Bài giảng Điện tử căn bản - Nguyễn Kiều Tam

345 trang ngocly 2611

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử căn bản - Nguyễn Kiều Tam", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_dien_tu_can_ban_nguyen_kieu_tam.pdf

Nội dung text: Bài giảng Điện tử căn bản - Nguyễn Kiều Tam

KKỸỸ THUTHUẬẬTT ĐĐIIỆỆNN TTỬỬ  NGUYNGUYỄỄNN KIKIỀỀUU TAMTAM
GIÔÙI THIEÄU Moân hoïc naøy nhaèm giuùp cho caùc baïn sinh vieân naém ñöôïc caáu taïo vaø caùc ñaëc tính cuûa caùc loaïi linh kieän ñieän töû cô baûn, nhaän bieát ñöôïc chuùng trong caùc maïch ñieän thöïc teá vaø öùng duïng cuûa chuùng. Noäi dung bao goàm : Ñieän trôû Tuï ñieän Cuoän daây Diod Transistor BJT
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. Giaùo trình LINH KIEÄN ÑIEÄN TÖÛ Nguyeãn Taán Phöôùc, NXB Giao thoâng vaän taûi. 2. Giaùo trình Ñieän Töû Caên Baûn NXB Giaùo duïc.
CHÖÔNG 1 ÑIEÄN TRÔÛ
I. Caùc loaïi vaät lieäu ñieän 1.Chaát daãn ñieän - coù caáu taïo nguyeân töû taàng ngoaøi cuøng chæ coù moät hay hai electron vaø coù khuynh höôùng trôû thaønh electron töï do ñöôïc goïi laø chaát daãn ñieän. VD : baïc, ñoàng, vaøng, nhoâm. 2.Chaát caùch ñieän - coù caáu taïo nguyeân töû ôû taàng ngoaøi cuøng ñaõ ñuû soá electron toái ña hay gaàn ñuû soá toái ña neân raát ít khaû naêng taïo ra electron töï do ñöôïc goïi laø chaát caùch ñieän. VD : thuûy tinh, saønh, cao su, giaáy.
3. Chaát baùn daãn ñieän - coù caáu taïo nguyeân töû ôû taàng ngoaøi vôùi boán electron, chaát baùn daãn ñieän coù ñieän trôû lôùn hôn chaát daãn ñieän nhöng nhoû hôn chaát caùch ñieän. VD : Caùc chaát baùn daãn ñieän thoâng duïng laø: silic vaø germanium.
II.Ñieän trôû cuûa daây daãn ñieän - phuï thuoäc vaøo chaát lieäu, chieàu daøi vaø tieát dieän cuûa daây. : ñieän trôû suaát (m hay mm2/m) l l : chieàu daøi (m) R s : tieát dieän (m2 hay mm2) s R : ñieän trôû () VD : Daây ñoàng coù = 0,017mm2/m, l = 1000m, s = 17mm2 => R = 1 
 Kyù hieäu cuûa ñieän trôû  Ñôn vò cuûa ñieän trôû • Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ . . . • 1KΩ = 1000 Ω • 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω
III. Ñònh luaät Ohm Cöôøng ñoä doøng ñieän qua maïch tæ leä thuaän vôùi ñieän aùp vaø tæ leä nghòch vôùi ñieän trôû trong maïch. I : Ampere (A) U I U : Volt (V) R R : Ohm () IV. Ñieän trôû than - ñöôïc laøm töø hoãn hôïp cuûa boät than vaø caùc chaát khaùc. Beân ngoaøi ñöôïc boïc baèng moät lôùp caùch ñieän.
 Caáu taïo ñieän trôû than
 Caùch ñoïc trò soá cuûa ñieän trôû - thöôøng ñöôïc kyù hieäu baèng 4 voøng maøu. Ngoaøi ra coøn coù loaïi 5 voøng maøu vaø 3 voøng maøu ° Voøng soá 1 vaø soá 2 laø haøng chuïc vaø haøng ñôn vò ° Voøng soá 3 laø boäi soá cô soá 10 ° Voøng soá 4 laø sai soá cuûa ñieän trôû.
Voøng 1 Voøng 2 Voøng 3 Voøng 4 Maøu (haøng (haøng (soá boäi) (sai soá) ñôn vò) chuïc ) Ñen 0 0 100 Naâu 1 1 101 1% Ñoû 2 2 102 2% Cam 3 3 103 Vaøng 4 4 104 Xanh laù 5 5 105 Xanh döông 6 6 106 Tím 7 7 107 Xaùm 8 8 108 Traéng 9 9 109 Vaøng kim 10-1 5% Baïc 10-2 10%
 Caùch ñoïc trò soá ñieän trôû 4 voøng maøu Trò soá = (voøng 1)(voøng 2) x 10(voøng 3)
 Caùch ñoïc trò soá ñieän trôû 5 voøng maøu Trò soá = (voøng 1)(voøng 2)(voøng 3) x 10(voøng 4)
 Moät soá ví duï
 Caùc trò soá ñieän trôû tieâu chuaån 10 12 15 18 22 27 33 39 43 47 51 56 68 75 82 91 Ví duï : 1; 10; 100; 1K; 10K; 3,3; 33; 330; 3,3K;
 Coâng suaát cuûa ñieän trôû Laø trò soá coâng suaát tieâu taùn toái ña cuûa ñieän trôû vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc : P = U . I = U2 / R = I2.R (W) Thoâng thöôøng ñieän trôû coù coâng suaát : 1/4W, 1/2W, 1W, 2W, 4W
 Chuù yù Neáu ñieän trôû coù coâng suaát danh ñònh (ñöôïc cho bôûi nhaø saûn xuaát) nhoû hôn coâng suaát tieâu taùn cuûa noù treân maïch thì ñieän trôû seõ chaùy. Do ñoù ta phaûi choïn coâng suaát cuûa ñieän trôû nhö sau : P R ≥ 2.P
U 2 P R 122 P 1,2W 120
V. Phaân loaïi ñieän trôû 1.Theo caáu taïo . Ñieän trôû than : coù trò soá töø vaøi  ñeán vaøi chuïc M, coâng suaát töø 1/8W ñeán vaøi W.
. Ñieän trôû maøn kim loaïi : coù trò soá oån ñònh hôn ñieän trôû than, coâng suaát thöôøng laø 1/2W.
. Ñieän trôû oxit kim loaïi : chòu ñöôïc nhieät ñoä cao vaø ñoä aåm cao, coâng suaát thöôøng laø 1/2W.
. Ñieän trôû daây quaán : coù trò soá nhoû nhöng coù doøng ñieän chòu ñöïng cao, coâng suaát töø vaøi W ñeán vaøi chuïc W.
2. Theo coâng duïng a. Bieán trôû Caáu taïo
Kyù hieäu vaø hình daùng thöïc teá
Ñaëc tuyeán cuûa bieán trôû
Caùc trò soá tieâu chuaån cuûa bieán trôû  Bieán trôû than 100 - 220 - 470 - 1k - 2,2k - 4,7k - 10k - 20k - 47k - 100k - 200k - 470k - 1M - 2,2M.  Bieán trôû daây quaán 10 - 22 - 470 - 100 - 220 - 470 - 1k - 2,2k - 4,7k - 10k - 22k - 47k.
b. Nhieät trôû Laø loaïi ñieän trôû coù trò soá thay ñoåi theo nhieät ñoä. Nhieät trôû cô baûn laø moät ñoaïn daây kim loaïi R : ñieän trôû ôû nhieät ñoä t R : ñieän trôû ôû nhieät ñoä t R = R ( 1 + t ) 0 0 0 α∆ α : heä soá nhieät ñieän trôû ∆t : ñoä taêng nhieät ñoä Nhieät trôû duøng ñeå oån ñònh nhieät vaø laøm caûm bieán.
Kyù hieäu vaø hình daïng thöïc teá
c. Quang trôû Quang trôû coù trò soá ñieän trôû lôùn hay nhoû tuøy thuoäc cöôøng ñoä chieáu saùng vaøo noù. Quang trôû thöôøng duøng trong caùc maïch töï ñoäng ñieàu khieån baèng aùnh saùng, baùo ñoäng Kyù hieäu vaø hình daïng thöïc teá
d. Ñieän trôû caàu chì Ñieän trôû caàu chì coù taùc duïng baûo veä quaù taûi, duøng ñeå baûo veä maïch nguoàn hay caùc maïch coù doøng taûi lôùn Kyù hieäu vaø hình daïng thöïc teá
e. Ñieän trôû tuyø aùp Ñaây laø loaïi ñieän trôû coù trò soá thay ñoåi theo ñieän aùp ñaët vaøo hai cöïc. Khi ñieän aùp ôû döôùi trò soá danh ñònh thì VDR coù ñieän trôû raát lôùn coi nhö hôû maïch. Khi ñieän aùp taêng cao quaù möùc danh ñònh thì VDR coù ñieän trôû giaûm xuoáng coøn raát thaáp coi nhö ngaén maïch. Kyù hieäu vaø hình daïng thöïc teá VDR
VI. Caùc kieåu gheùp ñieän trôû 1. Ñieän trôû gheùp noái tieáp Theo ñònh luaät Ohm ta coù: U = R .I U = R .I U = R .I 1 1 2 2 3 3 U = U + U + U 1 2 3 U = R .I + R .I + R .I 1 2 3 U = (R + R + R ).I = R.I 1 2 3 Suy ra: R = R1 + R2 + R3
2. Ñieän trôû gheùp song song Theo ñònh luaät Ohm ta coù: U U U I I I3 1 R 2 R 1 R2 3 I = I + I + I 1 2 3 U U U 1 1 1 1 I U U R1 R2 R3 R1 R2 R3 R 1 1 1 1 R R1 R2 R3
3. Thí duï Tính RAB = ? Vaø IAB = ?
R4 = R2 + R = 8 + 4 = 12 3 Ω R = R + R = 6 + 6 = 12 . AB comb 1 Ω
4. Ñieän trôû thanh Laø moät daõy goàm nhöõng ñieän trôû gioáng nhau coù moät ñaàu ñöôïc noái chung laïi vôùi nhau. Kyù hieäu vaø hình daïng thöïc teá cuûa ñieän trôû thanh
VII. ÖÙng duïng ñieän trôû 1. Haïn doøng trong maïch ñieän töû IR = P / U = (2 / 9 )A UR = 12 – 9 = 3V R = UR/ IR = 3 / (2/9) = 27 / 2 = 13,5 Ω PR = UR.IR = 3.(2/9) = (6/9) W Choïn PR > (6/9) W
2. Maéc thaønh caàu phaân aùp 3. Phaân cöïc cho transistor
4. Tham gia vaøo maïch taïo dao ñoäng MẠCH
Chöông 2
I. Caáu taïo o Baûn cöïc laøm baèng chaát daãn ñieän ñaët song song nhau. o Ñieän moâi laøm baèng chaát caùch ñieän : giaáy, mica, goám o Kyù hieäu : C
II. Ñieän dung Laø khaû naêng tích ñieän cuûa tuï ñieän vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc : S C  d C : ñieän dung coù ñôn vò laø F (Farad), F, F, F 1F = 10-6F ; 1F = 10-9F ; 1 F = 10-12F  : haèng soá ñieän moâi tuyø thuoäc vaøo chaát caùch ñieän Khoâng khí khoâ  = 1; Goám (Ceramic)  = 5,5; Mica  =4/5 S : dieän tích baûn cöïc ñôn vò laø m2 d : beà daøy lôùp ñieän moâi ñôn vò laø m
III. Ñaëc tính cuûa tuï ñoái vôùi doøng ñieän moät chieàu Khaûo saùt thí nghieäm :  K1 ñoùng tuï naïp ñieän laøm ñeøn loeù saùng  K2 ñoùng tuï phoùng ñieän laøm ñeøn loeù saùng
1 K R 2 + + + UDC C - - - Tuï naïp ñieän : Khi K ôû 1, tuï baét ñaàu naïp ñieän. Ñieän aùp töùc thôøi treân 2 ñaàu tuï: t  uc (t) U DC (1 e ) t: thôøi gian tuï naïp, ñôn vò laø giaây (s) e = 2,71828  = R.C (haèng soá thôøi gian, ñôn vò laø giaây -s)
Doøng ñieän töùc thôøi cuûa tuï laø : t U i (t) DC e  c R 2 3 4 5
1 K R 2 + + + UDC C - - - Tuï xaû ñieän : Khi K ôû 1, tuï baét ñaàu phoùng ñieän. Ñieän aùp töùc thôøi treân 2 ñaàu tuï: t  uc (t) U DC . e t: thôøi gian tuï naïp, ñôn vò laø giaây (s) e = 2,71828  = R.C (haèng soá thôøi gian, ñôn vò laø giaây -s)
Doøng ñieän töùc thôøi cuûa tuï laø : t U i (t) DC e  c R
 Ñieän tích tuï naïp : Q: ñieän dung (coulomb) Q = CU C: ñieän dung (Farad) U: ñieän aùp naïp treân tuï (volt)  Naêng löôïng tuï naïp vaø xaû : W : ñieän naêng (joule-J) 1 2 C: ñieän dung (farad-F) W CU 2 U: ñieän aùp treân tuï (volt-V)  Ñieän aùp laøm vieäc : Khi taêng ñieän aùp naïp treân tuï quaù möùc thì ñieän moâi seõ bò ñaùnh thuûng (ñieän aùp ñaùnh thuûng). Ñieän aùp giôùi haïn cuûa tuï goïi laø ñieän aùp laøm vieäc (WV) vaø ñieän aùp naøy phaûi nhoû hôn ñieän aùp ñaùnh thuûng vaøi laàn.
