cực thuận diode.

Phaân cöïc thuaän diode: Cöïc döông cuûa nguoàn noái vôùi A, aâm nguoàn noái vôùi K.

Ñieän tích aâm cuûa nguoàn ñaåy ñieän töû trong N veà lôùp tieáp xuùc. Ñieän tích döông cuûa

nguoàn ñaåy lỗ troáng trong P veà lôùp tieáp xuùc, laøm cho vuøng khieám khuyeát caøng heïp laïi.

Khi löïc ñaåy ñuû lôùn thì ñieän töû töø vuøng N qua lôùp tieáp xuùc, sang vuøng P vaø ñeán cöïc

döông cuûa nguoàn…Hình thaønh moät doøng ñieän coù chieàu töø P sang N. Lúc này diode có

dòng điện thuận chạy theo chiều từ A qua K.

b. Phaân cöïc nghòch

Phaân cöïc nghòch diode: Ta noái cöïc döông cuûa nguoàn vôùi K, cöïc aâm noái vôùi A.

Hình 3.7. Mạch thí nghiệm phân cực nghịch diode.

+ -

o + + +

- -

-

VDC

o o

o o

o

+ -

o o o

o o o

+ + +

- -

-

VDC


36

Ñieän tích aâm cuûa nguoàn seõ huùt lỗ troáng cuûa vuøng P, ñieän tích döông cuûa nguoàn seõ

huùt ñieän töû cuûa vuøng N, laøm cho ñieän töû vaø lỗ troáng hai beân moái noái caøng xa nhau hôn,

vuøng khieám khuyeát caøng roäng ra neân hieän töôïng taùi hôïp giöõa ñieän töû vaø lỗ troáng caøng

khoù khaên hôn. Nhö vaäy, seõ khoâng coù doøng ñieän qua diode. Tuy nhieân cuõng coù moät soá

raát ít ñieän töû vaø lỗ troáng taùi hôïp ôû vuøng tieáp giaùp taïo ra moät doøng ñieän nhoû ñi töø N qua

P goïi laø doøng nghòch (doøng ræ). Doøng naøy raát nhoû côû vaøi nA. Nhieàu tröôøng hôïp coi nhö

diode khoâng daãn ñieän khi phaân cöïc nghòch. Taêng ñieän aùp phaân cöïc nghòch leân thì doøng

xem nhö khoâng ñoåi, taêng quaù möùc thì diode hö (bò ñaùnh thuûng). Nếu xét dòng điện rĩ thì

diode có dòng nhỏ chạy theo chiều từ K về A khi phân cực nghịch.

3.2.3. Ñaëc tuyeán volt - Ampe

Is: doøng baõo hoøa nghòch

V: Ñieän theá ngöôõng

VB: Ñieän theá ñaùnh thuûng

Ñaàu tieân phaân cöïc thuaän diode, taêng VDC töø 0 leân, khi VD = V thì diode baét ñaàu

coù doøng qua. V ñöôïc goïi laø ñieän theá theàm (ñieän theá ngöôõng, ñieän theá môû) vaø coù trò

soá phuï thuoäc chaát baùn daãn. Sau khi VD vöôït qua V thì doøng ñieän seõ taêng theo haøm soá

muõ vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc:

)1mV26

DV

e(S

ID

I

Hình 3. 8 Ñaëc tuyeán volt – Ampe của diode

Phaân cöïc thuaän: VD > 0 => e

VD

26mv >> 1 => ID = IS . e

VD

26mv

VB

ID

0

V VD IS


37

Phaân cöïc nghòch: VD < 0 => e

VD

26mv << 1 => ID = -IS

Daáu tröø (-) chæ chieàu doøng ñieän qua diode khi phaân cöïc nghòch ngöôïc vôùi chieàu

doøng ñieän qua diode khi phaân cöïc thuaän.

Khoâng phaâncöïc: VD = 0 => e

VD

26mv = 1 => ID = 0

3.2.4. Ñieän trôû diode

Coù hai loaïi ñieän trôû lieân quan ñeán diode:

Ñieän trôû moät chieàu: ôû moät ñieåm phaân cöïc ñöôïc ñònh nghóa laø tæ soá

D

D

I

V

:

D

D

I

VR

R: ñieän trôû moät chieàu / ñieän trôû tónh cuûa diode.

Khi diode phaân cöïc caøng maïnh doøng ñieän caøng lôùn vaø ñieän trôû caøng nhoû. Khi

phaân cöïc nghòch thì doøng ñieän raát nhoû neân ñieän trôû nghòch raát lôùn.

Ngöôøi ta lôïi duïng ñaëc tính naøy ñeå ño thử diode baèng maùy ño V.O.M.

Ñieän trôû ñoäng: laø ñieän trôû ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu (tín hieäu)

ΔI

ΔVr

ñ

rñ : ñieän trôû ñoäng cuûa diode ()

V, I : laø khoaûng bieán thieân ñieän theá vaø doøng ñieän nhoû xung quanh

ñieåm phaân cöïc do nguoàn xoay chieàu taïo ra. Ngöôøi ta chöùng minh ñöôïc:

)A(I

026,0

)mA(I

26r

ñ

3.2.5. Phaân loaïi diode

Nhö ñaõ bieát diode cô baûn laø moät moái noái P-N nhöng coù theå döïa theo keát caáu, döïa

theo coâng duïng maø ta phaân bieät caùc loaïi diode nhö sau:

a. Döïa theo keát caáu lôùp tieáp xuùc P-N

Coù 2 loaïi diode tieáp ñieåm vaø diode tieáp maët.


38

Diode tieáp ñieåm: theå tích raát nhoû, doøng ñieän ñònh möùc raát beù (khoaûng vaøi chuïc

miliampe), ñieän aùp ngöôïc khoâng vöôït quaù vaøi chuïc volt.

Diode tieáp maët: doøng ñieän ñònh möùc khaù lôùn (khoaûng vaøi traêm miliampe ñeán

vaøi traêm ampe), ñieän aùp ngöôïc ñaït ñeán vaøi traêm volt.

b. Döïa vaøo coâng duïng

Diode chænh löu

Hình daïng to, thuoäc loaïi tieáp maët, hoaït ñoäng taàn soá thaáp. Diode chænh löu duøng ñeå

ñoåi ñieän xoay chieàu sang ñieän moät chieàu. Ñaây laø loaïi diode raát thoâng duïng, chòu ñöïng

ñöôïc doøng töø vaøi traêm mA ñeán loaïi coâng suaát cao chòu ñöôïc vaøi traêm Ampe (duøng

trong coâng nghieäp) diode chænh löu thoâng thöôøng laø loaïi silic.

Diode taùch soùng

Hình daïng nhoû thuoäc loaïi tieáp ñieåm, hoaït ñoäng taàn soá cao. Cuõng laøm nhieäm vuï

nhö diode chænh löu nhöng chuû yeáu laø vôùi tín hieäu bieân ñoä nhoû vaø ôû treân soá cao. Diode

naøy chòu doøng töø vaøi traêm mA ñeán vaøi chuïc mA. Diode taùch soùng thoâng thöôøng laø loaïi

Ge vì ñieän theá ngöôõng V cuûa noù nhoû hôn loaïi Si.

Diode zener

Diode zener coù caáu taïo gioáng diode thöôøng nhöng caùc chaát baùn daãn ñöôïc pha taïp

chaát vôùi tæ leä cao hôn vaø coù tieát dieän lôùn hôn diode thöôøng, thöôøng duøng chaát baùn daãn

chính laø Si.

Ñaëc tuyeán Volt – Ampe trong quaù trình ñaùnh thuûng gaàn nhö song song vôùi truïc

doøng ñieän, nghóa laø ñieän aùp giöõa anod vaø catod haàu nhö khoâng ñoåi. Ngöôøi ta lôïi duïng

öu ñieåm naøy ñeå duøng diode zener laøm phaàn töû oån ñònh ñieän aùp.

Kyù hieäu VZ

ID

0

V VD IS


39

+ VDC

V z = V t

Z

R

Rt

Hình 3.9. Ñaëc tuyeán Volt – Ampe của diode zener.

Löu yù: diode zener duøng ñeå oån aùp khi ñöôïc phaân cöïc nghòch.

Hình 3.10.

Trong maïch oån aùp ñôn giaûn (hình 2.1) thì ñieän aùp ra treân taûi VL = VZ laø moät trò soá

khoâng ñoåi trong khi ñieän theá nguoàn cung caáp VDC thay ñoåi.

Diode quang (diode caûm quang) (photodiode)

Diode caûm quang coù caáu taïo nhö diode thöôøng nhöng voû boïc caùch ñieän coù moät

phaàn laø kính hay thuûy tinh trong suoát ñeå nhaän aùnh saùng beân ngoaøi chieáu vaøo moái noái

P-N.

Moái noái P-N phaân cöïc nghòch, khi ñöôïc chieáu saùng vaøo maët tieáp xuùc seõ sinh ra

haït taûi thieåu soá qua moái noái vaø doøng ñieän bieán ñoåi moät caùch tuyeán tính vôùi cöôøng ñoä

aùnh saùng.

Khi che toái Rnghòch = voâ cöïc Ohm, Rthuaän raát lôùn.

Khi chieáu saùng Rnghòch = 10K 100K, Rthuaän vaøi traêm Ohm.

Diode phaùt quang: LED (Light Emitting Diode)

Diode phaùt quang laø diode phaùt saùng khi coù doøng caáp qua noù. Diode naøy coù theå

phaùt ra caùc maøu saéc khaùc nhau.

Kyù hieäu

A K

Kyù hieäu

A K


40

Diode bieán dung: (Varicap)

Diode bieán dung laø loaïi diode coù ñieän dung kyù sinh thay ñoåi theo ñieän theá phaân

cöïc.

Caáu taïo diode taïi moái noái P-N coù haøng raøo ñieän theá laøm cho ñieän töû cuûa vuøng N

khoâng sang ñöôïc vuøng P. khoaûng caùch naøy coi nhö moät lôùp caùch ñieän coù taùc duïng nhö

ñieän moâi trong tuï ñieän vaø hình thaønh tuï ñieän kyù sinh, kyù hieäu CD. Ñieän dung CD coù trò

soá cuõng ñöôïc tính theo coâng thöùc :

d

SC

Dε

Trong ñoù: : haèng soá ñieän moâi

S : tieát dieän moái noái

d : beà daøy lôùp ñieän moâi thay ñoåi theo ñieän theá VD

3.2.6. Ứng duïng

a. Chænh löu baùn kyø

Hình 3.11. Mạch chỉnh lưu bán kỳ

Xeùt maïch nhö hình veõ treân, bieán theá laø bieán theá giaûm theá ñoåi nguoàn xoay chieàu

xuoáng trò soá thích hôïp.

Giaû söû baùn kyø ñaàu taïi A laø baùn kyø döông, D ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän,

coù doøng IL qua taûi vôùi chieàu daøi nhö hình veõ, vaø cho ra ñieän theá treân taûi VDC daïng baùn

kyø döông gaàn baèng UA. Baùn kyø keá tieáp taïi A laø baùn kyø aâm, D phaân cöïc nghòch neân

khoâng coù doøng hay doøng qua taûi baèng khoâng vaø VDC = 0.

A K

Kyù hieäu

A VdcD1

RtVac

1 3

2 4 C

-

+ + +

- -

t

VA

VDC Coù tuï loïc


41

Hình 3.12.

Ñieän aùp treâh taûi laø ñieän aùp moät chieàu coøn nhaáp nhaùy. Ñeå giaûm bôùt nhaáp nhaùy,

naâng cao chaát löôïng ñieän aùp chænh löu, ngöôøi ta maéc theâm tuï loïc C.

b. Chænh löu toaøn kyø:

Duøng 2 diode

Hình 3.13. Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng hai diode

Hình 3. 14.

VAC

1 2

4

5 6 CB

Rt

D1

D2

Vdc

A

-

t

+ + +

- -

t

VA

VDC

+ + + + + +

Coù tuï loïc C


42

Maïch duøng bieán aùp ñaûo pha, cuoän thöù caáp coù ba ñaàu ra, điểm giöõa chia cuoän thöù

thaønh hai nöûa cuoän baèng nhau vaø ngöôïc pha nhau. Ñieàu naøy giuùp cho diode D1 vaø D2

luaân phieân daãn ñieän trong moãi baùn kyø, cuï theå laø: giaû söû baùn kyø ñaàu taïi A laø baùn kyø

döông, töông öùng taïi B laø baùn kyø aâm. Ta coù D1 daãn ñieän, D2 ngöng daãn, caáp doøng qua

taûi coù chieàu nhö hình veõ, taïo hieäu ñieän theá UDC giöõa 2 ñaàu taûi. Baùn kyø keá tieáp A laø baùn

kyø aâm, töông öùng taïi B laø baùn kyø döông. Ta coù D1 ngöng daãn, D2 daãn ñieän, caáp doøng

qua taûi coù chieàu nhö hình veõ, taïo ra VDC.