Thoâng thöôøng, ngöôøi ta cho ñieän tröôøng ñaùnh thuûng vaø noù lieân heä vôùi ñieän aùp ñaùnh thuûng theo coâng thöùc: E: ñieän tröôøng (kV/cm) U E U: ñieän aùp (kV) d d: beà daøy ñieän moâi (cm) Ñieän tröôøng ñaùnh thuûng cuûa moät soá ñieän moâi thoâng duïng : - Giaáy taåm daàu E = 100  250kV/cm - Goám (Ceramic) E = 150  200kV/cm - Mica E = 500kV/cm  Thoâng soá kyõ thuaät cuûa tuï : Ñieän dung C (ñôn vò laø F, F) Ñieän aùp laøm vieäc (ñôn vò laø V) WV 2 Vc
IV. Phaân loaïi tuï ñieän 1. Tuï oxit hoaù (tuï hoaù) Tuï hoaù coù ñieän dung lôùn töø 1 F ñeán 10.000 F laø loaïi coù phaân cöïc tính. Ñieään aùp laøm vieäc nhoû hôn 500V.  Kyù hieäu vaø hình daùng thöïc teá cuûa tuï hoaù + + + - - -
2. Tuï goám (Ceramic) Tuï goám coù ñieän dung lôùn töø 1 pF ñeán 1 F laø loaïi khoâng coù phaân cöïc tính. Ñieän aùp laøm vieäc ñeán vaøi traêm Volt.  Kyù hieäu vaø hình daùng thöïc teá cuûa tuï goám
 Caùch ñoïc trò soá cuûa tuï goám 22F C = 100 F C = 22 F C = 1000 F 5% C = 0,01F  Qui öôùc veà sai soá cuûa tuï laø: J = 5% K = 10% M = 20%
3. Tuï giaáy Tuï giaáy khoâng coù cöïc tính, ñòeân aùp ñaùnh thuûng khoaûng vaøi traêm V.
4. Tuï mica Tuï mica coù ñieän dung lôùn vaøi pF ñeán vaøi traêm nF laø loaïi khoâng coù cöïc tính. Ñieän aùp laøm vieäc nhoû hôn 500V.  Kyù hieäu vaø hình daùng thöïc teá cuûa tuï mica
5. Tuï maøng moûng Tuï maøng moûng coù ñieän dung töø vaøi traêm pF ñeán vaøi chuïc  F laø loaïi khoâng coù cöïc tính. Ñieän aùp laøm vieäc cao ñeán haøng ngaøn V.  Kyù hieäu vaø hình daùng thöïc teá cuûa tuï maøng moûng
6. Tuï tang Tuï tang coù ñieän dung töø 0,1  F ñeán 100  F laø loaïi coù cöïc tính. Ñieän aùp laøm vieäc thaáp chæ vaøi chuïc V.  Kyù hieäu vaø hình daùng thöïc teá cuûa tuï tang
Tuï ñieän coù caùc trò soá ñieän dung theo tieâu chuaån vôùi caùc soá thöù nhaát vaø thöù hai nhö sau: 10 - 12 - 15 - 18 - 22 - 17 - 33 - 39 - 47 - 56 - 68 - 75 - 82 Thí duï: tuï ñieän 10 F - 100 F - 1F - 10F 22 F - 220 F - 2,2F - 22F 68 F - 680 F - 6,8F - 68F
V. Ñaëc tính cuûa tuï ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu Q Cöôøng ñoä doøng ñieän laø: I Q I.t t Ñieän tích tuï naïp ñöôïc laø: Q = C.U Ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu: Ñieän aùp töùc thôøi laø: u(t) = U .sin t m  Doøng ñieän töùc thôøi laø: i(t) I m .sin t 2 d i(t) q CU .cost d m Doøng ñiet än cöïc ñaïi laø: I CU m = m I I Ñieän aùp cöïc ñaïi laø: U m m m C 2 f C
Söùc caûn cuûa tuï ñieän ñoái vôùi doøng AC Ñònh luaät Ohm U I m U m 1 R U m I C I m C 1 goïi laø dung khaùng kyù hieäu laø X c C X : dung khaùng ( ) 1 1 c  Xc f : taàn soá (Hz) C 2 fC C : ñieän dung (F) 2 fC
Goùc pha giöõa ñieän aùp vaø doøng ñieän 1 u (t)  I sin  t 900 , i (t) I .sin t c C m m 2 2
AÙp duïng ñònh luaät Ohm cho maïch ñieän thuaàn dung Giaû söû nguoàn AC v coù: u (t) = U .sin t = U .sin2 ft s s m  m Doøng ñieän naïp vaøo tuï i (t) coù daïng: i (t) = I .sin( t + 900) c c m  Bieân ñoä cöïc ñaïi: U m U m I m  CU m X c 1 C Bieân ñoä hieäu duïng: U U  CU I I C m m m X c 2 . X c 2 2
VI. Caùc kieåu gheùp tuï ñieän 1. Tuï ñieän gheùp noái tieáp Ñieän tích naïp ñöôïc vaøo tuï tính theo coâng thöùc: Q Q Q C1 U1 C2 U 2 U1 , U 2 C1 C2
Goïi C laø tuï ñieän töông ñöông cuûa C , C gheùp noái tieáp thì: 1 2 Q Q C U U C maø: Q Q Q U U1 U 2 C C1 C2 1 1 1 Suy ra: C C1 C2 2. Tuï ñieän gheùp song song
Ñieän tích naïp vaøo tuï C laø: 1 Q = C .U 1 1 Ñieän tích naïp vaøo tuï C laø: 2 Q = C .U 2 2 Goïi ñieän dung C laø ñieän dung töông ñöông cuûa hai tuï C , 1 C vaø Q laø ñieän tích naïp vaøo tuï C thì: 2 Q = C.U Ñieän tích naïp vaøo C vaø C baèng ñieän tích naïp vaøo C neân: 1 2 Q = Q + Q 1 2 CU = C .U + C .U = (C +C ).U 1 2 1 2 C = C + C 1 2
VII. Caùc öùng duïng cuûa tuï ñieän 1.Tuï daãn ñieän ôû taàn soá cao 1 X c 2 f C 2. Tuï naïp xaû ñieän trong maïch loïc
3. Tụ ñiện trong mạch lọc nguồn 4. Tụ ñiện trong mạch dao ñộng ña haøi tạo xung vuoâng
Chöông 3CUOÄN DAÂY- BOÄ BIEÁN AÙP
I. CÔ SÔÛ TÖØ HOÏC 1. Nam chaâm Moät soá kim loaïi hay caùc hôïp kim cuûa chuùng khi bò töø hoùa seõ giöõ töø vaø trôû thaønh caùc nam chaâm vónh cöûu. Nam chaâm coù khaû naêng huùt ñöôïc saét vaø caùc kim loaïi khaùc. Neáu caét ñoâi ta seõ coù hai nam chaâm nhoû coù ñuû hai cöïc nam vaø baéc. - Neáu hai cöïc cuøng teân ñaët gaàn nhau seõ ñaåy nhau. - Neáu hai cöïc khaùc teân ñaët gaàn nhau seõ huùt nhau.
2. Töø tröôøng Caùc nam chaâm coù moät töø tröôøng bao xung quanh. Thí nghieäm vôùi thanh nam chaâm vaø caùc buïi saét treân moät taám bìa ngöôøi ta thaáy caùc haït buïi saét do löïc huùt cuûa nam chaâm seõ ñöôïc saép xeáp theo nhöõng ñöôøng cong ñaëc saéc, caùc ñöôøng naøy ñöôïc goïi laø ñöôøng söùc B N
(tt) Töø tröôøng coù chieàu vaøo Nam ra Baéc. Soá ñöôøng söùc caøng nhieàu thì cöôøng ñoä töï tröôøng caøng maïnh. Cöôøng ñoä töø tröôøng kyù hieäu laøñôn vò laø A/m. Trong vaät lieäu daãn töø người ta thường duøng cảm ứng từ B H  laø heä soá töø thaåm töông ñoái cuûa vaät lieäu Ñôn vò: Weber/m2 (Wb/m2) coøn goïi laø Tesla.
3. Töø thoâng Töø thoâng laø soá ñöôøng söùc ñi qua moät maët coù dieän tích S. B: cöôøng ñoä töø tröôøng (Wb/m2) S: dieän tích (m2)  = BScos : goùc hôïp bôûi vaø ñöôøng thaúng goùc vôùi maët phaúng S : töø thoâng (Wb) B 450 1 1 cos B . S 2 2
4. Doøng ñieän vaø töø tröôøng Thí nghieäm: Thí nghieäm cho thaáy doøng ñieän taïo ra moät töø tröôøng Chieàu cuûa töø tröôøng do doøng ñieän taïo ra ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc vaën nuùt chai: Neáu chieàu tieán cuûa nuùt chai laø chieàu doøng ñieän thì chieàu xoay cuûa nuùt chai laø chieàu cuûa töø tröôøng. Ngöôïc laïi, neáu chieàu xoay cuûa nuùt chai laø chieàu doøng ñieän thì chieàu tieán cuûa nuùt chai laø chieàu cuûa töø tröôøng.
a) Töø tröôøng cuûa doøng ñieän treân daây daãn thaúng: Doøng ñieän qua moät daây daãn thaúng seõ taïo ra töø tröôøng coù ñöôøng söùc laø nhöõng voøng troøn ñoàng taâm.
b) Töø tröôøng cuûa doøng ñieän qua cuoän daây: Doøng ñieän chaïy qua cuoän daây quaán seõ taïo ra töø tröôøng coù ñöôøng söùc gioáng nhö moät thanh nam chaâm.
5. Löïc ñieän töø Khi daây daãn coù doøng ñieän chaïy qua ñaët trong töø tröôøng ñeàu seõ bò taùc duïng bôûi moät löïc goïi laø löïc ñieän töø. B: cöôøng ñoä töø tröôøng Wb/m2 I: doøng ñieän (A) F = B.I.l.sin l: chieàu daøi ñoaïn daây (m) : goùc hôïp bôûi B vaø I F: löïc (Newton- N) Chieàu cuûa löïc ñieän töø ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay traùi.
Qui taéc baøn tay traùi  Töø tröôøng B ñi vaøo loøng baøn tay.  Doøng ñieän I ñi theo chieàu boán ngoùn tay.  Löïc ñieän töø F theo chieàu ngoùn tay caùi.
•1. Cuoän daây Cuoän daây laø moät daây daãn ñieän (beân ngoaøi coù sôn moät lôùp caùch ñieän) quaán laïi thaønh nhieàu voøng treân moät caùi loõi. Loõi cuûa cuoän daây coù theå laø loõi khoâng khí, vaät lieäu daãn töø hay theùp kyõ thuaät. Tuøy loaïi loõi, cuoän daây coù caùc kyù hieäu nhö sau:
Cuoän daây loõi saét laù duøng cho caùc doøng ñieän xoay chieàu taàn soá thaáp, loõi saét buïi cho taàn soá cao vaø loõi khoâng khí cho taàn soá raát cao. • Khi cuoän daây coù loõi töø thì cöôøng ñoä töø tröôøng lôùn hôn raát nhieàu so vôùi cuoän daây khoâng coù loõi (loõi khoâng khí). Tæ soá giöõa töø tröôøng khi coù loõi vaø khi khoâng coù loõi laø heä soá töø thaåm töông ñoái cuûa vaät lieäu laøm loõi ().
•2. Taïo ra töø tröôøng baèng doøng ñieän Thí nghieäm : cho cuoän daây coù n voøng, quaán treân moät loõi töø kheùp kín laøm baèng saét laù.
• Khi cho doøng ñieän moät chieàu vaøo cuoän daây, doøng ñieän seõ taïo ra moät töø tröôøng ñeàu trong loõi töø coù chieàu xaùc ñònh theo qui taéc vaën nuùt chai. Theo coâng thöùc: n : soá voøng daây quaán I : cöôøng ñoä doøng ñieän n.I = H.l H : cöôøng ñoä töø tröôøng l : chieàu daøi trung bình loõi töø H . l : goïi laø töø aùp • Do loõi töø coù heä soá töø thaåm töông ñoái  neân cöôøng ñoä n . I töø caûm B ñöôïc tính laø: B . H    l Neáu IDC thì H vaø B laø töø tröôøng ñeàu, neáu IAC thì H vaø B coù cöôøng ñoä töø tröôøng thay ñoåi vaø chieàu cuûa töø tröôøng cuõng thay ñoåi theo chieàu doøng ñieän AC.
•3. Taïo ra doøng ñieän baèng töø tröôøng Thí nghieäm : cho moät cuoän daây ñaët naèm yeân trong töø tröôøng cuûa thanh nam chaâm. Ta nhaän thaáy khoâng coù doøng ñieän chaïy qua cuoän daây. Nhö vaäy, khi cuoän daây naèm yeân trong moät töø tröôøng coù cöôøng ñoä khoâng ñoåi thì cuoän daây khoâng phaùt sinh ra doøng ñieän.
• Khi di chuyeån cuoän daây laïi gaàn nam chaâm roài keùo cuoän daây ra xa thì ta thaáy coù doøng ñieän chaïy qua cuoän daây goïi laø doøng ñieän caûm öùng. Chieàu cuûa doøng ñieän caûm öùng khi ñaåy cuoän daây laïi gaàn ngöôïc chieàu vôùi doøng ñieän caûm öùng khi keùo cuoän daây ra xa.
Ñònh luaät Lentz phaùt bieåu: chieàu doøng ñieän caûm öùng luoân luoân coù khuynh höôùng choáng laïi söï thay ñoåi töø thoâng qua maïch bôûi töø tröôøng beân ngoaøi. •Khaûo saùt chieàu doøng ñieän caûm öùng cho thaáy: Khi ñaåy cuoän daây laïi gaàn thì töø tröôøng taêng leân vaø töø thoâng qua cuoän daây cuõng taêng leân, doøng ñieän caûm öùng seõ coù chieàu maø töø tröôøng do noù taïo ra ngöôïc chieàu vôùi töø tröôøng cuûa nam chaâm. Nhö vaäy, doøng ñieän caûm öùng taïo ra moät töø thoâng choáng laïi töø thoâng cuûa nam chaâm qua voøng daây ñang taêng leân. Khi keùo cuoän daây ra xa thì töø tröôøng giaûm xuoáng vaø töø thoâng qua cuoän daây cuõng giaûm xuoáng, doøng ñieän caûm öùng seõ coù chieàu maø töø tröôøng do noù taïo ra cuøng chieàu vôùi chieàu töø tröôøng cuûa nam chaâm. Nhö vaäy, doøng ñieän caûm öùng taïo ra moät töø thoâng choáng laïi töø thoâng cuûa nam chaâm qua voøng daây ñang giaûm xuoáng.