Ñeå giaûm bôùt nhaáp nhaùy, naâng cao chaát löôïng ñieän aùp chænh löu ta maéc theâm tuï

loïc C.

Duøng caàu diode

Maéc maïch chænh löu nhö hình veõ, maïch duøng bieán aùp thöôøng. Ôû moãi baùn kyø ñieän

aùp nguoàn coù 2 diode laøm vieäc vaø 2 diode khoâng laøm vieäc.

Hình 3.15.Mạch chỉnh lưu toàn kì dùng cầu diode

Giaû söû baùn kyø ñaàu taïi A laø baùn kyø döông thì ta coù D1 vaø D3 daãn ñieän, caáp doøng

qua taûi nhö hình veõ. D2 vaø D4 ngöng daãn. Baùn kyø keát tieáp taïi A laø baùn kyø aâm ta coù D1

vaø D3 ngöng daãn, D2 vaø D4 daãn ñieän vaø caáp doøng qua taûi coù chieàu nhö hình veõ.

Nhö vaäy 2 caëp diode D1 vaø D3; D2 vaø D4 luaân phieân daãn ñieän caáp doøng moät

chieàu qua taûi. C laø tuï loïc nguoàn.

b. Chænh löu aâm döông

C2

+Vcc

D1

C1VAC

1 2

4

5 6

A

D1D2

- +

D3

1

2

3

4

- Vcc

D4

D2

Vac

1 3

2 4D1

CRt

A

D1D2

- +

D3

1

2

3

4

D4

D2


43

Hình 3.16.Mạch chỉnh lưu âm dương

Maïch duøng bieán aùp ñaûo pha vaø caàu diode.

C1 vaø C2 laø 2 tuï loïc nguoàn.

Hai ngoõ ra nhaän ñöôïc hai nguoàn ñieän aùp moät chieàu ñoái xöùng VCC

d. Maïch nhaân aùp

Maïch coù taùc duïng chænh löu vaø naâng cao ñöôïc ñieän aùp ra leân 2, 3, n laàn ñieän aùp

ñænh cuûa nguoàn xoay chieàu.

Maïch chænh löu taêng ñoâi ñieän theá:

Kieåu Schenbel

Giaû söû baùn kyø ñaàu taïi A laø baùn kyø aâm, töông öùng taïi B laø baùn kyø döông, D1 daãn

ñieän, D2 ngöng daãn, doøng ñieän chaïy töø döông qua D1 naïp vaøo tuï C1 moät löôïng ñieän theá

VDC coù cöïc tính nhö hình veõ… baùn kyø keá tieáp taïi A laø baùn kyø döông, taïi B laø baùn kyø

aâm, D1 ngöng daãn, D2 daãn ñieän vôùi ñieän theá aùp vaøo D2 goàm: ñieän theá tuï C1 noái tieáp

vôùi ñieän theá xoay chieàu baùn kyø döông. Nhö vaäy D2 daãn naïp vaøo tuï C2 moät löôïng ñieän

theá laø 2 VDC caáp ñieän cho taûi.

Hình 3.17. Mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp

Kieåu Latour

B

D2A

C1

C2 Vo = 2VacD1Vac

1 3

2 4

D1A

Vo = 2Vac

C1

D2 C2

C3

Vac

1 3

2 4


44

Hình 3.18. Mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp

Giaû söû taïi A laø baùn kyø döông, D1 daãn ñieän, D2 ngöng daãn, doøng ñieän qua D1 naïp

vaøo tuï C1 moät löôïng ñieän theá laø U2. Baùn kyø keá tieáp taïi A laø baùn kyø aâm, D1 ngöng daãn,

D2 daãn ñieän, doøng ñieän qua D2 naïp vaøo tuï C2 moät löôïng ñieän theá VDC. Nhö vaäy caû

toaøn kyø ñieän xoay chieàu vaøo, ñieän theá moät chieàu ngoõ ra goàm ñieän theá tuï C1 coäng vôùi

ñieän theá tuï C2 ñöôïc naïp ôû tuï C3 chính laø 2VDC caáp ñieän cho taûi.

Maïch chænh löu taêng 3 ñieän theá

C2D1

C4 Vo =3VAC

C1

VAC

1 6

2 5

D2

A

C3

Hình 3.19. Mạch chỉnh lưu nhân ba điện áp

Chương 4: Transistor mối nối lưỡng cực

45

Chöông 4

TRANSISTOR MỐI NỐI LÖÔÕNG CỰC

(BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR = BJT)

4.1. Caáu taïo – kyù hieäu

Hình 4.1.Cấu tạo và ký hiệu của BJT loại PNP

Hình 4.1.Cấu tạo và ký hiệu của BJT loại NPN

Transistor mối nối lưỡng cực laø moät linh kieän baùn daãn ñöôïc taïo thaønh töø hai

moái noái P-N, nhöng coù moät vuøng chung goïi laø vuøng neàn.

Tuøy theo söï saép xeáp caùc vuøng baùn daãn maø ta coù hai loaïi BJT: NPN, PNP.

Ba vuøng baùn daãn ñöôïc tieáp xuùc kim loaïi noái daây ra thaønh ba cöïc:

Cöïc neàn: B (Base)

Cöïc thu: C (Collector)

Cöïc phaùt: E (Emitter)

Trong thöïc teá, vuøng neàn raát heïp so vôùi hai vuøng kia. Vuøng thu C vaø vuøng phaùt

E tuy coù cuøng chaát baùn daãn nhöng khaùc nhau veà kích thöôùc vaø noàng ñoä taïp chaát neân

chuùng ta khoâng theå hoaùn ñoåi vò trí cho nhau.

C

E

B

P

N

P

E

C

B

E

C

B PNP

C

E

B

N

P

N

C

E

B

C

E

B


46

4.2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng

Hình 4.3.

Moái noái P-N giöõa cöïc neàn vaø cöïc phaùt ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi nguoàn VEE.

Moái noái P-N giöõa neàn vaø thu ñöôïc phaân cöïc nghòch bôûi nguoàn VCC.

Ñieän töû töø cöïc aâm cuûa nguoàn VEE di chuyeån vaøo vuøng phaùt qua vuøng neàn,

ñaùng leõ trôû veà cöïc döông cuûa nguoàn VEE nhöng vì:

+ Vuøng neàn raát heïp so vôùi hai vuøng kia.

+Nguoàn VCC>> VEE cho neân ña soá ñieän töû bò haáp daãn veà noù.

Do ñoù, soá löôïng ñieän töû từ vuøng nền vaøo vuøng thu tôùi cöïc döông cuûa nguoàn

Vcc raát nhieàu so vôùi soá löôïng ñieän töû töø vuøng neàn tôùi cöïc döông cuûa nguoàn VEE. Söï

dòch chuyeån cuûa ñieän töû taïo thaønh doøng ñieän:

Doøng ñi vaøo cöïc B goïi laø doøng IB

Doøng ñi vaøo cöïc C goïi laø doøng IC.

Doøng töø cöïc E ra goïi laø doøng IE.

4.3. Heä thöùc lieân quan giöõa caùc doøng ñieän

+ - -

IC

Rc

e

IE

+ VEE

e

IB

Vcc

e

-

RE

IC IB

IE

R C

V EE

R E

V EE


47

Hình 4.4

Söï dòch chuyeån cuûa caùc ñieän töû nhö treân cho thaáy:

IE = IB+IC (1)

IC = IE (2)

Heä soá gaàn baèng 1

Theá (2) vaøo (1) ta ñöôïc

α

CI

= IB + IC

IC( )11

= IB

IC.α

α1

= IB

IC =

1.IB

Ñaët =

1 (3)

Vaäy thöôøng laø vaøi chuïc ñeán vaøi traêm

IC = .IB (4)

ñöôïc goïi laø heä soá khueách ñaïi doøng.

Keát hôïp (1) vaø (4) ta ñöôïc heä thöùc thöôøng duøng :

IE = IB + IC IC = .IB (5)

Ôû moái noái P-N giöõa neàn - thu phaân cöïc nghòch coøn coù doøng ræ (nhö diode phaân

cöïc nghòch) goïi laø ICB0 raát nhoû (côõ A). Doøng thu toaøn theå laø:

IC = IE + ICB0 (6)

Trong luùc ñoù heä thöùc (1) vaø (3) vaãn coøn aùp duïng:

Theá (6) vaøo (1) :

CB

0CBC

IIII

α

IC

αα

α0CB

B

II

1

IC =

αα

α

1

II

1

0CB

B


48

IC = IB +

α1

I0CB

(7)

Khi boû qua doøng ñieän ræ ICB0 thì phöông trình (7) trôû thaønh phöông trình (4)

4.4. Caùc caùch mắc cô baûn

4.4.1. Maïch cöïc phaùt chung

Common Emitter CE

Hình 4.5.

4.4.2. Maïch cöïc neàn chung

Common Base C B

+

Vccmas s AC

Vo

+

V i

Vbb

Rc

Hình 4.6.

4.4.3. Maïch cöïc thu chung

Common Collector CC

+

+

Vcc

mas s ACVo

Rc

V i

Vbb


49

+

Vcc

Vo

V i

Vbb+

Re

Hình 4.7

CE: tín hieäu vaøo B so vôùi E, tín hieäu ra C so vôùi E

. Pha giöõa tín hieäu vaøo vaø ra : ñaûo pha

CB : tín hieäu vaøo E so vôùi B, tín hieäu ra C so vôùi B

. Pha giöõa tín hieäu vaøo vaø ra : cuøng pha

CC: tín hieäu vaøo B so vôùi C , tín hieäu ra E so vôùi C.

. Pha giöõa tín hieäu vaøo vaø ra: cuøng pha.

4.5. Đaëc tuyeán cuûa BJT

Xeùt maïch sau:

Hình 4.8. Mạch khảo sát đặc tuyến của BJT

4.5.1. Ñaëc tuyeán ngoõ vaøo IB (VBE)

E

BRb

+

Vcc

C

Ic Rc

Ib

+

Vbb


50

Ñaëc tuyeán IB (VBE) coù daïng gioáng nhö ñaëc tuyeán cuûa diode, sau khi ñieän theá

VBE taêng ñeán trò soá ñieän theá ngöôõng V thì baét ñaàu coù doøng IB vaø doøng IB cuõng taêng

theo haøm soá muõ nhö doøng ID cuûa diode.

Hình 4.9 Đặc tuyến ngõ vào của BJT

4.5.2. Ñaëc tuyeán truyeàn daãn IC (VBE)

Ñaëc tuyeán truyeàn daãn IC(VBE) coù daïng gioáng nhö ñaëc tuyeán IB (VBE) nhöng

doøng IC coù trò soá lôùn hôn IB nhieàu laàn.

IC =IB

4.5.3. Ñaëc tuyeán ngoõ ra IC(VCE)

Nguoàn VBB phaân cöïc thuaän noái neàn - phaùt ñeå taïo doøng IB. Khi ñieän theá phaân

cöïc VBE < V thì coù doøng IB = 0 vaø IC = 0. Nguoàn VCC lôùn laøm cho cöïc thu döông so

vôùi phaùt ñeå caáp doøng IC.

Thay ñoåi VBB ñeå IB coù trò soá naøo ñoù, duøng maùy ño, giaû söû ño ñöôïc IB=15A.

Luùc naøy giöõ coá ñònh IB baèng caùch khoâng ñoåi VBB, tieáp theo thay ñoåi VCC VCE

thay ñoåi, ño doøng IC töông öùng vôùi VCE thay ñoåi.

Ban ñaàu IC taêng nhanh theo VCE, nhöng ñeán giaù trò côõ IC=IB thì IC gaàn nhö

khoâng taêng maëc duø hieäu theá VCE taêng nhieàu.

Muoán IC taêng cao hôn thì phaûi taêng VBB ñeå coù IB taêng cao hôn, tieáp tuïc thay

ñoåi VCC ñeå ño IC töông öùng, ta cuõng thaáy luùc ñaàu IC taêng nhanh nhöng ñeán giaù trò

baõo hoaø IC = IB, IC gaàn nhö khoâng taêng maëc duø VCE vaãn taêng.