Söùc ñieän ñoäng caûm öùng (coøn goïi laø ñieän aùp caûm öùng) ñöôïc tính theo coâng thöùc: N: soá voøng daây e n   : löôïng töø thoâng bieán thieân t t: khoaûng thôøi gian bieán thieân Hieän töôïng vaät lyù qua thí nghieäm treân goïi laø hieän töôïng caûm öùng ñieän töø.
• 4. Heä soá töï caûm (Ñieän caûm) • Khi cho doøng ñieän I qua cuoän daây n voøng seõ taïo ra töø thoâng . Ñeå tính quan heä giöõa doøng ñieän I vaø töø thoâng , ta coù heä thöùc:  L n  I • L ñöôïc goïi laø heä soá töï caûm cuûa cuoän daây, ñôn vò laø henry, vieát taét laø H.
  • Ta coù: e n  vaø L n  t I • Suy ra:  n  e t I L  t n  I I e L  t
• Heä soá töï caûm L coù trò soá tuøy thuoäc caáu taïo cuûa cuoän daây vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc: - Cuoän daây khoâng coù loõi: n 2 L : heä soá töï caûm (H) L 4 S 10 7  l   l : chieàu daøi loõi (m) - Cuoän daây coù loõi: S : tieát dieän loõi (m2) n : soá voøng daây n 2 : heä soá töø thaåm töông ñoái L 4 S 10 7 r  r   l   cuûa vaät lieäu ñoái vôùi chaân khoâng
• 5. Naêng löôïng naïp vaøo cuoän daây • Doøng ñieän chaïy qua cuoän daây taïo ra naêng löôïng tröõ döôùi daïng töø tröôøng. Naêng löôïng tröõ ñöôïc tính theo coâng thöùc: 1 W: naêng löôïng (j) W L I2 L: heä soá töï caûm (H) 2   I: doøng ñieän (A) • Löu yù: Naêng löôïng tröõ vaøo cuoän daây tæ leä vôùi bình phöông cuûa doøng ñieän trong khi naêng löôïng tröõ vaøo tuï tæ leä vôùi bình phöông ñieän aùp.
• 6. Hieän töôïng caûm öùng • Khi coù hai cuoän daây quaán chung treân moät loõi hay hai cuoän daây ñaët gaàn nhau thì doøng ñieän bieán thieân ôû cuoän naøy seõ laøm phaùt sinh söùc ñieän ñoäng caûm öùng ôû cuoän kia, ñöôïc tính theo coâng thöùc: I • e M  M: heä soá caûm öùng (H) t
• M goïi laø heä soá caûm öùng noùi leân söï lieân heä veà töø cuûa hai cuoän daây, M tuøy thuoäc vaøo caùch quaán vaø vò trí cuûa hai cuoän daây vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc: M K L L (K 0 1)  1 2  
• Trong ñoù, K laø moät heä soá tuøy thuoäc caùch gheùp. Neáu hai cuoän daây quaán chung moät loõi thì K = 1, neáu hai cuoän daây ôû xa nhau vaø khoâng aûnh höôûng nhau veà töø tröôøng thì K = 0.
Thí nghieäm • Khi ñoùng coâng taéc K thì cuoän daây choáng laïi doøng ñieän do nguoàn V cung caáp baèng caùch taïo ra ñieän aùp caûm öùngDCbaèng ñieän aùp nguoàn V nhöng ngöôïc daáu neân doøng ñieän baèng 0. SauDC ñoù, doøng ñieän qua cuoän daây taêng leân theo soá muõ: V t DC i(t) (1 e  ) R
Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng => đó là hiên tượng cuộn dây xả điện.
• Trong ñoù: L goïi laø haèng soá thôøi gian naïp  R ñieän cuûa cuộn day, ñôn vò tính cuûa  laø giaây. • Bieåu thöùc tính ñieän aùp treân cuoän daây laø: t v(t) V e  DC 
 2 3 4 5
• Ngöôïc laïi vôùi doøng ñieän, ñieän aùp treân cuoän daây luùc ñaàu baèng nguoàn VDC vaø sau ñoù ñieän aùp giaûm daàn theo haøm soá muõ. t v(t) V e  DC  • Nhaän xeùt: ñaëc tính naïp cuûa cuoän daây coù i(t) vaø v(t) ngöôïc vôùi ñaëc tính naïp cuûa tuï ñieän (xem laïi chöông 3).
• Thí nghieäm treân cho thấy ñieän aùp treân cuoän daây ngöôïc daáu vôùi ñieän aùp caûm öùng neân: I di • V e L L (daïng vi phaân) L   • Neáu doøng ñieän va tøo cuodtän daây laø doøng ñieän xoay chieàu ta coù: • i(t) = Im.sint • Thay i(t) vaøo bieåu thöùc VL vaø laáy ñaïo haøm ta coù: • V = .L.I cos t = .L.I sin( t + 900) L  m   m 
0 • Nhö vaäy: ñieän aùp vL sôùm pha 90 so vôùi doøng ñieän vaøo cuoän daây vaø cuõng laø moät trò soá thay ñoåi theo doøng ñieän xoay chieàu hình sin. • 1. Bieân ñoä cöïc ñaïi • Doøng ñieän xoay chieàu coù dạng: • v(t) = V .sin t vaø i(t) = I .sin t m  m  • So saùnh v(t) vaø vL ï ta coù: • V = .L.I = 2 f.L.I m  m m • Ñaây laø ñieän aùp cöïc ñaïi treân cuoän daây.
• 2. Söùc caûn cuûa cuoän daây ñoái vôùi AC • Theo ñònh luaät Ohm ta coù: V R • Töø bieân ñoä cöïc ñaïi ta coù: I V V L I m L 2 f L m   m I  m • X = L = 2 fL L: heä soá töï caûm (H) L  • f: taàn soá (Hz) • X : caûm khaùng ( ) L  • So saùnh hai tröôøng hôïp ta thaáy L coù nghóa nhö laø ñieän trôû, goïi laø caûm khaùng, kyù hieäu laø XL.
• Caûm khaùng XL cuûa cuoän daây tæ leä vôùi taàn soá f vaø heä soá töï caûm L. Caûm khaùng cuõng coù ñôn vò laø ohm gioáng nhö ñieän trôû (hình 4.14).
• 3. Goùc pha giöõa ñieän aùp vaø doøng ñieän • Ta coù ñieän aùp treân cuoän daây vL vaø doøng ñieän vaøo cuoän daây tính theo coâng thöùc: • v = Li .sin( t + 900) L  m  • vaø i(t) = I .sin t m  • Nhö vaäy, ñieän aùp vL coù goùc pha sôùm hôn doøng ñieän i(t) laø 900. Coù theå bieåu dieãn goùc pha cuûa vL vaø i(t) nhö sau :
• 4. AÙp duïng ñònh luaät Ohm vaøo maïch thuaàn caûm • Trong moät maïch ñieän chæ coù cuoän daây vaø nguoàn xoay chieàu, ta coù theå duøng ñònh luaät Ohm ñeå tính caùc thoâng soá cuûa maïch.
• Giaû söû nguoàn ñieän xoay chieàu coù: • v (t) = V .sin t s m  • Doøng ñieän vaøo cuoän daây treã pha hôn 900 neân: • i (t) = I . sin( t - 900) L m  • Bieân ñoä cöïc ñaïi laø: V V I m m m X L L  
• Bieân ñoä hieäu duïng: V V V I I m m m X 2 X 2 L 2 L  L   • Nhö vaäy, trong maïch thuaàn caûm vieäc tính caùc thoâng soá gioáng nhö trong maïch thuaàn trôû chæ khaùc ôû goùc pha v sôùm pha hôn i(t) 900 trong khi maïch thuaàn trôû thL ì ñoàng pha. • Thaät ra trong maïch ñieän hình 4.17 ñaõ boû qua ñieän trôû cuûa nguoàn v laø r vaø ñieän trôû cuûa daây quaán cuoän L laø R vì strò sosá raát nhoû khoâng ñaùng keå (hình 4.18). NeLáu tính caû r vaø R thì maïch coù caû L vaø R, vieäc tính toaùn seõ phs öùc taL ïp hôn maø chöông naøy khoâng ñeà caäp tôùi.
• 1. Gheùp noái tieáp • Hai cuoän daây L1 - L2 gheùp noái tieáp coù heä soá töï caûm töông ñöông laø L tính nhö ñieän trôû noái tieáp. L L L 1 2 L 1 L L L 2 1 2 Hình 4.19: Hình 4.20:
• 2. Gheùp song song • Hai cuoän daây L1 - L2 gheùp song song coù heä soá töï caûm töông ñöông laø L tính nhö ñieän trôû maéc song song: 1 1 1 L L L 1 2
• 2. Caùch ñoïc trò soá vaø hình aûnh thöc teá
• Boä bieán aùp laø linh kieän duøng ñeå taêng hoaëc giaûm ñieän aùp (hay cöôøng ñoä doøng ñieän) cuûa caùc doøng ñieän xoay chieàu nhöng vaãn giöõ nguyeân taàn soá. • 1- Caáu taïo • Bieán aùp goàm hai hay nhieàu cuoän daây traùng sôn caùch ñieän quaán chung treân moät loõi theùp (maïch töø). • Loõi cuûa bieán aùp coù theå laø loaïi saét laù, saét buïi hay coù tröôøng hôïp laø loõi khoâng khí.
• Cuoän daây nhaän doøng ñieän xoay chieàu vaøo laø cuoän sô caáp L1, cuoän daây laáy doøng ñieän xoay chieàu ra laø cuoän thöù caáp L2.
• 2. Nguyeân lyù • Khi cho doøng ñieän xoay chieàu coù V1 vaøo cuoän sô caáp, doøng ñieän I1 seõ taïo ra töø tröôøng bieán thieân chaïy trong maïch töø, töø tröôøng bieán thieân seõ naøy laøm töø thoâng qua cuoän daây thay ñoåi, cuoän thöù caáp caûm öùng cho ra doøng ñieän xoay chieàu coù ñi n aùp laø V ệ 2
ÔÛ cuoän sô caáp ta coù: N N 1 2 I V e N  1 1 1 1  t V ÔÛ cuoän thöù caáp ta coù: 2 V 1 V e N  2 2 2  t Hình 4.22 Trong ñoù: N laø soá voøng daây cuûa cuoän sô caáp 1 vaø N laø soá voøng daây cuûa cuoän thöù caáp. 2
• 3. Caùc tæ leä cuûa bieán aùp N N • a) Tæ leä veà ñieän aùp: 1 2 I 1 R V R 1 2 2 V 1 Hình 4.23 • Do töø thoâng ôû sô caáp vaø thöù caáp baèng nhau neân töø bieåu thöùc tính V1 vaø V2 ta coù tæ leä: V N 1 1 V N 2 2
• b) Tæ leä veà doøng ñieän: • Khi cuoän thöù caáp coù ñieän trôû taûi R2 seõ coù doøng ñieän I2 töø cuoän thöù caáp chaïy qua taûi. • Töø aùp trong maïch töø ñöôïc tính theo coâng thöùc: • N1.I1 = H.l vaø N2.I2 = H.l • Do töø aùp baèng nhau neân: I N • N .I = N .I 1 2 1 1 2 2 I N 2 1
• c) Tæ leä veà coâng suaát: • Coâng suaát tieâu thuï ôû thöù caáp: • P2 = V2.I2 • Coâng suaát cuûa nguoàn cung caáp vaøo sô caáp: • P1 = V1.I1 • Moät bieán aùp lyù töôûng ñöôïc coi nhö khoâng tieâu hao treân hai cuoän daây sô caáp, thöù caáp vaø maïch töø neân coâng suaát ôû sô caáp vaø thöù caáp baèng nhau. • P = P V I V I 1 2 1  1 2  2
• Thöïc teá coâng suaát tieâu thuï ôû thöù caáp luoân nhoû hôn coâng suaát cuûa nguoàn cung caáp cho sô caáp. Lyù do: caùc cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp coù ñieän trôû cuûa daây daãn neân tieâu hao naêng löôïng döôùi daïng nhieät, loõi töø coù doøng ñieän caûm öùng do töø thoâng thay ñoåi seõ töï kín maïch trong loõi (goïi laø doøng ñieän Foucault) cuõng tieâu hao moät phaàn naêng löôïng döôùi daïng nhieät.
• Bieán aùp khi coù nguoàn cung caáp vaøo cuoän sô caáp, ôû thöù caáp khoâng taûi cuõng coù toån hao treân bieán aùp goïi laø toån hao khoâng taûi. Thöôøng toån hao khoâng taûi khoaûng 5% coâng suaát danh ñònh cuûa bieán aùp. • Khi bieán aùp coù taûi lôùn nhaát theo coâng suaát danh ñònh (goïi laø ñaày taûi) thì hieäu suaát cao nhaát khoaûng 80% ñeán 90%. P 2 100% (80 90) % max P   1
• d) Tæ leä veà toång trôû: • Xeùt maïch ñieän hình 4.23 vôùi taûi laø R2 ôû thöù caáp. Ta coù: V R 2 2 I 2 • Khi ôû thöù caáp coù doøng tieâu thuï I2 thì ôû sô caáp coù doøng ñieän töø nguoàn cung caáp vaøo laø I1. Nhö vaäy coi nhö coù taûi laø R1 ôû sô caáp. V R 1 1 I 1
• R1 ñöôïc goïi laø taûi R2 ôû thöù caáp phaûn aùnh veà sô caáp. Ta coù tæ leä: V 1 R I V I V I N N 1 1 1 2 1 2 1 1 R V I  V V  I N  N 2 2 1 2 2 1 2 2 I 2 • Suy ra: R N 2 1 1 R N 2 2
• Thí duï: Bieán aùp coù tæ leä 25/1, ôû thöù caáp coù taûi laø R = 4 . Tính ñieän trôû taûi R phaûn aùnh veà sô 2  1 caáp. 25/1 Nguoàn L L R = 4 Nguoàn R = 2500 1 2 2  1  Hình 4.24 • Ta coù: N 2 25 2 R R 1 4 2500 1 2  N  1  2
4. Phaân loaïi bieán aùp Biến áp nguồn và biến áp âm tần: Biến áp nguồn Biến áp nguồn hình xuyến Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply , biến áp này hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz , lõi biến áp sử dụng các lá Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, biến áp này có tỷ số vòng / vol lớn. Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại công xuất âm tần,biến áp cũng sử dụng lá Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn , vì vậy có số vòng vol thấp hơn, khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 3KHz.