Khaûo saùt töông töï IC(VCE) ôû nhöõng giaù trò IB khaùc nhau ta coù họ ñaëc tuyeán nhö

sau:

IB = 60A

IB = 15A

IB = 30A

IB= 0 A

VCE (v)

IB = 45A

Ic (mA)

0

V

IB

VBE


51

Hình 4.10. Họ đặc tuyến ngõ ra của BJT

4.6. Hình daïng

Hình 4.11. Hình daïng caùc loaïi transistor

4.7. Phaân cöïc BJT

BJT coù raát nhieàu öùng duïng trong caùc thieát bò ñieän töû, tuyø theo töøng öùng duïng

cuï theå maø BJT caàn phaûi ñöôïc cung caáp ñieän theá vaø doøng ñieän cho töøng chaân moät

caùch thích hôïp. Phaân cöïc (ñònh thieân) BJT laø choïn nguoàn ñieän theá vaø ñieän trôû sao

cho IB, IC, VCE coù trò soá thích hôïp theo yeâu caàu.

4.7.1. Phaân cöïc duøng 2 nguoàn rieâng

Ñieàu kieän daãn ñieän cuûa BJT:

Moái noái P-N giöõa B vaø E ñöôïc phaân cöïc thuaän, VBE = V

Moái noái P-N giöõa B vaø C ñöôïc phaân cöïc nghòch.

NPN: VBE = 0,6 V(Si)

VBE = 0,2V (Ge)

VCE

CCCCV

3

2V

3

1

PNP: VEB = 0,6V (Si)

VEB = 0,2 V (Ge)

VEC

CCCCV

3

2V

3

1

Xeùt maïch nhö hình veõ:

VCC = 18V

H

1061

C

828


52

VBB = 3,6V

VBE = 0,6V

RB = 50K

RC = 2K

= 80

Hình 4.12. Maïch phaân cöïc duøng hai nguoàn rieâng cực E nối masse.

Vôùi maïch nhö hình treân, duøng BJT loaïi Si, NPN maéc theo kieåu cöïc phaùt chung

(CE), nguoàn VBB phaân cöïc thuaän moái noái P-N giöõa B –E. Nguoàn Vcc taïo ñieän theá

VC > VE ñeå coù doøng IC, VCC keát hôïp vôùi VBB phaân cöïc nghòch moái noái P-N giöõa B

và C. Maïch treân ñaõ ñöôïc thieát keá saün, baây giôø chuùng ta tính 3 thoâng soá IB, IC, VCE

ñeå xaùc ñònh vuøng laøm vieäc cuûa BJT theo thieát keá.

Ta coù: IB =

B

BEBB

R

VV

IB = )A(60

K50

6,06,3μ

IC= 80 . 60 =4800(A) = 4,8(mA)

VCE = VCC - IC.RC

VCE = 18 –4,8. 2k = 18 – 9,6 = 8,4 (V)

Ñieåm phaân cöïc Q

Ba thoâng soá IB, IC, VCE xaùc ñònh ñieåm phaân cöïc Q treân ñaëc tuyeán ngoõ ra, hay

ñieåm phaân cöïc Q coù toaï ñoä IB, IC, VCE. Ñieåm phaân cöïc Q coøn goïi laø ñieåm hoaït

ñoäng tónh (quiesent operating point ) hay ñieåm laøm vieäc ở trạng thái tĩnh.

IC (mA)

Q

IB = 90A

IB = 30A

IB = 60A

IB= 0 µA

IB = 75A

4,8

9,0

IB

E

IC RC

+

VBB IE

C B

RB

+

VCC


53

Giaû söû BJT coù ñaëc tính ngoõ ra nhö hình veõ. Ñieåm treân ñaëc tuyeán ngoõ ra Q coù

toaï ñoä IB = 60A; IC = 4,8mA; VCE = 8,4V laø ñieåm phaân cöïc.

Ñöôøng taûi tónh (static load line)

Ñoái vôùi RC khoâng ñoåi thì IC thay ñoåi theo hieäu ñieän theá VCE ôû bieåu thöùc:

IC =

C

CECC

R

VV

Ñeå phuø hôïp vôùi phöông trình toaùn hoïc vôùi IC laø haøm soá, VCE laø bieán soá ta coù

theå vieát laïi bieåu thöùc treân nhö sau:

IC = -

C

CC

C

CE

R

V

R

V : Phöông trình ñöôøng taûi tónh

Theo phöông trình ñöôøng taûi tónh, ta thaáy noù coù daïng ñöôøng thaúng (phöông

trình baäc nhaát y = ax+b). Muoán veõ ñöôøng thaúng, ta phaûi tìm hai ñieåm ñaëc bieät.

Ñieåm naèm treân truïc bieán soá VCE coù giaù trò haøm IC = 0

IC = 0 VCE = VCC = 18(V)

Ñieåm naèm treân truïc haøm soá IC coù giaù trò bieán soá VCE = 0

VCE = 0 IC =

C

CC

R

V

=

k2

18

= 9(mA)

Vaäy ñöôøng taûi tónh laø moät ñöôøng thaúng qua ñieåm VCE = 18V treân truïc bieán soá,

ñieåm IC = 9mA treân truïc haøm soá vaø dó nhieân qua ñieåm hoaït ñoäng tónh Q.

YÙù nghóa: Ñöôøng taûi tónh laø quó tích ñieåm phaân cöïc Q. Khi phaân cöïc maïnh hôn

thì ñieåm Q chaïy leân phía treân. Khi phaân cöïc yeáu hôn thì ñieåm Q chaïy xuoáng phía

döôùi.

Khi BJT laøm nhieäm vuï khueách ñaïi tín hieäu bieân ñoä nhoû thì phaân cöïc sao cho

ñieåm Q naèm khoaûng giöõa ñöôøng taûi tónh laø thích hôïp.

Xaùc ñònh ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa BJT:

VE = 0V

VB = VE +VBE = 0,6 V

VC = VCC – ICRC = 18 – 4,8 .2k = 18 –9,6 = 8,4 (V)

Tröôøng hôïp coù theâm ñieän trở RE:


54

Hìmh 4.14.Mạch phân cực BJT dạng dùng hai nguồn

Tọa ñoä ñieåm phaân cöïc Q

IB =

EB

BEBB

RR

VV

β

IC = IB

VCE = VCC – IC(RC+RE)

Phöông trình ñöôøng taûi tónh:

IC =

EC

CC

EC

CE

RR

V

RR

V

Veõ ñöôøng taûi tónh

IC = 0 VCE =VCC

VCE = 0 IC =

EC

CC

RR

V

Ñöôøng taûi tónh laø ñöôøng thaúng ñi qua 2 ñieåm:

A( 0, )

RR

V

EC

CC

; B (Vcc, 0)

IB

E

IC RC

+

VBB IE RE

C

B

RB

+

VCC


55


VE = IE. RE

VB = VE +VBE

VC = VCC – IC.R hay VC = VE +VCE

4.7.2. Phaân cöïc duøng moät nguoàn duy nhaát:

a.Duøng ñieän trôû giaûm aùp RB

Hình 4.15 Mạch phân cực BJT dùng điện trở giảm áp.

Toaï ñoä ñieåm phaân cöïc:

IB =

EB

BECC

RR

VV

β

IC = IB

VCE = VCC – IC (RC +RE)


IC = -

EC

CC

EC

CE

RR

V

RR

V


VE = IERE

VB = VE +VBE

VC = VCC – ICRC

b. Duøng ñieän trôû hoài tieáp ñieän aùp

E

Ic Rc

Ie Re

B

C

Rb

Ib

+

Vcc

+

VCC E

RC

RE

RB

B C


56

Hình 4.16 Mạch phân cực BJT dùng điện trở hồi tiếp áp.

Toaï ñoä ñieåm phaân cöïc :

IB = )(β ECB

BECC

RRR

VV

IC = IB

VCE = VCC – IC (RC +RE)


IC = -

EC

CC

EC

CE

RR

V

RR

V


VE = IERE

VB = VE +VBE

VC= VCC – ICRC = VE+VCE

c. Duøng caàu phaân theá

Hình 4.17.

Caùch tính töông töï tröôøng hôïp phaân cöïc BJT daïng duøng 2 nguoàn rieâng bieät coù

RE. Với:

Q

+

VCC EE

RC

RE

B C

RB1

RB2

IB

B

E

IC

C

RC

C

+

VBB IE

E

RE

E

C

B RB

B

+

VCC

C


57

CCBB

BBB V

RR

RV

21

2

21

12

BB

BBB

RR

RRR

4.8. Mạch tương đương dùng tham số h của BJT

Ñeå khaûo saùt maïch chuùng ta caàn trình baøy döôùi moät moâ hình maïch töông

ñöông. Moâ hình naøy xuaát phaùt töø nhöõng heä thöùc toaùn hoïc. Chuùng thöôøng ñöôïc trình

baøy döôùi daïng laø nguoàn doøng hoaëc nguoàn ñieän theá, tham soá hoãn hôïp (hydrid)

(tham soá h).

YÙ nghóa caùc tham soá:

ie

0i

i

h

)0V(i

V

= toång trôû vaøo

hie =rb +re

i

0

i

i

= hfe = : heä soá khueách ñaïi doøng

)0i(v

i

i0

0

= hre =

oer

1: toång daãn ra

)0i(V

V

i0

i

= hre : heä soá hoài tieáp ñieän aùp

Tham soá hoã daãn :

gm =

i

0

i

i

(aûnh höôûng cuûa ñieän aùp vaøo ñoái vôùi doøng ra)

*aùp duïng cho maïch CE:

gm =

ie

fe

h

h

Maïch töông ñöông duøng tham soá h cuûa BJT:

V0 = 0

Re Roc

hfe

Rb


58

Hình 4.18

Giöõa B vaø E laø moái noái P – N ñaõ ñöôïc phaân cöïc thuaän neân ñieän trôû ñoái vôùi tín

hieäu xoay chieàu töùc laø ñieän trôû ñoäng re =

)mA(i

26

c

. Neáu xem doøng ib chaïy khaép

maïch ngoõ vaøo thì phaûi theá re = re. Giöõa cöïc neàn vaø thu phaân cöïc nghòch neân ñieän

trôû ñoäng raát lôùn, ñeå ñôn giaûn ta xem nhö hôû maïch giöõa B vaø C. Trong moâ hình

chính xaùc hôn ngöôøi ta theâm moät ñieän trôû lôùn maéc giöõa B vaø C. Giöõa E vaø C laø hai

diode maéc ngöôïc giöõa B vaø C. Giöõa E vaø C laø hai diode maéc ngöôïc neân ñieän trôû

ñoäng raát lôùn roe thöôøng 100k trôû leân neân haàu heát caùc tröôøng hôïp boû ñi.

Moâ hình ñôn giaûn cuûa BJT:

Hình 4.19

C

hie

E

B

hfe


59

BAØI TAÄP

1. Xem caùc sô ñoà sau, sô ñoà naøo diode ñöôïc phaân cöïc thuaän:

2. Neâu caùch chænh Q1 chaïy maïnh, yeáu trong caùc tröôøng hôïp sau:

a)

VCC

R1 < R2

R1 R2D

a)

VCC =12v

4K7

10K 22K

15K

D

b)

E

+Vcc

RB2

RC

RE

RB1

B C


60

b)

3. Cho maïch nhö hình veõ

vôùi Vcc =12V; VBB =3V; VBE =0,6V;

=100; RC =3k; RB =120k

a. Xaùc ñònh toaï ñoä ñieån phaân cöïc Q.

b. Vieát phöông trình ñöôøng taûi tónh,veõ ñöôøng taûi tónh.

c. Xaùc ñònh ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa BJT.

4. Cho maïch nhö hình baøi taäp soá 3 , vôùi Vcc =18V, VBB =3,6 V, VBE =0,6V;

=80; RC =2k; RB =50k.

a. Haõy xaùc ñònh toaï ñoä ñieåm laøm vieäc Q.

b. Vieát phöông trình ñöøông taûi tónh, veõ ñöôøng taûi tónh.

IB

E

IC RC

+

VBB IE

C

B

RB

+

VCC

E

R

RC

+Vcc

BB

RE

B C


61

c. Cho bieát ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa BJT.

5. Cho maïch nhö hình veõ sau:

Vôùi VCC = 18V RB = 10k

VBB = 3,6 V RC = 1,5k

VBE = 0,6 V RE = 0,5k

= 80

a) Xaùc ñònh toaï ñoä ñieåm phaân cöïc Q.

b) Vieát phöông trình ñöôøng taûi tónh.

c) Xaùc ñònh ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa BJT.

6. Cho maïch nhö hình baøi taäp soá 5

Vôùi VCC = 12V VBB = 3V

VBE = 0,6V = 100

RB = 70k RC = 2,5k

RE = 0,5k

a) Xaùc ñònh doøng ñieän chaïy qua caùc ñieän trôû. Cho bieát toaï ñoä ñieåm phaân cöïc

Q.

b) Vieát phöông trình ñöôøng taûi tónh .