Biến áp xung & Cao áp . Biến áp xung Cao áp Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung , biến áp cao áp . lõi biến áp xung làm bằng ferit , do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công xuất rất mạnh, so với biến áp nguồn thông thường có cùng trọng lượng thì biến áp xung có thể cho công xuất mạnh gấp hàng chục lần.
• 1. Micro ñieän ñoäng • Micro laø loaïi linh kieän ñieän töø duøng ñeå ñoåi chaán ñoäng aâm thanh ra doøng ñieän xoay chieàu (coøn goïi laø tín hieäu xoay chieàu).
• A. Caáu taïo • Micro goàm coù moät maøn rung laøm baèng polystirol coù gaén moät oáng daây nhuùn ñaët naèm trong töø tröôøng cuûa moät nam chaâm vónh cöûu.
• Khi coù chaán ñoäng aâm thanh taùc ñoäng vaøo maøn rung cuûa micro thì cuoän daây seõ dao ñoäng trong töø tröôøng cuûa nam chaâm. Luùc ñoù, töø thoâng qua cuoän daây thay ñoåi vaø cuoän daây seõ caûm öùng cho ra doøng ñieän xoay chieàu. Doøng ñieän xoay chieàu naøy do aâm thanh taïo ra neân goïi laø doøng ñieän aâm taàn.
• Doøng ñieän aâm taàn do micro taïo ra coù bieân ñoä cao hay thaáp tuøy thuoäc cöôøng ñoä aâm thanh taùc ñoäng vaøo lôùn hay nhoû, taàn soá cuûa doøng ñieän cao hay thaáp tuyø thuoäc vaøo aâm ñieäu boång hay traàm. • Micro coù caùc ñaëc tính sau: • - Ñoä nhaïy mV/bar ôû taàn soá f = 1kHz • - Daõy taàn soá 50 Hz  15kHz • - Toång trôû: microâ coù toång trôû thaáp töø 200 ñeán 600, toång trôû cao töø 2k ñeán 20k.
• 2. Loa ñieän ñoäng • Loa laø linh kieän ñieän töø duøng ñeå ñoåi doøng ñieän xoay chieàu ra chaán ñoäng aâm thanh. Loa cuõng ñöôïc goïi laø linh kieän ñieän thanh.
• A. Caáu taïo • Loa goàm coù moät nam chaâm vónh cöûu ñeå taïo ra töø tröôøng ñeàu, moät cuoän daây ñöôïc ñaët naèm trong töø tröôøng cuûa nam chaâm vaø cuoän daây ñöôïc gaén dính vôùi maøng loa, maøng loa coù hình daïng hình noùn laøm baèng loaïi giaáy ñaëc bieät. Cuoän daây coù theå rung ñoäng trong töø tröôøng cuûa nam chaâm.
• B. Hoaït ñoäng • Khi coù doøng ñieän xoay chieàu vaøo cuoän daây loa thì cuoän daây seõ taïo ra töø tröôøng taùc duïng leân töø tröôøng cuûa nam chaâm vónh cöûu sinh ra löïc ñieän töø huùt hay ñaåy cuoän daây laøm rung maøn loa vaø taïo ra caùc chaán ñoäng aâm thanh lan truyeàn trong khoâng khí
• . AÂm thanh do loa phaùt ra lôùn hay nhoû laø do doøng ñieän xoay chieàu vaøo cuoän daây maïnh hay yeáu, aâm ñieäu traàm hay boång laø do doøng ñieän xoay chieàu coù taàn soá thaáp hay cao. • Loa coù caùc ñaëc tính sau: • - Toång trôû: thöôøng laø 4, 8, 16, 32 • - Coâng suaát ñònh möùc: töø vaøi traêm mW ñeán vaøi traêm W.
• - Daõy taàn laøm vieäc: • Loa traàm (woofer): maøng loa coù khoái löôïng naëng vaø phaùt ra caùc aâm traàm taàn soá töø 20Hz  1000Hz. • Loa boång (tweeter): daïng coøi, maøng kim loaïi chuyeân phaùt ra aâm boång taàn soá töø 3kHz  15kHz. • Loa trung bình (midium range) troøn hay deïp maøng giaáy phaùt ra caùc taàn soá töø 200Hz  10kHz.
3. Relay Rơ le cũng là một ứng dụng của cuộn dây trong sản xuất thiết bị điện tử, nguyên lý hoạt động của Rơle là biến đổi dòng điện thành từ trường thông qua quộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học thông qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khí như đóng mở công tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động vv
KKỸỸ THUTHUẬẬTT ĐĐIIỆỆNN TTỬỬ CHCHƯƠƯƠNGNG 44
Chöông 4: CAÁU TAÏO VAØ NGUYEÂN LYÙ CUÛA TRANSISTOR
I. CAÁU TAÏO CUÛA TRANSISTOR • Transistor laø töø gheùp cuûa hai töø Transfer + Resistor ñöôïc dòch laø “ñieän chuyeån”. • Transistor laø linh kieän baùn daãn goàm ba lôùp baùn daãn tieáp giaùp nhau taïo thaønh hai moái noái P-N. • Tuyø theo caùch xeáp thöù töï caùc lôùp baùn daãn ngöôøi ta cheá taïo hai loaïi transistor laø PNP vaø NPN. • - Cöïc phaùt E (Emitter) • - Cöïc neàn B (Base) • - Cöïc thu C (Collector)
• Ba vuøng baùn daãn ñöôïc noái ra ba chaân goïi laø cöïc phaùt E, cöïc neàn B vaø cöïc thu C (hình 6.1). • Cöïc phaùt E vaø cöïc thu C tuy cuøng chaát baùn daãn nhöng do kích thöôùc vaø noàng ñoä pha taïp chaát khaùc nhau neân khoâng theå hoaùn ñoåi nhau ñöôïc. • Ñeå phaân bieät vôùi caùc loaïi transistor khaùc, loaïi transistor PNP vaø NPN coøn ñöôïc goïi laø transistor löôõng noái vieát taét laø BJT (Bipolar Junction Transistor).
II. NGUYEÂN LYÙ VAÄN CHUYEÅN CUÛA TRANSISTOR • 1. Xeùt transistor loaïi NPN • a) Thí nghieäm 1: N P N E C B - + - +
• Cöïc E noái vaøo cöïc aâm, cöïc C noái vaøo cöïc döông cuûa nguoàn DC, cöïc B ñeå hôû (hình 6.2a). • Tröôøng hôïp naøy electron trong vuøng baùn daãn N cuûa cöïc E vaø C, do taùc duïng cuûa löïc tónh ñieän seõ bò di chuyeån theo höôùng töø cöïc E veà cöïc C. • Do cöïc B ñeå hôû neân electron töø vuøng baùn daãn N cuûa cöïc E seõ khoâng theå sang vuøng baùn daãn P cuûa cöïc neàn B neân khoâng coù hieän töôïng taùi hôïp giöõa electron vaø loã troáng vaø do ñoù khoâng coù doøng ñieän qua transistor.
• b) Thí nghieäm 2: • Gioáng nhö maïch thí nghieäm 1 nhöng noái cöïc B vaøo moät ñieän aùp döông sao cho: V > V va V < V (h nh 6.2b) • B E ø B C ì
• Tröôøng hôïp naøy hai vuøng baùn daãn P vaø N cuûa cöïc B vaø E gioáng nhö moät diod (goïi laø diod BE) ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän, electron töø vuøng baùn daãn N cuûa cöïc E seõ sang vuøng baùn daãn P cuûa cöïc B ñeå taùi hôïp vôùi loã troáng. • Khi ñoù vuøng baùn daãn P cuûa cöïc B nhaän theâm electron neân coù ñieän tích aâm.
• Cöïc B noái vaøo ñieän aùp döông cuûa nguoàn neân seõ huùt moät soá electron trong vuøng baùn daãn P xuoáng taïo thaønh doøng ie n I . ñ ä B • Cöïc C noái vaøo ñieän aùp döông cao hôn neân huùt haàu heát electron trong vuøng baùn daãn P sang vuøng baùn daãn N cuûa cöïc C taïo thaønh do ng ie n I . ø ñ ä C • Cöïc E noái vaøo nguoàn ñieän aùp aâm neân khi baùn daãn N bò maát electron seõ bò huùt electron töø nguoàn aâm leân theá choã taïo thaønh doøng ie n I . ñ ä E
• Hình muõi teân trong transistor chæ chieàu doøng electron di chuyeån, doøng ñieän qui öôùc chaïy ngöôïc doøng electron neân doøng ñieän I va I i t ngoa i va o transistor, do ng B ø C ñ öø ø ø ø ie n I i t trong transistor ra. ñ ä E ñ öø • Soá löôïng electron bò huùt töø cöïc E ñeàu chaïy sang cöïc B vaø cöïc C neân doøng ñieän I va I e u cha y sang c c E. B ø C ñ à ï öï • Ta coù: I I I E B C
• c) Traïng thaùi phaân cöïc cho hai moái noái: • Veà caáu taïo transistor NPN ñöôïc xem nhö hai diod gheùp ngöôïc (hình 6.3). • Transistor seõ daãn ñieän khi ñöôïc cung caáp ñieän aùp caùc cöïc nhö thí nghieäm 2 (hình 6.2b). • Luùc ñoù, diod BE ñöôïc phaân cöïc thuaän vaø diod BC ñöôïc phaân cöïc ngöôïc.
• 2. Xeùt transistor loaïi PNP • a) Thí nghieäm 3:
• Ñoái vôùi transistor PNP thì ñieän aùp noái vaøo caùc chaân ngöôïc laïi vôùi transistor NPN. • Haït taûi di chuyeån trong transistor NPN laø electron xuaát phaùt töø cöïc E trong khi ñoái vôùi transistor PNP thì haït taûi di chuyeån laø loã troáng xuaát phaùt töø E. • Theo hình 6.4a, transistor PNP coù cöïc E noái vaøo cöïc döông, cöïc C noái vaøo cöïc aâm cuûa nguoàn DC, cöïc B ñeå hôû.
• Tröôøng hôïp naøy loã troáng trong vuøng baùn daãn P cuûa cöïc E vaø C, do taùc duïng cuûa löïc tónh ñieän, seõ bò di chuyeån theo höôùng töø cöïc E veà cöïc C. • Do cöïc B ñeå hôû neân loã troáng töø vuøng baùn daãn P cuûa cöïc E seõ khoâng theå sang vuøng baùn daãn N cuûa cöïc B neân khoâng coù hieän töôïng taùi hôïp giöõa loã troáng vaø electron vaø do ñoù khoâng coù doøng ñieän qua transistor.
• b) Thí nghieäm 4: • Maïch thí nghieäm gioáng thí nghieäm 3 nhöng noái cöïc B vaøo moät ñieän aùp aâm sao cho: V V (h nh 6.4b) • B E ø N B P CN ì E C I B E IC IB + - + - Hình 6.4b
• Trong tröôøng hôïp naøy hai vuøng baùn daãn P vaø N cuûa cöïc E vaø B gioáng nhö diod (goïi laø diod BE) ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän, loã troáng töø vuøng baùn daãn P cuûa cöïc E seõ sang vuøng baùn daãn N cuûa cöïc B ñeå taùi hôïp vôùi electron. • Khi vuøng baùn daãn N cuûa cöïc B coù theâm loã troáng neân coù ñieän tích döông.
• Cöïc B noái vaøo ñieän aùp aâm cuûa nguoàn neân seõ huùt moät soá loã troáng trong vuøng ba n daãn N xuo ng ta o tha nh do ng ie n I . ù á ï ø ø ñ ä B • Cöïc C noái vaøo ñieän aùp aâm cao hôn neân huùt haàu heát loã troáng trong vuøng baùn daãn N sang vuøng baùn daãn P cuûa cöïc C taïo tha nh do ng ie n I . ø ø ñ ä C • Cöïc E noái vaøo nguoàn ñieän aùp döông neân khi vuøng baùn daãn P bò maát loã troáng seõ huùt loã troáng töø nguoàn döông leân theá choã taïo tha nh do ng ie n I . ø ø ñ ä E
• Hai muõi teân trong transistor chæ chieàu loã troáng di chuyeån, doøng loã troáng chaïy ngöôïc chieàu doøng electron neân doøng loã troáng coù chieàu cuøng chieàu vôùi doøng ie n qui ô c, do ng ie n I va I t ñ ä ö ù ø ñ ä B ø C öø trong transistor i ra, do ng ie n I i t ñ ø ñ ä E ñ öø ngoaøi vaøo transistor. • Soá löôïng loã troáng bò huùt töø cöïc E ñeàu chaïy qua cöïc B vaø cöïc C neân doøng ñieän I va I e u t c c E cha y qua. B ø C ñ à öø öï ï IE = IB + IC • Ta coù:
• c) Traïng thaùi phaân cöïc cho hai moái noái: • Veà caáu taïo transistor PNP ñöôïc xem nhö hai diod gheùp ngöôïc (hình 6.5) transistor PNP seõ daãn ñieän khi ñöôïc cung caáp ñieän aùp caùc cöïc nhö thí nghieäm 4 (hình 6.4b). Luùc ñoù, diod BE ñöôïc phaân cöïc thuaän vaø diod BC ñöôïc phaân cöïc ngöôïc.