7. Cho maïch nhö hình veõ:

Vôùi: VCC = 12V VBE = 0,6V

RB = 520k RC = 2,5k

RE = 0,5k = 100

E

RC

RB

RE +

VBB

B C +

VCC

+

VCC E

RC

RE

RB

B C


62

a) Xaùc ñònh toaï ñoä ñieåm laøm vieäc Q.



8. Cho maïch nhö hình veõ:

Vôùi: VCC = 12V VBE = 0,6V

RB = 270k RC = 2,5k

RE = 0,5k = 100

a) Xaùc ñònh toaï ñoä ñieåm laøm vieäc Q.



9. Cho maïch nhö hình veõ :

Vôùi: VCC = 12v VBE = 0,6V

=100 RB1 = 56k

RB2 =10k Rc = 2,5k

RE = 0,5k

a. Cho bieát toaï ñoä ñieåm phaân cöïc Q.

b. Vieát phöông trình ñöôøng taûi tónh.

c. Cho bieát ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa BJT.

10. Cho maïch nhö hình baøi taäp soá 8 vôùi:

+

VCC EE

RC

RE

B C

RB1

RB2

VCC

RC

RE

RB


63

Vcc = 18V VBE = 0,6V

= 80 RB1 = 48k

RB2 = 12k RC = 1,5k

RE = 0,5k

a. Xaùc ñònh toaï ñoä ñieåm phaân cöïc.

b. Vieát phöông trình ñöôøng taûi tónh.

c. Xaùc ñònh ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa BJT.

11. Cho maïch nhö hình baøi taäp soá 7 , vôùi VCC = 9V, = 50, VBE= 0,7. Haõy xaùc

ñònh caùc ñieän trôû trong maïch, bieát raèng ôû traïng thaùi tónh IC = 1mA, VCE =

5V(ñeå oån ñònh ñieåm laøm vieäc theo nhieät ñoä choïn RE theo ñieàu kieän:

VE(

10

1

5

1 VCC)

12. Veõ maïch töông ñöôïng cuûa maïch sau:

13. Veõ maïch töông ñöông cuûa maïch sau:

RC RB1

RB2

C2

C1

RE

Vi

VO

+VCC

Hình 12

+VCC

RE

RC

RB2

RB1

C1

C2

RS

VS

Hình 13


64



+VC

C

RC

RE RS

VS

RL

C2

C1

RB1

RB2

CB

Hình 14

RS

VS

C1

C2

RC

RE RL

RB1

RB2

+ VCC

Hình 15

Chương 5: Transistor hiệu ứng trường

65

Chöông 5:

TRANSISTOR HIEÄU ÖÙNG TRÖÔØNG

(FIELD EFFECT TRANSISTOR = FET)

5.1. Khaùi nieäm

Transistor trình baøy tröôùc ñöôïc goïi laø transistor mối nối löôõng cực (BJT =

Bipolar Junction Transistor). BJT coù ñieän trôû ngoõ vaøo nhoû ôû caùch mắc thoâng thöôøng

CE, doøng IC = IB, muoán cho IC caøng lôùn ta phaûi taêng IB (thuùc doøng loái vaøo). Ñoái

vôùi transistor hieäu öùng tröôøng coù toång trôû vaøo raát lôùn. Doøng ñieän ôû loái ra ñöôïc taêng

baèng caùch taêng ñieän aùp ôû loái vaøo maø khoâng ñoøi hoûi doøng ñieän. Vaäy ôû loaïi naøy ñieän

aùp seõ taïo ra moät tröôøng vaø tröôøng naøy taïo ra moät doøng ñieän ôû loái ra.

Field Effect Transistor (FET)

FET coù hai loaïi: JFET và MOSFET.

5.2. JFET (Junction Field Effect Transistor):

5.2.1. Caáu taïo – kyù hieäu

JFET ñöôïc goïi laø FET noái hay thöôøng goïi laø FET.

Treân thanh baùn daãn loại N ôû 2 ñaàu cho tieáp xuùc vôùi kim loaïi ñöa ra hai chaân

laàn löôït goïi laø D, S. Ngöôøi ta taïo ra moái noái P - N vôùi thanh baùn daãn. Kim loại tiếp

xúc bán dẫn loại P ñöôïc ñöa ra ngoaøi goïi laø chaân G.

- Cöïc thoaùt (coøn goïi laø cöïc maùng): Drain = D

- Cöïc nguoàn: Source = S

- Cöïc cổng: Gate = G

Vuøng baùn daãn giöõa D vaø S ñöôïc goïi laø thoâng loä (keânh).

Tuyø theo vuøng baùn daãn giöõa D vaø S, ngöôøi ta phaân bieät JFET ra laøm hai loaïi:

JFET keânh N và JFET keânh P.

P

D D

N

N

PPG

S

FET kenh N

NG

S

FET kenh P


66

Hình 5.1 Caáu taïo JFET

D

JFET N

G

S

G

JFET P

D

S

Hình 5.2. Kyù hieäu cuûa JFET

5.2.3. Nguyeân lyù vaän chuyeån

Giöõa D vaø S ñaët moät ñieän aùp VDS taïo ra moät ñieän tröôøng maïnh coù taùc duïng

ñaåy haït taûi ña soá cuûa baùn daãn keânh chaïy töø S sang D hình thaønh doøng ID. Doøng ID

taêng leân theo ñieän aùp VDS cho ñeán khi ñaït giaù trò baõo hoaø IDSS ( Saturation) vaø ñieän

aùp VDS töông öùng goïi laø ñieän aùp ngheõn taét (pinch off) VP0.

Giöõa cöïc G vaø S ñaët moät ñieän aùp VGS sao cho phaân cöïc nghịch moái noái P-N.

Söï phaân cöïc nghịch laøm cho vuøng tieáp xuùc thay ñoåi ñieän tích. Ñieän aùp phaân cöïc

nghịch VGS caøng lôùn thì vuøng tieáp xuùc caøng môû roäng ra, laøm cho tieát dieän cuûa keânh

daãn ñieän bò thu heïp laïi, ñieän trôû keânh taêng leân, laøm cho doøng ñieän qua keânh ID

giaûm xuoáng vaø ngöôïc laïi neáu VGS nhoû thì doøng ID taêng leân.

5.2.4. Ñaëc tuyeán

Khaûo saùt söï thay ñoåi doøng thoaùt ID theo ñieän theá VGS vaø VDS, töø ñoù ngöôøi ta

ñöa ra hai ñaëc tuyeán cuûa JFET.

Hình 5.3.

5.2.4.1. Ñaëc tuyeán chuyeån ID(VGS)

VDS=const

VCC

RS VDC

RD


67

constGSV

Giöõ VDS khoâng ñoåi, thay ñoåi VGS vaø khaûo saùt söï bieán thieân cuûa ID.

Hình 5.4.

- Khi VGS = 0V, doøng ñieän ID lôùn nhaát, coù giaù trò baõo hoøa, kyù hieäu IDSS.

- ID thay ñoåi giaûm xuoáng tuyø VGS aâm ít hay nhieàu. Ñeán luùc VGS khaù aâm thì

ID = 0 goïi laø ñieän theá caét cuûa JFET kyù hieäu : VPO.

5.2.4.2. Ñaëc tuyeán ngoõ ra ID(VDS)

Giöõ nguyeân VGS ôû moät trò soá khoâng ñoåi nhaát ñònh, thay ñoåi VDS vaø khaûo saùt söï

bieán thieân cuûa doøng thoaùt ID.

Hình 5.5

ID

IDSS

0 VGS

VP0

VGS = 0V

VDS (v)

ID

0

VPO

IDSS

VGS = -1V

VGS = -2V

VGS = -3V

VGS = -4V


68

Khi VGG =0V töùc VGS=0V, moái noái P-N giöõa G vaø S khoâng phaân cöïc, moái noái

P-N giöõa G vaø D phaân cöïc nghòch. Taêng nguoàn VDD ñeå taêng ñieän theá VDS töø 0V

leân thì doøng ID taêng leân nhanh nhöng sau ñoù ñeán moät trò giôùi haïn thì doøng ñieän ID

khoâng taêng ñöôïc nöõa goïi laø doøng ñieän baõo hoaø IDSS (Staturation). Ñieän theá VDS coù

IDSS goïi laø ñieän theá ngheõn VP0.

Khi VGG <0 hay VGS <0, moái noái P-N giöõa G vaø S phaân cöïc nghòch, moái noái P-

N giöõa G vaø D phaân cöïc nghòch lôùn hôn tröôùc daãn ñeán ngheõn sôùm hôn. Khi taêng

ñieän theá aâm ôû cöïc G ñeán giaù trò sao cho VGS aâm nhieàu thì keânh ngheõn ngay töø ñaàu

neân ID =0 ôû moïi giaù trò VDS. Luùc baáy giôø keânh ngöng.

5.2.4.3. Phaân cöïc

Caùch phaân cöïc ñôn giaûn vaø thoâng duïng nhaát cho JFET laø phaân cöïc töï ñoäng

nhö hình sau:

Xeùt JFET keânh N ta coù:

VD = VCC – IDRD

VS = IDRS

VDS = VCC - ID(RD+RS)

ÔÛ cöïc G phaân cöïc ngöôïc moái noái P-N neân khoâng coù doøng IG hay IG = 0, neân

VG = 0.

Ñieän trôû RG coù trò soá raát lôùn côõ 1M ñeán 10M.

Ñieän theá phaân cöïc ngoõ vaøo laø :

VGS = VG -VS = 0 –IDRS = -IDRS


ID =

SD

CC

SD

DS

RR

V

RR

V

RD

-Vcc

RG RS

Hình 5.7

+Vcc

RD

RG RS

Hình 5.6


69

Caùch xaùc ñònh ñöôøng taûi tónh cho maïch duøng JFET töông töï nhö BJT.

5.3. MOSFET (Metal Oxide Semiconduction FET)

MOSFET chia laøm hai loaïi: MOSFET keânh lieân tuïc (MOSFET loaïi hieám) vaø

MOSFET keânh giaùn ñoaïn (MOSFET loaïi taêng). Moãi loaïi coù phaân bieät theo chaát

baùn daãn keânh N hoaëc keânh P.

5.3.1.MOSFET keânh lieân tuïc

a. Caáu taïo – kyù hieäu

Hình 5.7. Cấu tạo – ký hiệu MOSFET kênh liên tục loại N

Hình 5.8. Cấu tạo – ký hiệu MOSFET kênh liên tục loại P

Gate (G) : cöïc cöûa (cöïc coång )

Drain (D) : cöïc thoaùt (cöïc maùng)

Source (S) : cöïc nguoàn

Subtrat (Sub) : ñeá (neàn)

Caáu taïo MOSFET keânh liên tục loại N

+ +

S

N

Al

SiO2

N

D

G

D

Sub

G

S

N

P

S

P

Al

SiO2

P

G

D

D

Sub

G

G

P

N

+ +


70

Treân neàn chaát baùn daãn loaïi P, ngöôøi ta pha hai vuøng baùn daãn loaïi N vôùi noàng

ñoä cao (N+) ñöôïc noái lieàn vôùi nhau baèng moät vuøng baùn daãn loaïi N pha noàng ñoä

thaáp (N). Treân ñoù phuû moät lôùp moûng SiO2 laø chaát caùch ñieän.

Hai vuøng baùn daãn N+ tieáp xuùc kim loaïi (Al) taïo cöïc thoaùt (D) vaø cöïc nguoàn

(S).

Cöïc G coù tieáp xuùc kim loaïi beân ngoaøi lôùp oxyd nhöng vaãn caùch ñieän vôùi keânh

N coù nghóa laø toång trôû vaøo cöïc laø lôùn.

Ñeå phaân bieät keânh (thoâng loä) N hay P nhaø saûn xuaát cho theâm chaân thöù tö goïi

laø chaân Sub, chaân naøy hôïp vôùi thoâng loä taïo thaønh moái noái P-N. Thöïc teá MOSFET

thoâng duïng chaân Sub ñöôïc noái vôùi cöïc S ôû beân trong.

b. Ñaëc tuyeán

Hình 5.9.

Khi VGS = 0V: ñieän töû di chuyeån taïo doøng ñieän ID, khi taêng ñieän theá VDS thì

doøng ID taêng, ID seõ taêng ñeán moät trò soá giôùi haïn laø IDsat (doøng ID baõo hoaø). Ñieän theá

VDS ôû trò soá IDsat ñöôïc goïi laø ñieän theá ngheõn VP0 gioáng nhö JFET.

Khi VGS < 0: cöïc G coù ñieän theá aâm neân ñaåy ñieän töû ôû keânh N vaøo vuøng P laøm

thu heïp tieát dieän keânh daãn ñieän N vaø doøng ID seõ giaûm xuoáng do ñieän trôû keânh daãn

ñieän taêng.