III. KYÙ HIEÄU – HÌNH DAÙNG – CAÙCH THÖÛ • 1. Kyù hieäu • Ñeå phaân bieät hai loaïi transistor NPN vaø PNP ngöôøi ta duøng kyù hieäu muõi teân leân ô c c E e ch chie u do ng ie n I û öï ñ å æ à ø ñ ä E (hình 6.6). NPN PNP
• 2. Hình daùng • Hình daùng caùc loaïi transistor thoâng duïng:
•Hình daùng thöïc teá cuûa moät vaøi transistor
• 3. Caùch thöû • Ñeå xaùc ñònh traïng thaùi toát hay hö cuûa transistor coù theå duøng ohm keá thang ño R 100 laàn löôït ño caùc caëp chaân BE, BC vaø CE, moãi caëp chaân ño hai laàn baèng caùch ñoåi hai que ño cuûa ohm keá (gioáng nhö ño ñieän trôû thuaän nghòch cuûa diod).
• Hình 6.8 laø tröôøng hôïp ño ñieän trôû thuaän cuûa caùc caëp chaân cuûa transistor ñoái vôùi loaïi NPN vaø PNP. Muoán ño ñieän trôû ngöôïc thì ñoåi ñaàu hai que ño. NPN PNP
• Löu yù laø trong ohm keá coù nguoàn ñieän moät chieàu thöôøng laø pin tieåu 1,5V, ñaàu döông cuûa pin laïi noái ra daây aâm vaø ñaàu aâm cuûa daây pin laïi noái ra daây döông. Transistor Si Transistor Ge Caëp chaân Thuaän Ngöôïc Thuaän Ngöôïc BE Vaøi k Voâ cöïc  Vaøi traêm  Vaøi traêm k BC Vaøi k Voâ cöïc  Vaøi traêm  Vaøi traêm k CE Voâ cöïc  Voâ cöïc  Vaøi chuïc  Vaøi traêm k
IV. ÑAËC TÍNH KYÕ THUAÄT 1. a c tuye n ngoõ va o I / V • Ñ ë á ø B BE (A) V 
• Laäp maïch thí nghieäm nhö hình 6.9a vôùi nguo n ie n a p V co the ie u ch nh à ñ ä ù BB ù å ñ à æ ñöôïc. • Hình 6.9a laø ñaëc tuyeán chæ söï quan heä gi õa do ng ie n I theo ie n a p V . ö ø ñ ä B ñ ä ù BE a c tuye n I / V co da ng gio ng nh a c • Ñ ë á B BE ù ï á ö ñ ë tuye n cu a diod, sau khi ie n a p V taêng á û ñ ä ù BE ñeán trò soá ñieän aùp theàm V thì baét ñaàu co do ng ie n I va do ng  ie n I cuõng ù ø ñ ä B ø ø ñ ä B taêng leân theo ha m so muõ nh do ng I cu a ø á ö ø D û diod.
Ô moãi ie n a p V th do ng ie n I co • Û ñ ä ù BE ì ø ñ ä B ù trò soá khaùc nhau, ví duï nhö sau: V 0,5V , I 10 A • BE  B   V 0,55V , I 20 A • BE  B   V 0,6V , I 30 A • BE  B   V 0,65V , I 40 A • BE  B   • Ñaëc tuyeán treân ñöôïc veõ öùng vôùi ñieän aùp V = 2V, khi ie n a p V lô n hôn 2V th CE ñ ä ù CE ù ì ñaëc tuyeán thay ñoåi khoâng ñaùng keå.
2. a c tuye n truye n daãn I / V • Ñ ë á à C BE • Baây giôø cuøng vôùi maïch thí nghieäm hình 6.9a nh ng la i xe t do ng ie n I theo ö ï ù ø ñ ä C ie n a p V . ñ ä ù BE a c tuye n I / V co da ng gio ng nh • Ñ ë á C BE ù ï á ö a c tuye n I / V nh ng do ng ie n I ñ ë á B BE ö ø ñ ä C co trò so lô n hôn I nhie u la n. ù á ù B à à Ô moãi ie n a p V th do ng ie n I co • Û ñ ä ù BE ì ø ñ ä C ù trò soá khaùc nhau ví duï nhö sau:
V 0,5V , I 10 A , I 1mA BE  B   C  V 0,55V , I 20 A , I 2mA BE  B   C  V 0,6V , I 30 A , I 3mA BE  B   C  V 0,65V , I 40 A , I 4mA BE  B   C  Ngöôøi ta taïo tæ soá: IC(mA) I C  4 I B 3 goïi laø ñoä khueách ñaïi 2 1 doøng ñieän cuûa transistor. VBE(V 0V V 0,5 0,55 0,6 0,65 Hình 6.10
Th du : Ô ie n a p V = 0,55V th I = • í ï Û ñ ä ù BE ì B 20 A, I = 2mA.  C I 2mA Suy ra: C 100 •  I 20 A B  • Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän  thöôøng coù trò soá lôùn töø vaøi chuïc ñeán vaøi traêm laàn. • Trong phaàn nguyeân lyù vaän chuyeån cuûa transistor ta ñaõ coù: I = I + I • E B C
I Thay C hay I = .I va o coâng • I  C  B ø thöùc treân taB coù: I = I + . I = ( + 1) I • E B  B  B • Do  >> 1 neân trong tính toaùn gaàn ñuùng ta coù theå laáy: I . I hay I I • E   B E  C
3. a c tuye n ngoõ ra I /V • Ñ ë á C CE • Cuøng vôùi maïch thí nghieäm hình 6.9a nh ng thay o i ie n a p V ba ng ca ch ö ñ å ñ ä ù CE è ù ie u ch nh nguo n V . ñ à æ à CC 50A 40A 30A 20A I = 10 A B 
• Neáu ôû cöïc B khoâng coù ñieän aùp phaân cöïc u lô n (V < V ) th do ng ie n I = 0 va ñ û ù B ì ø ñ ä B ø I = 0, do o , a u tieân pha i ta o ie n a p C ñ ù ñ à û ï ñ ä ù phaân c c V , e ta o do ng I , sau o taêng öï BE ñ å ï ø B ñ ù ie n a p V , e o do ng ie n I . ñ ä ù CE ñ å ñ ø ñ ä C Khi taêng V t 0V leân, do ng ie n I taêng • CE öø ø ñ ä C nhanh va sau khi a t trò so I = . I th ga n ø ñ ï á C  B ì à nh I khoâng thay o i ma c du V tie p tu c ö C ñ å ë ø CE á ï taêng cao. Muo n do ng ie n I taêng cao hôn th pha i • á ø ñ ä C ì û taêng phaân c c ô c c B e co I taêng cao öï û öï ñ å ù B hôn, khi o do ng I seõ taêng theo V treân ñ ù ø C CE ñöôøng ñaëc tuyeán cao hôn.
• 4. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa transistor • a) Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän : • Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän  cuûa transistor thaät ra khoâng phaûi laø moät haèng soá maø  co trò so thay o i theo do ng ie n I . ù á ñ å ø ñ ä C H nh 6.12 cho tha y khi do ng ie n I nho th • ì á ø ñ ä C û ì tha p, do ng ie n I taêng th taêng e n  á ø ñ ä C ì  ñ á gia trò c c a i ne u tie p tu c taêng I ù öï ñ ï max á á ï C ñeán möùc baõo hoøa thì  giaûm.
• Trong caùc saùch tra ñaëc tính kyõ thuaät cu a transistor th ô ng ch ghi gia trò û ö ø æ ù max hay ghi  trong moät khoaûng töø möùc thaáp nhaát ñeán toái ña. Thí duï:  = 80 e n 200. ñ á  max IC Hình 6.12
• b) Ñieän aùp giôùi haïn: • Ñieän aùp ñaùnh thuûng BV (Breakdown Voltage) laø ñieän aùp ngöôïc toái ña ñaët vaøo giöõa caùc caëp cöïc, neáu quaù ñieän aùp naøy thì transistor seõ bò hö. Coù ba ñieän aùp giôùi haïn: - BV : ie n a p a nh thu ng gi õa C • CEO ñ ä ù ñ ù û ö vaø E khi cöïc B hôû. - BV : ie n a p a nh thu ng gi õa C • CEO ñ ä ù ñ ù û ö vaø B khi cöïc E hôû. - BV : ie n a p a nh thu ng gi õa E • EBO ñ ä ù ñ ù û ö vaø B khi cöïc C hôû.
• c) Doøng ñieän giôùi haïn: • Doøng ñieän qua transistor phaûi ñöôïc giôùi haïn ôû moät möùc cho pheùp, neáu quaù trò soá naøy thì transistor seõ bò hö. Ta co : I la do ng ie n to i a ô • ù Cmax ø ø ñ ä á ñ û c c C va I la do ng ie n to i a ô öï ø Bmax ø ø ñ ä á ñ û cöïc B.
• d) Coâng suaát giôùi haïn: • Khi coù doøng ñieän qua transistor seõ sinh ra moät coâng suaát nhieät laøm noùng transistor, coâng suaát sinh ra ñöôïc tính theo coâng thöùc: P = I .V . • T C CE • Moãi transistor ñeàu coù moät coâng suaát giôùi haïn ñöôïc goïi laø coâng suaát tieâu taùn to i a P (Dissolution). á ñ Dmax • Neáu coâng suaát sinh ra treân transistor lôùn hôn coâng sua t P th transistor seõ bò h . á Dmax ì ö
• e) Taàn soá caét (thieát ñoaïn): • Taàn soá thieát ñoaïn (fcut-off) laø taàn soá maø transistor coù ñoä khueách ñaïi coâng suaát laø 1. • Thí duï: Transistor 2SC458 coù caùc thoâng soá kyõ thuaät nhö sau: = 230, BV = 30V, BV = 30V, BV = •  CEO CEO CEO 6V, PDmax = 200mW. f = 230MHz, I = 100mA, loa i NPN • cut-off Cmax ï chaát Si.
• 5. Xeùt transistor PNP PNP
• Trong phaàn 6.2 noùi veà nguyeân lyù vaän chuyeån cuûa transistor, ta ñaõ bieát transistor PNP ñöôïc phaân cöïc vôùi caùc ñieän aùp ngöôïc ñoái vôùi transistor NPN, ñoàng thôøi caùc loaïi transistor NPN thoâng thöôøng laøm baèng chaát Si trong khi transistor PNP thoâng thöôøng laøm baèng chaát Ge.
• Maïch ñieän hình 6.13 laø maïch thí nghieäm ñaëc tính kyõ thuaät cuûa transistor PNP vôùi caùc nguoàn ñieän aùp aâm phaân cöïc cho cöïc B vaø cöïc C. • Transistor PNP cuõng coù caùc ñaëc tuyeán ngoõ vaøo ñaëc tuyeán truyeàn daãn, ñaëc tuyeán ngoõ ra vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät töông töï nhö transistor NPN nhöng caùc giaù trò ñieän aùp vaø doøng ñieän ñeàu laø trò soá aâm.
KKỸỸ THUTHUẬẬTT ĐĐIIỆỆNN TTỬỬ
Chöông 4: PHAÂN CÖÏC CHO TRANSISTOR BJT
I. ÑAÏI CÖÔNG • Transistor coù raát nhieàu öùng duïng trong caùc thieát bò ñieän töû, tuyø theo töøng öùng duïng cuï theå maø transistor caàn phaûi ñöôïc cung caáp ñieän aùp vaø doøng ñieän cho töøng chaân moät caùch thích hôïp. • Vieäc choïn ñieän aùp nguoàn vaø ñieän trôû ôû caùc chaân transistor goïi laø phaân cöïc cho transistor.
II. PHAÂN CÖÏC BAÈNG HAI NGUOÀN 1. Tr ô ng hô p khoâng co R • ö ø ï ù E • Xeùt maïch ñieän hình 7.1 laø maïch phaân cöïc cho transistor coù ñoä khueách ñaïi do ng ie n = 100 va V = 0,7V. ø ñ ä  ø BE
Ô ngoõ va o nguo n V cung ca p do ng • Û ø à BB á ø ie n I cho c c B qua ie n trô R . ñ ä B öï ñ ä û B Ta co : V V 3V 0,6V • ù I BB BE 20 A B R 120k   B  • Suy ra doøng ñieän ôû cöïc thu laø: I = .I = 100 20 A = 2mA. • C  B  Ô ngoõ ra do ng ie n I ô c cung ca p • Û ø ñ ä C ñö ï á do nguo n V va do ng ie n I qua à CC ø ø ñ ä C ie n trô R ta o gia m a p. ñ ä û C ï û ù
Ta co : V = V I .R • ù CE CC – C C • = 12V – (2mA 3k) = 6V Treân transistor co do ng ie n I qua va • ù ø ñ ä C ø chòu ie n a p V neân tieâu hao mo t coâng ñ ä ù CE ä suaát laø: P = V .I = 6V 2mA = 12mW • CE C • Töø caùc trò soá doøng ñieän vaø ñieän aùp treân ta coù theå xaùc ñònh ñieåm laøm vieäc cuûa transistor treân ñaëc tuyeán ngoõ ra.
T coâng th c t nh V ta co the suy ra • öø öù í CE ù å coâng th c t nh I nh sau: V V öù í C ö I CC CE C R C - Ne u: I = 0 th V = V • á C ì CE CC V - Ne u: V = 0V th I = CC = I • á CE ì C R Cmax ô ng tha ng no i hai ie mC V = V Ñö øø ú á ñ å CE CC • V va CCI = go i la ô ng ta i t nh øR Cmax ï ø ñö ø û ó C theo coâng thöùc:V V I CC CE C R C
• Ñieåm laøm vieäc cuûa transistor laø ñieåm co to a o Q (V = 6V, I = 2mA) na m ù ï ñ ä CE C è treân ñöôøng taûi tónh. Khi thay o i do ng ie n I seõ la m thay • ñ å ø ñ ä B ø o i do ng ie n I va ie m la m vie c ñ å ø ñ ä C ø ñ å ø ä cuûa transistor seõ thay ñoåi vò trí treân ñöôøøng taûi tónh (hình 7.2).