Khi ñieän theá cöïc G caøng aâm thì doøng ID caøng nhoû, vaø ñeán moät trò soá giôùi haïn

doøng ñieän ID gaàn nhö khoâng coøn. Ñieän theá naøy ôû cöïc G goïi laø ñieän theá ngheõn –VP0.

Ñaëc tuyeán chuyeån naøy töông töï ñaëc tuyeán chuyeån cuûa JFET keânh N.

Khi VGS > 0, cöïc G coù ñieän theá döông thì ñieän töû thieåu soá ôû vuøng neàn P bò huùt

vaøo keânh N neân laøm taêng tieát dieän keânh, ñieän trôû keânh bò giaûm xuoáng vaø doøng ID

taêng cao hôn trò soá baõo hoøa IDsat. Tröôøng hôïp naøy ID lôùn deã laøm hö MOSFET neân ít

ñöôïc duøng.

ID(mA)

IDsat

0 VGS (V) -VP0

I

+

VDD

I

G

D

R

+

VGGS


71

Hình 5.10. Ñaëc tuyeán chuyeån ID(VGS) cuûa MOSFET keânh liên tục loại N:

Hình 5.11. Ñaëc tuyeán ngoõ ra ID(VDS) cuûa MOSFET keânh liên tục loại N:

c. Phaân cöïc

MOSFET keânh lieân tuïc thöôøng söû duïng ôû tröôøng hôïp VGS < 0 neân caùch phaân

cöïc gioáng nhö JFET.

Caùch tính caùc trò soá VD, VS, VGS vaø doøng ID cuõng nhö caùch xaùc ñònh ñöôøng taûi

tónh gioáng nhö maïch JFET.

5.3.2. MOSFET keânh giaùn ñoaïn

a. Caáu taïo – kyù hieäu:

Hình 5.12. Cấu tạo- ký hiệu MOSFET keânh gián đoạn loại N

+ +

P

N

G D

S

N

Al

Sub

SiO2

S

G

D

VGS = 2V

VDS (v)

ID

0

VPO

IDSS

VGS = 1V

VGS = 0V

VGS = -1V

VGS = -2V


72

Hình 5.13. Cấu tạo- ký hiệu MOSFET keânh gián đoạn loại P

Cöïc cöûa: Gate (G)

Cöïc thoaùt : Drain (D)

Cöïc nguoàn : Source (S)

Neàn (ñeá ) : Subtrat (Sub)

Caáu taïo MOSFET loaïi taêng keânh N gioáng nhö caáu taïo MOSFET loaïi hieám

keânh N nhöng khoâng coù saün keânh N. Coù nghóa laø hai vuøng baùn daãn loaïi N pha

noàng ñoä cao (N+) khoâng dính lieàn nhau neân coøn goïi laø MOSFET keânh giaùn ñoaïn.

Maët treân keânh daãn ñieän cuõng ñöôïc phuû moät lôùp oxyt caùch ñieän SiO2. Hai daây daãn

xuyeân qua lôùp caùch ñieän noái vaøo vuøng baùn daãn N+ goïi laø cöïc S vaø D. Cöïc G coù

tieáp xuùc kim loaïi beân ngoaøi lôùp oxyt vaø caùch ñieän ñoái vôùi cöïc D vaø S. Cöïc S ñöôïc

noái vôùi cöïc Sub.

b. Ñaëc tuyeán

Hình 5.14.

Xeùt maïch nhö hình veõ treân

+

VGG

IR

+

VDD

+ +

Al

P

S

SiO2

Sub

G

D

G

N

D

P

S


73

Khi VGS = 0V, ñieän töû khoâng di chuyeån ñöôïc neân ID = 0, ñieän trôû giöõa D vaø S

raát lôùn.

Khi VGS > 0V thì ñieän tích döông ôû cöïc G seõ huùt ñieän töû cuûa neàn P veà phía

giöõa hai vuøng baùn daãn N+ vaø khi löïc huùt ñuû lôùn thì soá ñieän töû bò huùt nhieàu hôn, ñuû

ñeå noái lieàn hai vuøng baùn daãn N+ vaø keânh N noái lieàn hai vuøng baùn daãn N

+ ñaõ hình

thaønh khieán coù doøng ID chaïy töø D sang S. Ñieän theá cöïc G caøng taêng thì ID caøng lôùn.

Ñieän theá VGS ñuû lôùn ñeå hình thaønh keânh töø doøng ñieän baét ñaàu chaïy goïi laø ñieän

theá ngöôõng V, thoâng thöôøng V vaøi volt.

Hình 5.15. Ñaëc tuyeán truyeàn daãn ID(VGS)

Hình 5.16 Ñaëc tuyeán ngoõ ra ID(VGS)

b. Phaân cöïc

+Vcc

D

G

R

S

RG2

RG1

RD ID

ID

ID (mA)

VGS (V) V 0

VGS = 5V

VDS (v)

ID (mA)

0

VGS = 4V

VGS = 3V

VGS = 2V

VGS = 1V


74

Hình 5.16 Mạch phân cực MOSFET kênh gián đoạn loại N.

Ñoái vôùi MOSFET, cöïc G caùch ñieän so vôùi keânh vaø neàn P neân khoâng coù doøng

IG ñi töø cöïc G vaøo MOSFET.

VD = VCC - IDRD

VS = ID.RS

VDS = VCC - ID(RD + RS)

VG = CC

2G1G

1G

V.

RR

R

VGS = VG -VS

*Phöôøng trình ñöôøng taûi tónh:

ID = -

SD

CC

SD

DS

RR

V

RR

V

Caùch xaùc ñònh ñöôøng taûi tónh cho MOSFET töông töï nhö BJT.


75

BAØI TAÄP

1. Cho maïch nhö hình 5.17

Vôùi VGS = -2V

RG = 1M

RS = 1k

RD = 2,5k

VCC = 12V

a) Xaùc ñònh toaï ñoä dieåm phaân cöïc Q.


c) Cho bieát ñieän theá taïi caùc cöïc cuûa JFET.

2. Neâu nhaän xeùt chung veà JFET vaø MOSFET.

+Vcc

RD

RG RS

Hình 5.17

Chöông 6: Linh kieän coù vuøng ñieän trôû aâm

76

Chöông 6

LINH KIEÄN COÙ VUØNG ÑIEÄN TRÔÛ AÂM

6.1. Đaïi cöông

Trong chöông tröôùc ñaõ giôùi thieäu caùc linh kieän ñieän töû baùn daãn nhö diode,

transistor moái noái löôõng cöïc, transistor hieäu öùng tröôøng, chöông naøy cuõng giôùi thieäu

veà linh kieän ñieän töû baùn daãn nhöng trong ñaëc tuyeán cuûa noù coù vuøng I taêng trong khi

V giaûm – vuøng ñieän trôû aâm.

6.2. Transistor ñôn noái (Uni Junction Transistor UJT)

6.2. 1. Caáu taïo

Hình 6.1.

Transistor ñôn noái goàm moät neàn laø thanh baùn daãn loaïi N pha tæ leä raát thaáp.

Hai cöïc kim loaïi noái vaøo hai ñaàu thanh baùn daãn loaïi N goïi laø cöïc neàn B1 vaø B2.

Moät daây nhoâm nhoû coù ñöôøng kính nhoû côõ 0,1 mm ñöôïc khueách taùn vaøo thanh N taïo

thaønh moät vuøng chaát P coù maät ñoä raát cao, hình thaønh moái noái P-N giöõa daây nhoâm

vaø thanh baùn daãn, daây nhoâm noái chaân ra goïi laø cöïc phaùt E.


Hình 6.2.

E

B2

B1

Nhoâm

N

B2

B1

E

E RE B2

R1

B2

E B

B1

R2

B1

+

VDC

+

VCC


77

Moät transistor ñôn noái coù theå veõ maïch töông ñöông goàm 2 ñieän trôû RB1 vaø RB2

noái töø cöïc B1 ñeán cöïc B2 goïi chung laø ñieän trôû neàn RBB vaø moät diode noái töø cöïc E

vaøo thanh baùn daãn ôû ñieåm B.

Ta coù :

RBB =RB1 + RB2

Ñieåm B thöôøng ôû gaàn cöïc B2 hôn neân RB1 > RB2. Moãi transistor ñôn noái coù tæ

soá ñieän trôû khaùc nhau goïi laø .

=

BB

1B

R

R

; ( =0,5 0,8)

Khi cöïc E coù V1 = 0V thì RBB coù trò soá töø vaøi k ñeán 10k, luùc ñoù IB seõ laø:

IB=

21BB

BB

RRR

V

BB

BB

R

V

(Vì R1 , R2 << RBB)

IB khoaûng vaøi mA vì RBB lôùn.

VB =

BB

1B

R

R

.VBB

VB= .VBB

Luùc naøy VB >VE neân diode EB bò phaân cöïc nghòch vaø coù doøng ñieän ræ ñi töø

B E, doøng ñieän ræ trò soá raát nhoû.

Khi taêng ñieän theá VE töø 0V trôû leân thì doøng ñieän ræ giaûm daàn vaø khi VE = VB

thì doøng ñieän ræ = 0.

Neáu tieáp tuïc taêng VE leân moät möùc baèng ñieän theá ngöôõng cuûa diode EB ñeå ñaït

trò soá ñieän theá ñænh VP=VB+V thì diode EB ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän vaø

doøng IE taêng leân cao.

Do vuøng baùn daãn P cuûa diode EB coù maät ñoä raát cao, khi diode EB ñöôïc phaân

cöïc thuaän loã troáng töø P ñaõ ñoã doàn sang thanh baùn daãn N, keùo ñieän töû töø cöïc aâm cuûa

nguoàn VBB vaøo cöïc neàn B1 taùi hôïp vôùi loå troáng. Luùc ñoù haït taûi trong thanh baùn daãn

N taêng cao ñoät ngoät laøm cho ñieän trôû RB1 giaûm xuoáng vaø VB cuõng bò giaûm xuoáng

keùo theo VE giaûm xuoáng laïi laøm cho doøng IE taêng cao.

Trong khoaûng naøy ñieän theá VE bò giaûm trong khi doøng ñieän IE laïi taêng neân

ngöôøi ta goïi ñaây laø vuøng ñieän trôû aâm.

Khi RB1 giaûm thì ñieän trôû lieân neàn RBB cuõng bò giaûm vaø doøng IB taêng leân gaàn

baèng hai laàn trò soá ban ñaàu vì baây giôø ñieän trôû lieân neàn xem nhö RBB RB2 vaø

IB=

2B

BB

R

V

.


78

Doøng ñieän IE tieáp tuïc taêng vaø ñieän theá VE giaûm ñeán moät trò soá thaáp nhaát laø

ñieän theá thung luõng VV (valley) thì doøng ñieän IE vaø VE seõ taêng leân nhö ñaëc tuyeán

cuûa moät diode thoâng thöôøng. Vuøng naøy goïi laø vuøng baõo hoaø.

Hình 6.3.Ñaëc tuyeán cuûa UJT.

6.2.3. Caùc thoâng soá

Transistor ñôn noái coù caùc thoâng soá kyõ thuaät quan troïng caàn bieát khi söû duïng

vaø tính toaùn laø:

a. Ñieän trôû leân neàn RBB:

Laø trò soá ñieän trôû giöõa hai cöïc neàn B1 vaø B2 khi cöïc E ñeå hôû. Trò soá RBB

khoaûng vaøi k ñeán 10k.

b. Tæ soá :

Theo ñònh nghóa =

BB

1B

R

R

, thoâng thöôøng = 0,5 0,8 . Töø giaù trò cuûa coù theå

tính ñöïôc ñieän theá taïi ñieåm B giöõa hai ñieän trôû RB1 vaø RB2 theo coâng thöùc:

VB = BB

BB

1B

V.

R

R

= VBB

c. Ñieän theá ñænh VP:

Ñieän theá ñænh Vp laø ñieän theá toái thieåu ñeå phaân cöïc thuaän diode EB khi hai

cöïc neàn B1, B2 noái vaøo nguoàn VBB

Vp = VB +V = VBB +V

d.Doøng ñieän tænh IP:

Doøng ñieän tænh Ip laø doøng ñieän IE öùng vôùi VE laø ñieän theá ñænh Vp. Doøng Ip

thöôøng coù trò soá nhoû khoaûng vaøi chuïc A.

e.Ñieän theá thung luõng VV:

Vuøng ñieän trôû aâm

IE

IV

Ip

VP VB VV

Vuøng baûo hoøa

VE


79

Laø ñieän theá cöïc phaùt VE giaûm xuoáng thaáp nhaát sau khi phaân cöïc thuaän diode

EB. Ñieän theá VV coù trò soá khoaûng vaøi volt.

f. Doøng ñieän thung luõng IV:

Doøng ñieän thung luõng IV laø doøng ñieän IE öùng vôùi ñieän theá VE laø ñieän theá thung

luõng VV. Thöôøng doøng ñieän IV coù trò soá raát lôùn so vôùi Ip. (Iv khoaûng vaøi mA trôû

leân).

g. Coâng suaát tieâu taùn Ppmax:

laø coâng suaát nhieät lôùn nhaát maø UJT coù theå chòu ñöôïc khi coù doøng ñieän ñi qua,

lôùn hôn trò soá naøy UJT seõ bò hö.