• Ñaëc tuyeán ngoõ ra
2. Tr ô ng hô p co R • ö ø ï ù E • Tröôøng hôïp maïch ñieän hình 7.3 coù theâm ie n trô R ô c c E va co do ng ie n ñ ä û E û öï ø ù ø ñ ä I i qua (I I = .I ) seõ ta o ra ie n a p E ñ E  C  B ï ñ ä ù V neân do ng ie n ô ngoõ va o I ô c B ø ñ ä û ø B ñö ï tính theo coâng thöùc: V = I .R + V + I .R • BB B B BE E E Thay I .I va o coâng th c treân ta co : • E   B ø öù ù V = I . R + V + . I . R • BB B B BE  B E V = I (R + .R ) + V • BB B B  E BE
• Suy ra: V V 3V 0,7V 2,3V I BB BE 20 A B R R 70k (100 0,5k ) 120   B   E   I I = .I = 100 20 A = 2mA • C  E  B 
• Ta coù theå tính ñieän aùp töøng chaân cuûa transistor so vôùi ñieåm 0V theo caùc coâng thöùc V = I .R = 2mA 0,5k = 1V • E E E  V = V V = 1V + 0, 7V = 1,7V • B E + BE V = V (I .R ) • C CC – C C • = 12V – (2mA 2,5k) = 7V • Xeùt maïch ngoõ ra ñeå tìm phöông trình ñöôøng taûi tónh: V = (I .R ) + V + (I .R ) • CC C C CE E E (vô i I I ) ù E  C
Suy ra: V = I (R + R ) + V • CC C C E CE • Phöông trình ñöôøng taûi tónh laø: V V I CC CE C R R C E Ne u: I = 0 th V = V • á C ì CE CC V Ne u: V = 0V th I = CC = I • á CE ì C R R Cmax C E V No i lie n hai ie m V = V va I =CC • á à ñ å CE CC ø CmaxR R C E • ta coù ñöôøng taûi tónh (hình 7.4).
ie n a p V ô ie m la m vie c Q ô c • Ñ ä ù CE û ñ å ø ä ñö ï tính theo coâng thöùc: V = V I (R + R ) • CE CC – C C E • = 12V – 2mA (2,5k + 0,5k) = 6V • hay coù theå tính ñöôïc tröïc tieáp töø ñieän a p V va V aõ co : ù C ø E ñ ù V = V V = 7V 1V = 6V • CE C – E – • Ñieåm laøm vieäc cuûa transistor laø ñieåm naèm treân ñöôøng taûi tónh vaø coù toïa ñoä Q (V = 6V, I = 2mA) (h nh 7.4). CE C ì
III. PHAÂN CÖÏC BAÈNG NGUOÀN CHUNG • 1- Phaân cöïc cho cöïc B baèng ñieän trôû RB
• Trong maïch ñieän hình 7.5 cöïc B duøng nguo n V gia m a p ba ng ie n trô R à CC û ù è ñ ä û B neân doøng ñieän ngoõ vaøo ñöôïc tính theo coâng th c: V = I .R + V + I .R öù CC B B BE E E V = I .R + V + .I .R • CC B B BE  B E V = I (R + .R ) + V • CC B B  E BE • Suy ra: V V 12V 0,6V I CC BE 20 A B R R 520k (100 0,5k )   B   E  
• Doøng ñieän cöïc thu ôû ngoõ ra: I = .I = 100 20 A = 2mA • C  B  I I = 2mA • E  C • Tính ñieän aùp caùc chaân: V = I .R = 2mA 0,5k = 1V • E E E  V = V + V = 1V + 0,7V = 1,7V • B E BE V = V (I .R ) • C CC – B C • = 12V – (2mA 2,5k) = 7V
• Doøng ñieän cöïc thu ôû ngoõ ra: I = .I = 100 20 A = 2mA • C  B  I I = 2mA • E  C • Tính ñieän aùp caùc chaân: V = I .R = 2mA 0,5k = 1V • E E E  V = V + V = 1V + 0,7V = 1,7V • B E BE V = V (I .R ) • C CC – B C • = 12V – (2mA 2,5k) = 7V
ie n a p V co the t nh theo coâng th c • Ñ ä ù B ù å í öù xeùt ôû ngoõ vaøo: V = V (I .R ) • B CC – B B • = 12V – (20A 520k)  1,6V • Phöông trình ñöôøng taûi tónh laø: V V I CC CE C R R C E • Trong maïch ñieän hình 7.5 coù ñieän trôû R va R gio ng nh ie n trô trong ma ch E ø C á ö ñ ä û ï ñieän 7.3 neân maïch naøy cuõng coù ñöôøng taûi tónh vaø ñieåm laøm vieäc gioáng nhö hình 7.4.
• 2. Phaân cöïc cho cöïc B baèng caàu phaân aùp 2,5k 2,5k 56k   10k  0,5k 0,5k
• 2. Phaân cöïc cho cöïc B baèng caàu phaân aùp • Trong maïch ñieän hình 7.6 cöïc B ñöôïc phaân c c ba ng nguo n V gia m a p qua öï è à CC û ù ca u phaân a p R R . à ù B1 – B2 Ô ngoõ va o co hai do ng ie n la I • Û ø ù ø ñ ä ø R t nguo n V i qua hai ie n trô R öø à CC ñ ñ ä û B1 va R xuo ng mass va do ng ie n I ø B2 á ø ø ñ ä B t nguo n qua ie n trô R va o öø à ñ ä û B1 ø transistor. Vieäc tính toaùn doøng ñieän vaø ñieän aùp ôû caùc chaân transistor seõ phöùc taïp hôn caùc maïch treân.
• Ñeå tính toaùn phaân cöïc cho transistor trong maïch naøy ngöôøi ta duøng ñònh lyù Thevenin ñeå ñoåi nguoàn ñieän ngoõ vaøo t V va ca u phaân a p R R tha nh öø CC ø à ù B1 – B2 ø nguo n V va R nh ma ch ie n h nh à BB ø B ö ï ñ ä ì 7.7. • Coâng thöùc ñoåi nguoàn ñieän theo ñònh ly TheveninRla : 10k V ù V B2 ø 12V  1,8V BB CC  R R 56k 10k  B1 B2   R R 56k 10k R B1  B2   8,5k B R R 56k 10k   B1 B2  
• Sau khi ñoåi nguoàn ôû ngoõ vaøo, maïch ñieän hình 7.6 ñöôïc ñoåi thaønh hình 7.7 vaø caùch tính gioáng nhö tröôøng hôïp phaân cöïc baèng hai nguoàn rieâng. Ta vaãn t nh do ng ie n ngoõ va o I theo • í ø ñ ä ø B coâng thöùc: V V 1,8V 0,7V I BB BE 20 A B R R 8,5k (100 0,5k )  B1   E   T do ng ie n I ta co the suy ra I , I • öø ø ñ ä B ù å C E va ca c ie n a p V , V , V va veõ ø ù ñ ä ù E B C ø ñöôøng taûi tónh töông töï caùc maïch treân.
IV. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ ÑOÁI VÔÙI TRANSISTOR • Haàu heát caùc thoâng soá cuûa transistor ñeàu bò thay ñoåi theo nhieät ñoä, trong ñoù ba thoâng soá chòu aûnh höôûng lôùn nhaát la do ng ie n r I , o khue ch a i ø ø ñ ä æ CBO ñ ä á ñ ï , ie n a p phaân c c V .  ñ ä ù öï BE 1. A nh h ô ng o i vô i I • Û ö û ñ á ù CBO Do ng ie n r I la do ng ca c ha t • ø ñ ä æ CBO ø ø ù ï taûi thieåu soá, khi nhieät ñoä taêng thì doøng I seõ taêng theo ha m muõ. CBO ø
• Thöôøng ñoái vôùi transistor gecmanium, nhie t o taêng leân 120C th do ng I taêng ä ñ ä ì ø CBO gaáp ñoâi, ñoái vôùi transistor silic, nhieät o taêng 80C th do ng I taêng ga p oâi. ñ ä ì ø CBO á ñ Tuy o taêng do ng r I cu a silic lô n ñ ä ø æ CBO û ù hôn germanium nhöng doøng ræ ôû nhieät ñoä xaùc ñònh cuûa silic laïi raát nhoû so vôùi doøng ræ germanium. • Do ñoù, ñoái vôùi transistor germanium yeáu toá nhieät ñoä aûnh höôûng leân doøng ræ quan troïng hôn loaïi transistor silic.
• 2. AÛnh höôûng ñoái vôùi ñoä khueách ñaïi  • Nhö ñaõ bieát ñoä khueách ñaïi  thay ñoåi theo do ng ie n I . Khi nhie t o taêng la m do ng ø ñ ä C ä ñ ä ø ø ie n I taêng va taêng theo. ñ ä C ø  3. A nh h ô ng o i vô i phaân c c V • Û ö û ñ á ù öï BE ie n a p phaân c c V khoa ng 0,6V e n • Ñ ä ù öï BE û ñ á 0,7V cho transistor Si vaø khoaûng 0,1V ñeán 0,3V cho transistor Ge. Khi nhie t o taêng, V seõ bò ä ñ ä BE giaûm. Thoâng thöôøng, khi nhieät ñoä taêng 10C thì V gia m khoa ng 2,4mV. BE û û Trong ba thoâng so treân do ng ie n r I • á ø ñ ä æ CBO coù aûnh höôûng quan troïng nhaát.
V. CAÙC PP OÅN ÑÒNH NHIEÄT • Ñeå traùnh caùc aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân caùc thoâng soá cuûa transistor coù theå laøm sai ñieåm laøm vieäc tónh Q, ngöôøi ta duøng caùc bieän phaùp phaân cöïc cho transistor nhö sau:
• 1. Duøng ñieän trôû RE ñeå oån ñònh nhieät • Theo maïch ñieän hình 7.8a, khi nhieät ñoä taêng th do ng ie n I taêng leân la m do ng ì ø ñ ä C ø ø ie n I taêng theo. ñ ä E Khi I taêng seõ la m V taêng (V = I .R ) • E ø E E E E trong khi ie n a p phaân c c V seõ gia m ñ ä ù öï B û xuo ng (V = V - V ) la m cho do ng á BE B E ø ø ie n I gia m xuo ng theo a c t nh ngoõ ñ ä B û á ñ ë í va o I / V . ø B BE Do ng ie n I gia m seõ ke o theo I gia m • ø ñ ä B û ù C û xuoáng vaø nhieät ñoä transistor seõ ñöôïc oån ñònh.
2. Du ng ie n trô R ho i tie p t c c • ø ñ ä û B à á öø öï C • Theo maïch ñieän hình 7.8b ñieän aùp phaân c c V ô c la y t c c C gia m a p qua öï B ñö ï á öø öï û ù ie n trô R . Trong ma ch na y do ng ie n ñ ä û B ï ø ø ñ ä VC VBE ngoõ va o I ô c ItB nh theo coâng th c: ø B ñö ï í RB   RE öù Khi nhie t o taêng la m I taêng va V bò • ä ñ ä ø C ø C gia m (v V = V I .R ). Theo coâng th c û ì C CC – C C öù treân khi V gia m seõ la m cho I bò gia m C û ø B û xuo ng ke o theo I gia m xuo ng, nhie t o á ù C û á ä ñ ä transistor ñöôïc oån ñònh.
• 3. Duøng caàu phaân aùp coù ñieän trôû nhieät • Maïch ñieän hình 7.8c coù ñieän trôû nhieät Th ghe p song song ie n trô R la loa i ù ñ ä û B2 ø ï ñieän trôû nhieät coù heä soá nhieät aâm. Ñieän trôû naøy ñöôïc ñaët gaàn voû cuûa transistor neân khi nhieät ñoä cuûa transistor taêng leân thì ñieän trôû nhieät bò noùng vaø giaûm trò soá ñieän trôû laøm giaûm thaáp ie n a p phaân c c V . Lu c o do ng ñ ä ù öï B ù ñ ù ø ie n I gia m xuo ng ke o I gia m theo. ñ ä B û á ù C û
KKỸỸ THUTHUẬẬTT ĐĐIIỆỆNN TTỬỬ
Chöông 4: BA CAÙCH RAÙP CAÊN BAÛN VAØ MAÏCH TÖÔNG ÑÖÔNG CUÛA TRANSISTOR
I. MAÏCH KHUEÁCH ÑAÏI DUØNG TRANSISTOR 1. Maïch khueách ñaïi ñôn giaûn
Trong sô ñoà maïch khueách ñaïi hình 8.1, transistor coù ñieän trôû R ñeå laáy ñieän aùp cuûa tín C hieäu ôû ngoõ ra, ñieän trôû R ñeå oån ñònh nhieät, caàu E phaân aùp R -R phaân cöïc moät chieàu cho cöïc B B1 B2 ñeå choïn ñieåm laøm vieäc tónh Q treân ñaëc tuyeán ngoõ ra. Caùc tuï ñieän C , C goïi laø tuï ñieän lieân laïc 1 2 coù taùc duïng caùch ly ñieän aùp moät chieàu giöõa caùc chaân B vaø C cuûa transistor vôùi nguoàn tín hieäu ôû ngoõ vaøo vaø maïch ñieän ôû ngoõ ra. Tuï ñieän C E gheùp song song ñieän trôû R goïi laø tuï phaân doøng E ñeå loïc boû tín hieäu xoay chieàu treân cöïc E xuoáng mass.
Caùc tuï ñieän C , C , C coù trò soá ñöôïc 1 2 E choïn sao cho coù dung khaùng raát nhoû so vôùi trò soá caùc ñieän trôû trong maïch ôû taàn soá cuûa tín hieäu khueách ñaïi. Ñieän trôû R laø noäi trôû cuûa nguoàn tín hieäu S V . Nguoàn tín hieäu V coù bieân ñoä hieäu S S duïng nhoû ôû möùc vaøi mV ñeán vaøi chuïc mV.
2. Xeùt traïng thaùi tónh ñieän Maïch ñieän hình 8.1 gioáng nhö maïch phaân cöïc cho cöïc B baèng caàu phaân aùp hình 7.6 neân vieäc tính toaùn caùc doøng ñieän vaø ñieän aùp ôû moãi transistor cuõng gioáng nhö vaäy. Ta coù: VBB VBE I B 20A RB  RE Trong ñoù: V vaø R ñöôïc tính theo ñònh lyù BB B Thevenin. Suy ra: I = I = 2mA C E V = 7V, V = 1V, V = 1,7V C E B V = 0,7V, V = 6V BE CE
Töông töï, ta coù theå veõ ñöôøng taûi tónh nhö ñaëc tuyeán ngoõ ra hình 8.2b theo phöông trình ñöôøng taûi laø: VCC VCE IC RC RE (A) 40A 30A 20A I = 10 A B  V 
3. Xeùt traïng thaùi xoay chieàu a)Taùc duïng cuûa caùc tuï ñieän: ÔÛ traïng thaùi xoay chieàu thì phaûi xeùt dung khaùng cuûa caùc tuï C , C vaø C . 1 2 E Giaû söû ñaây laø maïch khueách ñaïi tín hieäu aâm taàn vaø taàn soá aâm taàn ñöôïc choïn ñeå tính toaùn laø f = 1kHz. Ta coù: 1 1 X C1 X C 2 3 6  16 2 f C1 2 3,14 10 10 10 vaø 1 1 X CE 3 6  3,2 2 f CE 2 3,14 10 50 10
Dung khaùng X , X vaø X coù giaù trò raát nhoû so C1 C2 CE vôùi caùc trò soá ñieän trôû trong maïch neân ñöôïc coi nhö noái taét. Maët khaùc, ñieän aùp nguoàn V cuõng coù CC moät tuï loïc nguoàn trò soá raát lôùn neân nguoàn V CC cuõng ñöôïc coi nhö noái taét xuoáng mass ñoái vôùi xoay chieàu (goïi laø mass xoay chieàu). Nhö vaäy, ôû traïng thaùi xoay chieàu maïch ñieän hình 8.1 coù theå veõ laïi nhö hình 8.3: 1,5k
a)Toång trôû ngoõ vaøo: Trong maïch töông ñöông ôû traïng thaùi xoay chieàu hình 8.3 thì r laø ñieän trôû ngoõ vaøo cuûa i transistor xeùt töø cöïc B ñeán cöïc E. Ba ñieän trôû R , R vaø r song song vôùi nhau goïi laø toång B1 B2 i trôû ngoõ vaøo R trong ñoù R vaø R song song i B1 B2 chính laø R . B Ta coù: 3 3 RB ri 8,5.10 1,5.10 Ri 3 3  1,28k (ri  1,5k) RB ri 8,5.10 1,5.10
c) Ñöôøng taûi ñoäng: ÔÛ ngoõ ra do tuï phaân doøng C noái taét ñoái vôùi E xoay chieàu neân cöïc E noái mass. Luùc ñoù, ñieän trôû taûi chæ coøn coù R , do ñoù, ñöôøng taûi ôû traïng C thaùi xoay chieàu goïi laø ñöôøng taûi ñoäng khaùc vôùi ñöôøng taûi tónh. Ñöôøng taûi ñoäng laø ñöôøng ñi qua ñieåm Q vaø caét truïc I ôû ñieåm I = V C Cmax CC RC
d) Xeùt söï bieán thieân cuûa tín hieäu: Giaû söû nguoàn tín hieäu V coù bieân ñoä tín hieäu S trò soá ñænh laø V (p) = 22mV ñieän aùp naøy giaûm S qua noäi trôû nguoàn R vaø cho ñieän aùp xoay S chieàu vaøo transistor theo coâng thöùc: 3 Ri 1,28.10 Vi VS VS 3 3 0,68 VS Ri RS 1,28.10 0,6,.10 Nhö vaäy, ñieän aùp vaøo transistor coù trò soá ñænh laø: V (p) = 0,68V (p) = 0,68 22.10-3 = 15mV i S
* Khi tín hieäu vaøo transistor coù baùn kyø döông (+ 15mV): ÔÛ ngoõ vaøo ñieän aùp VBE taêng laøm IB taêng töø 20A leân 30A (hình 8.2a). ÔÛ ngoõ ra doøng ñieän IC taêng töø 2mA leân 3mA (hình 8.2b) vaø laøm ñieän aùp VC giaûm xuoáng theo coâng thöùc: VC = VCC – IC.RC = 12– (3.10-3 2,5.103) = 4,5V Möùc bieán thieân xoay chieàu cuûa IC laø: IC = 3mA – 2mA= +1mA (baùn kyø döông) Möùc bieán thieân xoay chieàu cuûa VCE laø: VCE = 4,5V – 7V = -2,5 (baùn kyø aâm)
* Khi tín hieäu vaøo transistor coù baùn kyø aâm (- 15mV): ÔÛ ngoõ vaøo ñieän aùp V giaûm laøm I giaûm BE B töø 20A xuoáng 10A. ÔÛ ngoõ ra doøng ñieän I giaûm töø 2mA xuoáng C coøn 1mA vaø laøm ñieän aùp V taêng leân theo coâng C thöùc: V = V – I .R C CC C C -3 3 = 12 – (1.10 2,5.10 ) = 9,5V Möùc bieán thieân xoay chieàu cuûa I laø: C I = 1mA – 2mA = -1mA(baùn kyø aâm) C Möùc bieán thieân xoay chieàu cuûa V laø: CE V = 9,5V – 7V = +2,5V(baùn kyø döông) CE
e) Xeùt goùc pha cuûa caùc tín hieäu: ÔÛ ngoõ vaøo ñieän aùp v = v vaø doøng ñieän i i be b ñoàng pha nhau. Doøng ñieän i vaø i laø hai doøng ñieän ñoàng b c pha nhau. ÔÛ ngoõ ra doøng ñieän i vaø ñieän aùp v ñaûo c ce pha nhau. Suy ra: v vaø v laø hai ñieän aùp ñaûo pha ce i nhau. Hình 8.4 cho thaáy goùc pha cuûa caùc doøng ñieän vaø ñieän aùp ôû ngoõ vaøo vaø ngoõ ra.
4. Tính ñoä khueách ñaïi a) Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän: Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän laø tæ soá giöõa doøng ñieän xoay chieàu ôû ngoõ ra vaø ngoõ vaøo. I O I C ic AI  100 I I I B ib
b) Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp: Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp laø tæ soá giöõa ñieän aùp xoay chieàu ôû ngoõ ra vaø ngoõ vaøo. Xeùt ñoä khueách ñaïi ñieän aùp rieâng cuûa transistor: VO VC vce ic RC (daáu tröø (-) chæ ñaûo pha) AV Vi VB vbe ib ri  i R R A b E  C V i r r Thay soá vaøob tai coù: A =i -100 2,5,10= 3- 166 laàn V 1,5.103 Daáu (-) trong coâng thöùc coù yù nghóa laø tín hieäu ôû ngoõ ra vaø ngoõ vaøo ñaûo pha nhau.
Xeùt ñoä khueách ñaïi ñieän aùp chung cuûa maïch. VO VO Vi AVS VS Vi VS Ta ñaõ coù: Ri Vi Vs Ri RS Suy ra: V R i i Vs Ri RS Thay vaøo A ta coù: Ri VS AVS AV Ri RS Thay soá vaøo ta coù: 1,28.103 A ( 166) 113 VS 1,28.103 0,6.103
Keát luaän: Trong maïch ñieän töû transistor coù taùc duïng khueách ñaïi tín hieäu xoay chieàu töø bieân ñoä nhoû leân bieân ñoä lôùn hôn nhieàu laàn caû veà ñieän aùp vaø cöôøng ñoä doøng ñieän. Töø ñoä khueách ñaïi ñieän aùp A vaø ñoä V khueách ñaïi doøng ñieän A ta coù theå tính ñöôïc ñoä i khueách ñaïi coâng suaát cuûa transistor theo coâng thöùc: AP AV AI
II. BA CAÙCH RAÙP CAÊN BAÛN Maïch khueách ñaïi hình 8.1 coù tín hieäu vaøo ôû cöïc B vaø tín hieäu laáy ra ôû cöïc C, cöïc E coù tuï phaân doøng C xuoáng mass neân cöïc E E khoâng coù tín hieäu xoay chieàu ñöôïc goïi laø cöïc chung. Maïch naøy goïi laø maïch khueách ñaïi raùp kieåu E chung. Töông töï, transistor coøn coù theå raùp theo kieåu cöïc B chung hay C chung.
1.Maïch khueách ñaïi raùp kieåu E chung (CE: Common Emitter)
Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa maïch: a) Toång trôû ngoõ vaøo: vi vbe ri ii ib b) Toång trôû ngoõ ra: v v r o ce o i i c) Ñoä khueoách ñac ïi doøng ñieän: i i A o c I i i  i b d) Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp: vo vce RC AV  vi vbe ri
2. Maïch khueách ñaïi raùp kieåu B chung (CB: Common Base)
Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa maïch: a) Toång trôû ngoõ vaøo: vi vbe ri ii ib b) Toång trôû ngoõ ra: v v r o ce o i i c) Ñoä khueoách ñac ïi doøng ñieän: i i A o c I i i  i b d) Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp: vo vcb AV vi veb
III. Ñoä khueách ñaïi raùp kieåu C chung (CC: Common Collector)
Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa maïch: a) Toång trôû ngoõ vaøo: v v r i b i i i i b b) Toång trôû ngoõ ra: v v r o e o i i o e c) Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän: i i A o e 1 I i i  i b d) Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp: v v A o e 1 V v v  i b
III. MAÏCH TÖÔNG ÑÖÔNG CUÛA TRANSISTOR Transistor laø moät linh kieän coù tính phi tuyeán nhöng neáu xeùt ôû möùc tín hieäu nhoû thì aûnh höôûng cuûa tính phi tuyeán khoâng quan troïng. Trong ñieàu kieän naøy ngöôøi ta coù theå phaân tích maïch khueách ñaïi duøng transistor baèng lyù thuyeát tuyeán tính, trong ñoù transistor ñöôïc ñoåi thaønh maïch töông ñöông goàm caùc phaàn töû nhö ñieän trôû, nguoàn doøng ñieän vaø nguoàn ñieän aùp (hình 8.8).
Maïch töông ñöông cuûa transistor coù theå veõ nhö hình 8.9 trong ñoù r laø ñieän trôû töø cöïc B vaøo b giöõa vuøng baùn daãn cuûa cöïc B, r laø ñieän trôû e thuaän ôû traïng thaùi xoay chieàu cuûa diod BE, r c laø ñieän trôû nghòch cuûa diod BC. Ñieän trôû r coù trò soá nhoû khoaûng vaøi chuïc b ohm ñeán vaøi traêm ohm. Ñieän trôû r laø ñieän trôû e ñoäng cuûa diod BE neân ñöôïc tính theo coâng thöùc cuûa diod laø: 26mV 26mV rd re I D (mA) I E (mA)
Ñieän trôû r laø ñieän trôû nghòch cuûa diod BC coù trò c soá raát lôùn khoaûng vaøi traêm kilo-ohm ñöôïc coi nhö caùch ñieän giöõa C vaø B, do ñoù, khoâng coù doøng ñieän töø C qua diod BC ra ôû cöïc B, nhöng coù doøng ñieän I qua moái noái vaø ra ôû cöïc E. Nhö vaäy, ôû C ngoõ ra maïch töông ñöông ñöôïc ñoåi laïi laø cöïc C khoâng dính vaøo cöïc B vaø coù nguoàn doøng ñieän I C ñi töø C qua E (hình 8.10).
Maïch töông ñöông cuûa transistor duøng thoâng soá hybrid (goïi laø thoâng soá lai) neân caùc thoâng soá coù kyù hieäu chöõ h nhö: - h = toång trôû ngoõ vaøo kieåu E chung (i: ie input) - h = ñoä khueách ñaïi doøng ñieän thuaän fe kieåu E chung (f: forward) - h = toång daãn ngoõ ra (nghòch ñaûo cuûa oe toång trôû ngoõ ra) kieåu E chung (o: output).
1. Maïch töông ñöông kieåu E chung -Tính toång trôû ngoõ vaøo: vi ib rb ie re ib rb  ib re hie ri ib ib ib -Toång trôû ngoõ ra: r = =1 vaøi chuïc - vaøi traêm k . o  hoe
Do r coù trò soá raát lôùn neân nhieàu tröôøng hôïp coù theå o boû r . o - Tính ñoä khueách ñaïi doøng ñieän: ic ( vaøi chuïc ñeán vaøi traêm) AI  h fe  i - Tính ñboä khueách ñaïi ñieän aùp: vce ic RC  ib RC AV vbe ib ri ib hie R C ( vaøi traêm laàn) AV   hie Xeùt goùc pha: ñieän aùp cuûa tín hieäu vaøo ra ñaûo pha.
2. Maïch töông ñöông kieåu B chung - Tính toång trôû ngoõ vaøo: vi ie re ib rb ri ii ie  ib re ib rb  re rb ri  ib  h r ie (  vaøi chuïc ohm) i 
- Toång trôû ra: vo vaøi traêm k (vì BC phaân cöïc ngöôïc) ro   ic - Tính ñoä khueách ñaïi doøng ñieän: i i  i  A 1 A o c b  1 I  I i i ( 1)i  1 - Tính ñi oä khuee ách ñaïib ñieän aùp: vo ic RC RC  RC AV  vi ic ri hie hie ( vaøi traêm laàn) RC  AV  hie Xeùt goùc pha: ñieän aùp cuûa tín hieäu vaøo vaø ra ñoàng pha.