6.2. 4. ÖÙng duïng

Hình 6.4.

Do UJT coù tính chaát ñaëc bieät laø khi VE < VP thì doøng IE = 0 vaø doøng IB raát nhoû,

nhöng khi VE = VP thì doøng IE taêng cao ñoät ngoät vaø doøng IB cuõng taêng leân khoaûng

gaáp ñoâi neân UJT thöôøng ñöôïc duøng trong caùc maïch taïo xung.

Maïch nhö hình veõ coù ñieän trôû R1, R2 ñeå nhaän tín hieäu xung ra (R2 coøn coù taùc

duïng oån ñònh nhieät cho ñieän theá ñænh VP), tuï ñieän C vaø ñieän trôû laø maïch naïp ñeå taïo

ñieän theá taêng daàn cho cöïc E. Khi thay ñoåi trò soá ñieän trôû R laø thay ñoåi haèng soá thôøi

gian naïp xaû cuûa tuï.

Ta coù :

RB1 = RBB = 0,6. 10k = 6k

RB2 = RBB –RB1 =10k – 6k = 4k

Khi môùi ñoùng ñieän thì tuï C coi nhö noái taét neân VE = 0V. Luùc ñoù diode EB bò

phaân cöïc ngöôïc neân chæ coù doøng IB ñi töø nguoàn VCC xuoáng masse.

E

B2

R1

R50K

B1

+Vcc

200

100

C1

.01

R2


80

Doøng IB =

22B1BP

CC

RRRR

V

IB =

2BB1

CC

RRR

V

=

200k10100

10

1(mA)

Ñieän theá ôû caùc cöïc neàn:

VB1 = IB.R1 = 1.100 = 0,1 (V) (0V)

VB2 = VCC - IBR2 = 10V – 1.200 9,8 V (Vcc)

Ñieän theá taïi ñieåm B trong thanh baùn daãn:

VB = VCC

2BB1

1B1

RRR

RR

= 10.

200k10100

k6100

6(V)

Khi tuï ñieän C naïp ñieän qua R laøm ñieän theá taêng leân ñeán trò soá ñænh Vp thì

diode EB seõ daãn ñieän.

Vp = VB + V = 6 + 0,6 = 6,6 (V)

Khi diode EB daãn ñieän, loã troáng töø cöïc E ñoå sang thanh baùn daãn laøm RB1

giaûm trò soá neân VB giaûm keùo theo VE giaûm laøm tuï xaû ñieän qua diode EB vaø ñieän trôû

RB1 xuoáng masse.

Hình 6.5.

Khi RB1 giaûm IB taêng gaàn gaáp ñoâi ( 2 mA) neân ñieän theá:

VB2 = VCC - IB. R2 = 10 – 2.200 9,6 (V)

VE

VP

VV

0

t1 t2

VB2

0

t

t

t

VB1

0


81

ÔÛ cöïc B2 coù xung aâm ra vôùi bieân ñoä laø 9,6 –9,8 = -0,2 (V). Ñoàng thôøi luùc ñoù

doøng ñieän qua RB1 vaø R1 laø IB vaø IE do tuï xaû ra neân ñieän theá VB1 taêng cao. Cöïc B1

coù xung döông ra nhöng bieân ñoä lôùn hôn xung aâm ôû cöïc B2 nhieàu laàn vì IE coù trò soá

lôùn hôn IB.

Khi tuï C xaû ñieän töø ñieän theá Vp xuoáng trò soá VV thì diode EB ngöng daãn vaø ôû

hai cöïc B1, B2 khoâng coøn xung ra.

Xung ra ôû hai cöïc B1, B2 coù daïng xung nhoïn döông vaø aâm.

Sau khi tuï xaû xong thì ñieän theá caùc chaân trôû laïi bình thöôøng vaø tuï C laïi naïp

ñieän qua R, hieän töôïng treân ñöôïc tieáp tuïc.

Taàn soá dao ñoäng cuûa maïch:

Khi vöøa môùi ñoùng ñieän thì tuï seõ naïp ñieän töø 0V leân ñeán Vp roài sau ñoù tuï xaû

ñieän ñeán VV. Nhöõng laàn sau tuï naïp töø VV ñeán VP roài laïi xaû töø ñieän theá VP xuoáng

VV. Thôøi gian naïp vaø xaû cuûa tuï ñöôïc tính giöõa hai ñieän theá naøy.

Tuï C naïp ñieän theo coâng thöùc:

VC = VV + (VCC - VV) (1-RC

t

e

)

VC = VCC + (VCC - VV) RC

t

e

t1 laø thôøi gian ñeå tuï naïp töø VV leân VP. Khi ñoù VC = VP :

VP = VCC – (VCC –VV) RC

t1

e

PCC

RC

t

VCCVVeVV

1

VCC

PCCRC

t

VV

VVe

1

PCC

VCCRC

t

VV

VVe

1

PCC

VCC

1

VV

VVln.RCt

Tuï C xaû ñieän theo coâng thöùc:

CRR

t

PC

11B

e.VV

t2 : thôøi gian ñeå tuï xaû töø VP VV, khi ñoù VC = VV

CRR

t

PV

11B

2

e.VV


82

G

P

N

A

P

N

NN

N

G

P

K

A

K

P

P

V

P

1B2

V

Vln.CRRt

1

Chu kyø dao ñoäng laø: T = t naïp + txaû = t1 + t2

Tröôøng hôïp (RB1 + R1)C coù trò soá nhoû thì coù theå coi nhö T t1, ñoàng thôøi do

VV << VC vaø VP = VCC neân T RC.ln

η1

1

η

1

1lnRC

1

T

1f

6.3.Thyristor (Silicon Controlled Rectifier = SCR)

6.3.1. Caáu taïo

SCR goàm boán lôùp baùn daãn P-N gheùp xen keõ vaø ñöôïc noái ra ba chaân:

A : anode : cöïc döông

K : Cathode : cöïc aâm

G : Gate : cöïc khieån (cöïc coång)

Hình 6.6.

SCR coù theå xem nhö töông ñöông hai BJT goàm moät BJT loaïi NPN vaø moät

BJT loaïi PNP gheùp laïi nhö hình veõ sau:

SCRA K

G

Kyù hieäu

B1

B2

K

E1

T 2

C2

G

E2

T 1

C1

A


83

Hình 6.7.

6.3.2. Nguyeân lyù vaän chuyeån

Hình 6.8.

+ Tröôøng hôïp cöïc G ñeå hôû hay VG = OV

Khi cöïc G vaø VG = OV coù nghóa laø transistor T1 khoâng coù phaân cöïc ôû cöïc B

neân T1 ngöng daãn. Khi T1 ngöng daãn IB1 = 0, IC1 = 0 vaø T2 cuõng ngöng daãn. Nhö

vaäy tröôøng hôïp naøy SCR khoâng daãn ñieän ñöôïc, doøng ñieän qua SCR laø IA = 0 vaø

VAK VCC.

Tuy nhieân, khi taêng ñieän aùp nguoàn VCC leân möùc ñuû lôùn laø ñieän aùp VAK taêng

theo ñeán ñieän theá ngaäp VBO (Beak over) thì ñieän aùp VAK giaûm xuoáng nhö diode vaø

doøng ñieän IA taêng nhanh. Luùc naøy SCR chuyeån sang traïng thaùi daãn ñieän, doøng ñieän

öùng vôùi luùc ñieän aùp VAK giaûm nhanh goïi laø doøng ñieän duy trì IH (Holding). Sau ñoù

ñaëc tính cuûa SCR gioáng nhö moät diode naén ñieän.

Tröôøng hôïp ñoùng khoùa K: VG = VDC – IGRG, luùc naøy SCR deã chuyeån sang

traïng thaiù daãn ñieän. Luùc naøy transistor T1 ñöôïc phaân cöïc ôû cöïc B1 neân doøng ñieän IG

chính laø IB1 laøm T1 daãn ñieän, cho ra IC1 chính laø doøng ñieän IB2 neân luùc ñoù I2 daãn

ñieän, cho ra doøng ñieän IC2 laïi cung caáp ngöôïc laïi cho T1 vaø IC2 = IB1.

Nhôø ñoù maø SCR seõ töï duy trì traïng thaùi daãn maø khoâng caàn coù doøng IG lieân

tuïc.

IC1 = IB2 ; IC2 = IB1

Theo nguyeân lyù naøy doøng ñieän qua hai transistor seõ ñöôïc khueách ñaïi lôùn daàn

vaø hai transistor chaïy ôû traïng thaùi baõo hoøa. Khi ñoù ñieän aùp VAK giaûm raát nhoû (

0,7V) vaø doøng ñieän qua SCR laø:

A

CC

A

AKCC

A

R

V

R

VVI

A

P

K

P

+

Vcc

N

N

+

VDC

KRP

N

G

R

+

Vcc

B2 RaT 2

C2

T 1

C1

B1

A

+

VDC

E1

K

E2

R


84

Thöïc nghieäm cho thaáy khi doøng ñieän cung caáp cho cöïc G caøng lôùn thì aùp

ngaäp caøng nhoû töùc SCR caøng deã daãn ñieän.

+ Tröôøng hôïp phaân cöïc ngöôïc SCR.

Phaân cöïc ngöôïc SCR laø noái A vaøo cöïc aâm, K vaøo cöïc döông cuûa nguoàn VCC.

Tröôøng hôïp naøy gioáng nhö diode bò phaân cöï ngöôïc. SCR seõ khoâng daãn ñieän maø chæ

coù doøng ræ raát nhoû ñi qua. Khi taêng ñieän aùp ngöôïc leân ñuû lôùn thì SCR seõ bò ñaùnh

thuûng vaø doøng ñieän qua theo chieàu ngöôïc. Ñieän aùp ngöôïc ñuû ñeå ñaùnh thuûng SCR laø

VBR. Thoâng thöôøng trò soá VBR vaø VBO baèng nhau vaø ngöôïc daáu.


Hình 6.9.Ñaëc tuyeán cuûa SCR

IG = 0 ; IG2 > IG1 > IG

6.3.4. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa SCR

a. Doøng ñieän thuaän cöïc ñaïi:

Ñaây laø trò soá lôùn nhaát doøng ñieän qua SCR maø SCR coù theå chòu ñöïng lieân tuïc,

quaù trò soá naøy SCR bò hö. Khi SCR ñaõ daãn ñieän VAK khoaûng 0,7V neân doøng ñieän

thuaän qua SCR coù theå tính theo coâng thöùc:

A

CC

A

R

7,0VI

b. Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi

Ñaây laø ñieän aùp ngöôïc lôùn nhaát coù theå ñaët giöõa A vaø K maø SCR chöa bò ñaùnh

thuûng, neáu vöôït qua trò soá naøy SCR seõ bò phaù huûy. Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi cuûa SCR

thöôøng khoaûng 100V ñeán 1000V.

c. Doøng ñieän kích cöïc tieåu: IGmin

Ñeå SCR coù theå daãn ñieän trong tröôøng hôïp ñieän aùp VAK thaáp thì phaûi coù doøng

ñieän kích cho cöïc G cuûa SCR. Doøng IGmin laø trò soá doøng kích nhoû nhaát ñuû ñeå ñieàu

khieån SCR daãn ñieän vaø doøng IGmin coù trò soá lôùn hay nhoû tuøy thuoäc coâng suaát cuûa

IA

VAK

VBR IG = 0

VH VBo

IG1 IG2

0


85

R2

-

R3

4,7K

1K

D

10

0K

R1

VR

1K

M

SCR

Vs = 220v

C+

SCR, neáu SCR coù coâng suaát caøng lôùn thì IGmin phaûi caøng lôùn. Thoâng thöôøng IGmin töø

1mA ñeán vaøi chuïc mA.

d. Thôøi gian môû SCR

Laø thôøi gian caàn thieát hay ñoä roäng cuûa xung kích ñeå SCR coù theå chuyeån töø

traïng thaùi ngöng sang traïng thaùi daãn, thôøi gian môû khoaûng vaøi microâ giaây.

e. Thôøi gian taét

Theo nguyeân lyù SCR seõ töï duy trì traïng thaùi daãn ñieän sau khi ñöôïc kích.

Muoán SCR ñang ôû traïng thaùi daãn chuyeån sang traïng thaùi ngöng thì phaûi cho IG = 0

vaø cho ñieän aùp VAK = 0. ñeå SCR coù theå taét ñöôïc thì thôøi gian cho VAK = OV phaûi ñuû

daøi, neáu khoâng VAK taêng leân cao laïi ngay thì SCR seõ daãn ñieän trôû laïi. Thôøi gian taét

cuûa SCR khoaûng vaøi chuïc microâ giaây.

6.3.5. ÖÙng duïng cuûa SCR

Hình 6.10

Trong maïch ñieän ñoäng cô M laø ñoäng cô vaïn naêng, loaïi ñoäng cô coù theå duøng

ñieän AC hay DC.

Doøng ñieän qua ñoäng cô laø doøng ñieän ôû baùn kyø döông vaø ñöôïc thay ñoåi trò soá

baèng caùch thay ñoåi goùc kích cuûa doøng IG.

Khi SCR chöa daãn thì chöa coù doøng qua ñoäng cô, diode D naén ñieän baùn kyø

döông naïp vaøo tuï qua ñieän trôû R1 vaø bieán trôû VR. Ñieän aùp caáp cho cöïc G laáy treân

tuï C vaø qua caàu phaân aùp R2 - R3.

Giaû söû ñieän aùp ñuû ñeå kích cho cöïc G laø VG = 1V vaø doøng ñieän kích IGmin =

1mA thì ñieän aùp treân tuï C phaûi khoaûng 10V. Tuï C naïp ñieän qua R1 vaø qua VR vôùi

haèng soá thôøi gian laø : T = (R1 + VR)C

Khi thay ñoåi trò soá VR seõ laøm thay ñoåi thôøi gian naïp cuûa tuï töùc laø thay ñoåi thôøi

ñieåm coù doøng xung kích IG seõ laøm thay ñoåi thôøi ñieåm daãn ñieän cuûa SCR töùc laø thay

ñoåi doøng ñieän qua ñoäng cô vaø laøm cho toác ñoä cuûa ñoäng cô thay ñoåi.


86

A 1

T 4 T 1

T 2T 3

A 2

Khi doøng AC coù baùn kyø aâm thì diode D vaø SCR ñeàu bò phaân cöïc nghòch neân

diode ngöng daãn vaø SCR cuõng chuyeån sang traïng thaùi ngöng daãn.

Hình 6.11

6.4. DIAC (Diode Alternative Current)

6.4.1. Caáu taïo

Hình 6.12

DIAC coù caáu taïo goàm 4 lôùp PNPN, hai cöïc A1 vaø A2, cho doøng chaûy qua theo

hai chieàu döôùi taùc ñoäng cuûa ñieän aùp ñaët giöõa hai cöïc A1 vaø A2.

Kyù hieäu:

A1 A2


N1

N3

N2

A1

P1

P2

A2

+

Vcc+

VccA1

A2

A1

A2

RR

N1

N2

P1

P2

P1

P2

N2

N3

A1

A2

VM

t

t 0

+ +

IG

t 0

+ +

- -

VA


87

Hình 6.13

Hình 6.14.

Khi A1 coù ñieän theá döông thì J1 vaø J3 phaân cöïc thuaän J2 phaân cöïc ngöôïc VCC

coù giaù trò nhoû thì DIAC ôû traïng thaùi ngöng daãn (khoùa). Neáu taêng VCC ñuû lôùn ñeå VD

= VBO thì DIAC chuyeån sang traïng thaùi môû, doøng qua DIAC taêng nhanh, coù ñaëc

tuyeán nhö hình veõ. Khi A1 coù ñieän theá aâm thì hieän töôïng töông töï.

VBO (Beak over) : ñieän theá ngaäp, doøng ñieän qua DIAC ôû ñieåm VBO laø doøng

ñieän ngaäp IBO.

Ñieän aùp VBO coù trò soá trong khoaûng töø 20V ñeán 40V. Doøng töông öùng IBO coù

trò trong khoaûng töø vaøi chuïc microampe ñeán vaøi traêm microampe.

Ngöôøi ta thöôøng duøng DIAC ñeå kích coång TRIAC.

6.5. TRIAC (Triode Alternative Current)

6.5. 1. Caáu taïo

TRIAC laø moät linh kieän baùn daãn coù ba cöïc, boán lôùp, laøm vieäc nhö 2 SCR maéc

song song ngöôïc chieàu, coù theå daãn ñieän theo hai chieàu.

ID

0 VBO

-VBO VD

N1

N2

P1

P2

P1

P2

N2

N3

B1

B2

G

G

B2

B1


88

Hình 6.15.Caáu taïo cuûa TRIAC

Coù boán toå hôïp ñieän theá coù theå môû TRIAC cho doøng chaûy qua:

B2 G

+ Xung +

+ Xung -

- Xung -

- Xung +


TRIAC coù ñaëc tuyeán Volt - Ampe goàm hai phaàn ñoái xöùng nhau qua goác O,

moãi phaàn töông töï ñaëc tuyeán thuaän cuûa SCR.

Hình 6.16.Ñaëc tuyeán cuûa TRIAC

doøng ñieän chaïy töø B2 sang B1

doøng ñieän chaïy töø B1 sang B2

IB

VB1B2 VBo

IG = 0

IG1 IG2

0

-VBo


89


C

T RIAC

V = 220v

R

TAI

R

Hình 6.17.

Ñaây laø maïch ñieàu khieån doøng ñieän qua taûi duøng TRIAC, DIAC keát hôïp vôùi

quang trôû Cds ñeå taùc ñoäng theo aùnh saùng. Khi Cds ñöôïc chieáu saùng seõ coù trò soá

ñieän trôû nhoû laøm ñieän theá naïp ñöôïc treân tuï C thaáp vaø DIAC khoâng daãn ñieän,

TRIAC khoâng ñöôïc kích neân khoâng coù doøng qua taûi. Khi Cds bò che toái seõ coù trò soá

ñieän trôû lôùn laøm ñieän theá treân tuï C taêng ñeán möùc ñuû ñeå DIAC daãn ñieän vaø TRIAC

ñöôïc kích daãn ñieän cho doøng ñieän qua taûi. Taûi ôû ñaây coù theå laø caùc loaïi ñeøn chieáu

saùng loái ñi hay chieáu saùng baûo veä, khi trôøi toái thì ñeøn töï ñoäng saùng.


90

Chương 7:Linh kiện quang điện tử

90

Chöông 7

LINH KIEÄN QUANG ÑIEÄN TÖÛ

7.1. Khaùi nieäm

Linh kieän quang ñieän töû laø nhöõng linh kieän caûm bieán coù ñaëc tính ñoåi naêng

löôïng aùnh saùng thaønh doøng ñieän vaø ngöôïc laïi ñoåi doøng ñieän thaønh aùnh saùng.

Nhöõng linh kieän coù ñaëc tính ñoåi aùnh saùng thaønh doøng ñieän laø ñieän trôû quang,

diode quang, transistor quang. Ngöôïc laïi nhöõng linh kieän coù ñaëc tính ñoåi doøng ñieän

thaønh aùnh saùng laø diode phaùt quang (LED), hieån thò tinh theå loûng (LCD).

7.2. Diode phaùt quang

7.2.1. Caáu taïo

Diode phaùt quang coù caáu taïo goàm moät lôùp tieáp xuùc P-N, Diode phaùt quang

ñöôïc laøm töø caùc chaát Ga – As, Ga – P, Ga As – P, Si – C.

Hình 7.1.Kyù hieäu cuûa LED


a. Theo vaät lieäu:

-Diode Ga – As cho ra aùnh saùng hoàng ngoaïi maø maét nhìn khoâng thaáy ñöôïc.

-Diode Ga As -P cho ra aùnh saùng khaû kieán, khi thay ñoåi haøm löôïng photpho seõ

cho ra aùnh saùng khaùc nhau nhö ñoû, cam, vaøng.

-Diode Ga - P pha theâm taïp chaát seõ böùc xaï cho aùnh saùng. Tuøy loaïi taïp chaát maø

diode coù theå cho ra caùc maøu töø ñoû, cam, vaøng, xanh laù caây.

-Diode SiC khi pha theâm taïp chaát seõ cho ra aùnh saùng maøu xanh da trôøi. LED

maøu xanh da trôøi chöa phoå bieán vì giaù thaønh cao.

Do khaùc nhau veà vaät lieäu cheá taïo neân ñieän aùp ngöôõng cuûa caùc loaïi LED cuõng

khaùc nhau.

LED ñoû coù V = 1,6 2V

LED cam coù V = 2,2V 3V

LED xanh laù coù V = 2,7 V 3,2V

A K

Kyù hieäu


91

LED vaøng coù V = 2,4V 3,2V

LED xanh da trôøi coù V = 3V 5V

LED hoàng ngoaïi coù V = 1,8V 5V

a. LED hai maøu

LED hai maøu laø loaïi LED ñoâi goàm hai LED naèm song song vaø ngöôïc chieàu

nhau, trong ñoù coù moät LED ñoû vaø moät LED xanh laù caây hay moät LED vaøng vaø moät

LED xanh laù caây.

Loaïi LED hai maøu thöôøng ñeå chæ cöïc tính cuûa nguoàn hay chieàu quay cuûa ñoäng

cô.

Hình 7.2.

Kyù hieäu LED ñoâi loaïi hai maøu. Neáu chaân A1 coù ñieän aùp döông thì LED1 saùng

vaø ngöôïc laïi neáu chaân A2 coù ñieän aùp döông thì LED 2 saùng.

b. LED ba maøu

LED ba maøu cuõng laø loaïi LED ñoâi nhöng khoâng gheùp song song maø hai LED

chæ coù chung chaân catod, trong ñoù moät LED ñoû ra chaân ngaén, moät LED maøu xanh laù

caây ra chaân daøi, chaân giöõa laø catod chung.

Kyù hieäu:

Hình 7.3.

Neáu chaân A1 coù ñieän aùp döông thì LED ñoû saùng, neáu chaân A2 coù ñieän aùp

döông thì LED xanh saùng, neáu chaân A1 vaø A2 coù ñieän aùp döông thì 2 LED ñeàu

saùng vaø cho ra aùnh saùng maøu vaøng.


a. Maïch baùo nguoàn DC

A 2

LED1

A 1

LED2

Kyù hieäu

A 2

LED xanh

A 1 LED do


92

D1

Rt

LED

C

D2

Vdc

VAC

3 6

5

1 4

R

Hình 7.4.

Khi söû duïng LED ñieàu quan troïng laø phaûi tính ñieän trôû noái tieáp vôùi LED coù trò

soá thích hôïp ñeå traùnh doøng ñieän qua lED quaù lôùn seõ laøm hö LED.

Ñieän trôû trong maïch baùo nguoàn DC ñöôïc tính theo coâng thöùc:

R =

LED

LEDDC

I

VV

b. Maïch baùo nguoàn AC

Hình 7.5.

Trong maïch baùo nguoàn AC, LED chæ saùng khi ñöôïc phaân cöïc thuaän baèng baùn

kyø thích hôïp , khi LED bò phaân cöïc nghòch thì diode D ñöôïc phaân cöïc thuaän neân

daãn ñieän ñeå giöõ cho möùc ñieän aùp ngöôïc treân LED laø VD = 0,7V traùnh hö LED.

Ñieän trôû trong maïch baùo nguoàn AC ñöïôc tính theo coâng thöùc:

R =

LED

LEDAC

I

VV

7.2.4. LED baûy ñoïan

LED baûy ñoaïn coù loaïi anode chung vaø loaïi cathode chung. Hieän nay LED baûy

ñoaïn ñöôïc duøng nhieàu trong caùc thieát bò chæ thò soá.

R

VACD

LED


93

Hình 7.6..

Hình 7.7.

LED baûy ñoaïn laø taäp hôïp baûy LED ñöôïc cheá taïo daïng thanh daøi saép xeáp nhö

hình veõ treân vaø ñöôïc kyù hieäu baèng baûy chöõ caùi laø a, b, c, d, e, f, g. Phaàn phuï cuûa

LED baûy ñoaïn laø moät chaám saùng (p) ñeå chæ daáu phaåy thaäp phaân. Daáu chaám naøy laø

moät LED p töông öùng ñöôïc phaùt saùng. Khi cho caùc thanh saùng vôùi caùc soá löôïng vaø

vò trí thích hôïp ta coù nhöõng chöõ soá töø 0 ñeán 9 vaø nhöõng chöõ caùi töø A ñeán F.

7.3. Đieän trôû quang (Photoresistor)

Ñieän trôû quang coøn goïi laø ñieän trôû tuøy thuïoâc aùnh saùng LDR (Light dependent

resistor) coù trò soá ñieän trôû thay ñoåi theo ñoä saùng chieáu vaøo ñieän trôû quang. Khi bò

che toái thì ñieän trôû quang coù trò soá ñieän trôû raát lôùn, khi ñöôïc chieáu saùng thì ñieän trôû

giaûm nhoû.

Hình 7.8. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa điện trở quang.

g

f b

e

P

c

a

d

C LED anode chung

D B A

Vcc

F B E

Vcc

D

+

A E G C G F LED Cathode chung

+

LDR CdS


94

Ñieän trôû quang coù trò soá ñieän trôû thay ñoåi khoâng tuyeán tính theo ñoä saùng chieáu

vaøo noù. Khi trong boùng toái ñieän trôû quang coù trò soá khoaûng vaøi mega Ohm, khi ñöôïc

chieáu saùng ñieän trôû quang coù trò soá raát nhoû khoaûng vaøi chuïc ñeán vaøi traêm Ohm.

7.4. Diode quang (diode caûm quang – Photodiode)

Diode quang coù caáu taïo baùn daãn gioáng nhö diode thöôøng nhöng ñaët trong voû

caùch ñieän coù moät maët laø nhöïa hay thuyû tinh trong suoát ñeå nhaän aùnh saùng beân ngoaøi

chieáu vaøo moái noái P-N cuûa diode, coù loaïi duøng thaáu kính hoäi tuï ñeå taäp trung aùnh

saùng.

Kyù hieäu:

Hình 7.9. Kyù hieäu cuûa diode quang

Ñoái vôùi diode khi phaân cöïc thuaän thì doøng ñieän thuaän qua diode lôùn do doøng

haït taûi ña soá di chuyeån, khi phaân cöïc nghòch thì doøng ñieän qua diode raát nhoû do

doøng haït taûi thieåu soá di chuyeån.

Qua thí nghieäm cho thaáy khi photodiode ñöôïc phaân cöïc thuaän thì hai tröôøng

hôïp moái noái P-N ñöôïc chieáu saùng hay che toái doøng ñieän thuaän qua diode haàu nhö

khoâng ñoåi. Ngöôïc laïi diode bò phaân cöïc nghòch, moái noái P - N ñöôïc chieáu saùng thì

doøng ñieän nghòch taêng leân lôùn hôn nhieàu laàn so vôùi khi bò che toái. Do nguyeân lyù

treân neân diode quang ñöôïc söû duïng ôû traïng thaùi phaân cöïc ngöôïc trong caùc maïch

ñieàu khieån aùnh saùng.

Photodiode coù ñaëc tính:

- Raát tuyeán tính

- Ít nhieãu

- Daõy taàn soá roäng

- Nheï vaø coù söùc beàn cô hoïc cao

- Coù ñôøi soáng daøi.

7.4. Transistor quang (Phototransistor)

7.4.1. Caáu taïo

Caáu taïo baùn daãn cuûa transistor quang coi nhö goàm coù moät diode quang vaø moät

transistor quang.


Trong transistor quang coù diode quang laøm nhieäm vuï caûm bieán quang ñieän vaø

transistor laøm nhieäm vuï khueách ñaïi. Diode quang ñöôïc söû duïng ôû ñaây laø moái noái P-

PHOTODIODE

K A


95

Rc

+Vcc

Rc

+Vcc

N giöõa cöïc B vaø C, vì trong transistor khi phaân cöïc cho caùc chaân thì diode BE ñöôïc

phaân cöïc thuaän coøn diode BC ñöôïc phaân cöïc nghòch. Khi diode BC phaân cöïc nghòch

vaø ñöôïc chieáu saùng thì doøng ñieän ræ ICB seõ taêng cao hôn bình thöôøng nhieàu laàn.

Doøng ñieän ræ ICB seõ trôû thaønh doøng IB vaø ñöôïc transistor khueách ñaïi.

Ñoä khueách ñaïi cuûa quang transistor töø 100 ñeán 1000 vaø ñoä khueách ñaïi khoâng

tuyeán tính theo cöôøng ñoä aùnh saùng chieáu vaøo moái noái.

Transistor quang coù toác ñoä laøm vieäc chaäm do tuï ñieän kyù sinh CCB (tuï kyù sinh

giöõa cöïc C vaø B ) gaây ra hieäu öùng Miller.

Transistor quang coù taàn soá laøm vieäc cao nhaát vaøi traêm Kz trong khi taàn soá laøm

vieäc cöïc ñaïi cuûa diode quang ñeán vaøi chuïc Mz.

7.4.3. kyù hieäu

Hình 7.10. Transistor quang (Phototransistor) vaø Darlington phototransistor

Tröôøng hôïp boû hôû cöïc B thì maïch laøm vieäc theo nguyeân lyù cuûa transistor

quang.

Tröôøng hôïp boû hôû cöïc E thì maïch laøm vieäc theo nguyeân lyù cuûa diode quang.

Hình 7.11


96


Maïch nhö hình veõ duøng transistor quang raùp Darlington vôùi transistor coâng

suaát ñeå ñieàu khieån rôle RY. Khi ñöôïc chieáu saùng quang transistor daãn laøm

transistor coâng suaát daãn caáp ñieän cho rele RY.

Q

D1 Ry

+Vcc

Hình 7.12.

Maïch nhö hình veõ sau laáy ñieän aùp Vc cuûa transistor quang ñeå phaân cöïc cho

cöïc B cuûa transistor coâng suaát. Khi transistor quang ñöôïc chieáu saùng seõ daãn ñieän vaø

laøm ñieän aùp Vc giaûm, cöïc B transistor coâng suaát khoâng ñöôïc phaân cöïc neân ngöng

daãn vaø rô le khoâng ñöôïc caáp ñieän.

Q

D1RRy

+Vcc

Hình 7.13.

Maïch ñieän nhö hình veõ sau duøng transistor coâng suaát loaïi PNP neân coù nguyeân

lyù: khi transistor quang ñöôïc chieáu saùng ñöôïc daãn ñieän taïo suït aùp treân ñieän trôû ñeå


97

phaân cöïc cho cöïc B transistor coâng suaát loaïi PNP laøm transistor coâng suaát daãn caáp

ñieän cho rô le.

R

+Vcc

D1 Ry

Hình 7.14.

7.5. Caùc boä gheùp quang: (opto – couplers)

7.5.1. Caáu taïo

Boä gheùp quang goàm coù hai phaàn goïi laø sô caáp vaø thöù caáp. Phaàn sô caáp laø moät

diode loaïi GaAs phaùt ra tia hoàng ngoaïi, phaàn thöù caáp laø moät transistor quang loaïi

silic.

Kyù hieäu:

IcIf

Hình 7.15. Kyù hieäu cuûa boä gheùp quang


Khi ñöôïc phaân cöïc thuaän, didoe phaùt ra böùc xaï hoàng ngoaïi chieáu leân treân maët

cuûa transistor quang. Nhö vaäy, tín hieäu ñieän ñöôïc sô caáp laø LED hoàng ngoaïi (coøn

goïi laø phaàn phaùt) ñoåi thaønh tín hieäu aùnh saùng. Tín hieäu aùnh saùng ñöôïc phaàn thöù caáp

laø transistor quang (coøn goïi laø phaàn nhaän ñoåi laïi thaønh tín hieäu ñieän.).

7.5.3. Ñaëc tröng kyõ thuaät

-Boä gheùp quang ñöôïc duøng ñeå caùch ñieän giöõa hai maïch ñieän coù ñieän aùp caùch

bieät lôùn. Ñieän aùp caùch ñieän giöõa sô caáp vaø thöù caáp thöôøng töø vaøi traêm volt ñeán

haøng ngaøn volt.


98

4

5

4

6

3

2

1

2

13

-Boä gheùp quang coù theå laøm vieäc vôùi doøng ñieän moät chieàu hay tín hieäu ñieän

xoay chieàu coù taàn soá cao.

-Ñieän trôû caùch ñieän giöõa sô caáp vaø thöù caáp coù trò soá raát lôùn thöôøng khoaûng vaøi

chuïc ñeán vaøi traêm M ñoái vôùi doøng ñieän moät chieàu.

-Heä soá truyeàn ñaït doøng ñieän laø tæ soá phaàn traêm cuûa doøng ñieän ra ôû thöù caáp IC

vôùi doøng ñieän vaøo ôû sô caáp IF. Ñaây laø thoâng soá quan troïng cuûa boä gheùp quang

thöôøng coù trò soá töø vaøi chuïc phaàn traêm ñeán traêm phaàn traêm tuøy loïai boä gheùp quang.

7.5.4.Caùc boä gheùp quang

a. Boä gheùp quang transistor (Opto –transistor)

Hình 7.16.

Thöù caáp cuûa boä gheùp quang naøy laø phototransistor loaïi Silic. Ñoái vôùi boä gheùp

quang transistor coù boán chaân thì transistor khoâng coù cöïc B. Tröôøng hôïp boä gheùp

quang coù saùu chaân thì cöïc B ñöôïc noái ra ngoaøi nhö hình veõ treân.

Boä gheùp quang khoâng coù cöïc B coù lôïi ñieåm laø heä soá truyeàn ñaït lôùn, tuy nhieân

loaïi naøy coù nhöôïc ñieåm laø ñoä oån ñònh nhieät keùm

Neáu noái giöõa cöïc B vaø E moät ñieän trôû thì caùc boä gheùp quang transistor laø boä

gheùp quang laøm vieäc khaù oån ñònh vôùi nhieät ñoä nhöng heä soá truyeàn ñaït laïi bò giaûm

b.Boä gheùp quang Darlington –Transistor

Boä gheùp quang Darlington –transistor coù nguyeân lyù nhö boä gheùp transistor

quang nhöng vôùi heä soá truyeàn ñaït lôùn hôn vaøi traêm laàn nhôø tính chaát khueách ñaïi

cuûa maïch Darlington.

Boä gheùp quang loaïi naøy coù nhöôïc ñieåm laø bò aûnh höôûng bôûi nhieät ñoä raát lôùn

neân thöôøng ñöôïc cheá taïo coù ñieän trôû giöõa chaân B vaø E cuûa transistor ñeå oån ñònh

nhieät.

Hình 7.17.

6

5

3

4

2

1


99

c. Boä gheùp quang vôùi quang thyristor:

Moät quang thyristor ñöôïc thay theá bôûi moät photodiode vaø 2 transistor.

Khi coù aùnh saùng hoàng ngoaïi do LED ôû sô caáp chieáu vaøo quang diode thì seõ coù

doøng ñieän IB caáp cho transistor NPN vaø khi transistor NPN daãn thì seõ ñieàu khieån

transistor PNP daãn ñieän. Nhö vaäy quang thyristor ñaõ daãn ñieän vaø seõ duy trì traïng

thaùi daãn maø khoâng caàn kích lieân tuïc ôû sô caáp.


Caùc loaïi opto – couplers coù doøng ñieän ôû sô caáp cho LED hoàng ngoaïi khoaûng

10mA.

Ñoái vôùi opto – transistor khi thay ñoåi trò soá doøng ñieän qua LED hoàng ngoaïi ôû

sô caáp seõ laøm thay ñoåi doøng ñieän ra IC cuûa phototransistor ôû thöù caáp.

Opto-coupler coù theå duøng thay ñoåi cho rô le hay bieán aùp xung ñeå giao tieáp vôùi

taûi thöôøng coù ñieän aùp cao vaø doøng ñieän lôùn.

Maïch ñieän nhö hình veõ sau laø öùng duïng cuûa opto – transistor ñeå ñieàu khieån

ñoùng ngaét rôle. Transistor quang trong boä gheùp quang ñöôïc gheùp Darlington vôùi

transistor coâng suaát beân ngoaøi, khi LED hoàng ngoaïi ôû sô caáp ñöôïc caáp nguoàn 5V thì

transistor quang daãn ñieàu khieån transistor coâng suaát daãn ñeå caáp ñieän cho rôø le RY.

Ñieän trôû 390 haïn doøng cho led khoaûng 10mA.

Mục lục TLTK môn Linh kiện điện tử

100

MỤC LỤC

Lời nói đầu…………………………………………………………………………………….1

Chương 1: Cơ sở điện học………………………………………………………………….....2

Chương 2: Linh kiện thụ động………………………………………………………………..8

Chương 3: Chất bán dẫn – diode…………………………………………………………….31

Chương 4: Transistor mối nối lưỡng cực…………………………………………………….45

Chương 5: Transistor hiệu ứng trường……………………………………………………….65

Chương 6: Linh kiện có vùng điện trở âm…………………………………………………...76

Chương 7: Linh kiện quang điện tử………………………………………………………….90

Mục lục……………………………………………………………………………………...100

Documents

Tài liệu tham khảo môn: LINH KIỆN ĐIỆN TỬdulieu.tailieuhoctap.vn/books/khoa-hoc-ky-thuat/dien...1.2.3. Chiều của dòng điện Dòng điện trong mạch có chiều