3. Maïch töông ñöông kieåu C chung  - Tính toång trôû ngoõ vaøo: vi ib rb ie re ie RE ri ii ib r = r + .r + .R i b  e  E r = h + .R ( vaøi traêm k ) i ie  E  
- Tính toång trôû ngoõ ra: Ñieän trôû R laø ñieän trôû cuûa caàu phaân aùp R B B1 song song R . B2 Khi ñöùng töø ngoõ ra nhìn vaøo maïch thì ta thaáy ñieän trôû R song song noäi trôû cuûa nguoàn r . B s Thöôøng ñieän trôû R raát lôùn so vôùi r neân ñieän B s trôû töông ñöông cuûa R song song r cuõng B s chính laø r . Maïch töông ñöông ñöôïc veõ laïi nhö s hình 8.13b.
v v Toång trôû ngoõ ra laø: r o e o i i Theo maïch töông ñöôngo thì cae ùc ñieän trôû r , r s b vaø r gheùp noái tieáp nhau vaø song song vôùi ñieän  e trôû taûi R . Ta coù: E v = i .R = i (r + r + r ) e e E b s b  e Suy ra ve ib (rs rb  re ) rs rb  re ro ie  ib  1 r r (r r ) ( vaøi chuïc ) o e b s   
- Tính ñoä khueách ñoä doøng ñieän: io ie ( 1)ib AI AI  1 ii ib ib - Tính ñoä khueách ñaïi ñieän aùp: vo ve ie RE  RE AV vi vb ib rb ie re ie RE rb re RE A 1 (vì r + r << R ) V  b  e  E Xeùt goùc pha: Khi V taêng laøm I taêng vaø I B B E taêng neân V cuõng taêng theo, do ñoù, ñieän aùp cuûa E tín hieäu vaøo vaø ra ñoàng pha.
IV. BAÛNG SO SAÙNH CAÙC THOÂNG SOÁ THEO BA CAÙCH RAÙP Caùch raùp E chung B chung C chung h = r + r h (vaøi chuïc h + R Toång trôû vaøo r ie b  e ie ie  E i (vaøi traêm )  ) (vaøi traêm k) 1 r (r r ) Toång trôû ra r Vaøi chuïc k Vaøi traêm k e b s o    (vaøi chuïc ) R Ñoä khueách ñaïi RC C   1 ñieän aùp A h hie  V (vaøi traêmielaàn) (vaøi traêm laàn) h = Ñoä khueách ñaïi fe  +1 (vaøi chuïc – (vaøi chuïc – vaøi 1  doøng ñieän A  vaøi traêm) i traêm) Pha giöõa tín Ñaûo pha Ñoàng pha Ñoàng pha hieäu vaøo vaø ra
Nhaän xeùt: 1.Transistor raùp kieåu E chung coù ñoä khueách ñaïi maïnh nhaát vì A vaø A ñeàu lôùn. I V 2.Transistor raùp kieåu B chung coù r raát nhoû (r = hce i i  ) vaø r raát lôùn neân duøng ñeå ñoåi toång trôû töø nhoû ra o lôùn. 3.Transistor raùp kieåu C chung coù r raát lôùn vaø r i o raát nhoû neân duøng ñeå ñoåi toång trôû töø lôùn ra nhoû.
V. BA TRAÏNG THAÙI CUÛA TRANSISTOR 1. Traïng thaùi ngöng daãn Neáu phaân cöïc cho transistor coù V < V BE (V = 0V-0,6V) thì transistor ngöng daãn, doøng BE ñieän I = 0, I = 0 vaø V . B C CE  VCC Luùc ñoù, chæ coù doøng ñieän ræ qua transistor raát nhoû khoâng ñaùng keå.
2. Traïng thaùi khueách ñaïi Neáu phaân cöïc cho transistor coù V = 0,6V BE  0,75V transistor daãn ñieän vaø coù doøng ñieän I , B doøng ñieän I taêng theo I qua heä soá khueách ñaïi C B . Luùc ñoù, ñieåm laøm vieäc cuûa transistor seõ naèm treân ñöôøng taûi tónh vaø khi I taêng vaø I taêng vaø B C V giaûm. CE
3. Traïng thaùi baõo hoøa Neáu phaân cöïc cho transistor coù V 0,8V BE thì transistor seõ daãn raát maïnh goïi laø baõo hoøa. Luùc ñoù, I taêng cao laøm I taêng cao ñeán möùc B C gaàn baèng VCC R vaø ñieän aCùp V giaûm coøn raát nhoû ( 0,2V) goïi CE  laø ñieän aùp V (saturation) hay laø V baõo hoøa. CEsat CE Ba traïng thaùi cuûa transistor ñöôïc moâ taû treân ñaëc tuyeán ngoõ ra cuûa transistor hình 8.15.
CHƯƠNG 5:NHỮNG LINH KIỆN 4 LỚP BÁN DẪN NGUYỄN KIỀU TAM
1 Thyristor ( SCR ) • 6.1 Cấu tạo và đặc tính • - Cực A (Anot) cực dương • - Cực K (Katot) cực âm • - Cực G (Gate) cực điều khiển
MÔ HÌNH
Nguyên lý hoạt động SCR như một diode nhưng có thêm cực cổng G và để SCR dẫn điện phải có dòng điện kích IG
4 Đặc tuyến của SCR
.5 C•á-cDòngthôngthuậnstối đacủa SCR • - Điện thế ngược tối đa: • - Dòng chốt (latching current): • - Dòng cổng tối thiểu (Minimun gate current) • - Thời gian mở (turn – on time) • - Thời gian tắt (turn – off time) • - Tốc độ tăng điện thế dv/dt • - Tốc độ tăng dòng thuận tối đa di/dt:
6 SCR hoạt động ở điện thế xoay chiều
Để tăng công suất cho tải
Vài ứng dụng đơn giản • Mạch đèn khẩn cấp khi mất điện
Mạch nạp accu tự động
7. Diac
MẠCH Ứng dụng
8. TRIAC ( Triod Ac Seminconducr switch)
Sơ đồ tương đương • Mạch
đặc tuyến V-I của Triac
Các cách kich triac
Mach ứng dụng
. SCS ( Silicon Controlled switch)
KKỸỸ THUTHUẬẬTT ĐĐIIỆỆNN TTỬỬ
Chöông 5: CHAÁT BAÙN DAÃN ÑIEÄN DIOD BAÙN DAÃN
I. CHAÁT BAÙN DAÃN ÑIEÄN • Trong ngaønh vaät lieäu ñieän ngöôøi ta chia ra laøm boán nhoùm vaät lieäu laø: vaät daãn ñieän, vaät caùch ñieän, vaät baùn daãn ñieän vaø vaät daãn töø. ÔÛ ñaây chuùng ta chæ khaûo saùt chaát baùn daãn ñieän. • 1. Ñaëc tính cuûa chaát baùn daãn • a) Ñieän trôû suaát: • Hai chaát baùn daãn thoâng duïng laø chaát silic vaø chaát germanium coù ñieän trôû suaát laø: • = 1014 mm2/m Si  • = 8,9.1012 mm2/m Ge 
• Trò soá ñieän trôû suaát naøy raát lôùn so vôùi chaát daãn 2 ñieän nhö ñoàng ( = 0,017mm /m) nhöng laïi raát nhoû so vôùi chaát caùch ñieän nhö thuûy tinh ( = 18 2 10 mm /m). • b) AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä: • Ñieän trôû cuûa chaát baùn daãn thay ñoåi raát lôùn theo nhieät ñoä, khi nhieät ñoä taêng leân thì ñieän trôû chaát baùn daãn giaûm xuoáng, ôû khoaûng nhieät ñoä caøng cao thì möùc ñieän trôû giaûm caøng lôùn. • Töø tính chaát naøy ngöôøi ta cheá caùc ñieän trôû thay ñoåi theo nhieät ñoä goïi laø nhieät trôû (thermistor).
• c) AÛnh höôûng cuûa aùnh saùng: • Ñieän trôû cuûa chaát baùn daãn khi ñaët trong voû kín khoâng coù aùnh saùng chieáu vaøo coù trò soá raát lôùn. Khi chieáu aùnh saùng vaøo chaát baùn daãn thì ñieän trôû giaûm xuoáng, ñoä chieáu saùng caøng maïnh thì möùc ñieän trôû giaûm caøng lôùn. • Nhôø vaøo tính chaát naøy ngöôøi ta cheá taïo ra caùc ñieän trôû coù trò soá thay ñoåi theo aùnh saùng goïi laø ñieän trôû quang (photo-resistor).
• 2. Caáu taïo nguyeân töû cuûa chaát baùn daãn • Xeùt caáu taïo nguyeân töû cuûa chaát silic vaø chaát germanium. Chaát Si coù 14 electron bao quanh nhaân vaø caùc electron naøy xeáp treân ba lôùp. Chaát Ge coù 32 electron bao quanh nhaân vaø caùc electron naøy xeáp treân boán lôùp.
• Hai chaát Si vaø Ge coù ñaëc ñieåm chung laø soá electron treân lôùp ngoaøi cuøng baèng nhau laø boán electron (hoùa trò 4). • Khi xeùt söï lieân keát giöõa caùc nguyeân töû ngöôøi ta chæ xeùt lôùp ngoaøi cuøng. Trong khoái baùn daãn tinh khieát, caùc nguyeân töû gaàn nhau seõ lieân keát nhau theo kieåu coäng hoùa trò.
• Boán electron cuûa moãi nguyeân töû seõ noái vôùi boán electron cuûa nguyeân töû xung quanh taïo thaønh boán moái noái laøm cho caùc electron ñöôïc lieân keát chaët cheõ vôùi nhau. • Söï lieân keát naøy laøm cho caùc electron khoù taùch rôøi khoûi nguyeân töû ñeå trôû thaønh electron töï do. Nhö vaäy, chaát baùn daãn tinh khieát coù ñieän trôû raát lôùn.
Chất bán dẫn tinh khiết .
• 3. Chaát baùn daãn loaïi N (negative: aâm) • Neáu pha vaøo chaát baùn daãn Si tinh khieát moät löôïng raát thap caùc chaát coù caáu taïo nguyeân töû vôùi naêm electron ôû lôùp ngoaøi cuøng (hoùa trò 5) nhö chaát arsenic hay phosphor. • Caùc nguyeân töû cuûa chaát phosphor coù naêm electron thì boán electron seõ lieân keát vôùi boán electron cuûa boán nguyeân töû Si khaùc nhau, coøn laïi moät electron thöøa ra khoâng lieân keát vôùi caùc electron cuûa chaát baùn daãn seõ trôû thaønh electron töï do.
•Nhö vaäy, khi pha theâm moät nguyeân töû phosphor seõ coù moät electron töï do, pha theâm caøng nhieàu nguyeân töû phosphor seõ coù caøng nhieàu electron töï do. Chaát baùn daãn coù electron töï do goïi laø chaát baùn daãn loaïi N (loaïi aâm). Chất bán dẫn N
• 4. Chaát baùn daãn loaïi P (positive: döông) • Neáu pha vaøo chaát baùn daãn Si tinh khieát moät löôïng raát ít caùc chaát coù caáu taïo nguyeân töû vôùi ba electron ôû lôùp ngoaøi cuøng (hoùa trò 3) nhö chaát indium hay bore. • Caùc nguyeân töû cuûa chaát indium coù ba electron neân khi lieân keát vôùi boán electron cuûa boán nguyeân töû Si khaùc nhau seõ coù moät moái noái thieáu moät electron, choã thieáu electron naøy goïi laø loã troáng. Loã troáng cuûa moái noái thieáu electron seõ deã daøng nhaän moät electron töï do.
•Nhö vaäy, khi pha theâm moät nguyeân töû chaát indium seõ coù moät loã troáng, pha theâm caøng nhieàu nguyeân töû chaát indium seõ coù caøng nhieàu loã troáng. Chaát baùn daãn coù loã troáng goïi laø chaát baùn daãn loaïi P (loaïi döông). Chất bán dẫn P
II. DIOD BAÙN DAÃN • 1. Caáu taïo • Khi trong moät tinh theå baùn daãn silicium hay germanium ñöôïc pha ñeå trôû thaønh vuøng baùn daãn loaïi N (pha phosphor) vaø vuøng baùn daãn loaïi P (pha indium) thì trong tinh theå baùn daãn hình thaønh moái noái P-N. ÔÛ moái noái P-N coù söï nhaïy caûm ñoái vôùi caùc taùc ñoäng cuûa ñieän, quang, nhieät.
• Trong vuøng baùn daãn loaïi P coù nhieàu loã troáng, trong vuøng baùn daãn loaïi N coù nhieàu electron thöøa. Khi hai vuøng naøy tieáp xuùc nhau seõ coù moät soá electron vuøng N qua moái noái vaø taùi hôïp vôùi loã troáng cuûa vuøng P. • Khi chaát baùn daãn ñang trung hoøa veà ñieän maø vuøng baùn daãn N bò maát electron (qua maët noái sang vuøng P) thì vuøng baùn daãn N gaàn moái noái trôû thaønh coù ñieän tích döông (ion döông), vuøng baùn daãn P nhaän theâm electron (töø vuøng N sang) thì vuøng baùn daãn P gaàn moái noái trôû thaønh coù ñieän tích aâm (ion aâm).
• Hieän töôïng naøy tieáp dieãn tôùi khi ñieän tích aâm cuûa vuøng P ñuû lôùn ñaåy electron khoâng cho electron töø vuøng N sang P nöõa. • Söï cheânh leäch ñieän tích ôû hai beân moái noái nhö treân goïi laø haøng raøo ñieän aùp.
• 2. Nguyeân lyù vaän chuyeån cuûa diod • a) Phaân cöïc ngöôïc diod: • Duøng moät nguoàn ñieän noái cöïc aâm cuûa nguoàn vaøo chaân P cuûa diod vaø cöïc döông cuûa nguoàn vaøo chaân N cuûa diod. • Luùc ñoù, ñieän tích aâm cuûa nguoàn seõ huùt loã troáng cuûa vuøng P vaø ñieän tích döông cuûa nguoàn seõ huùt electron cuûa vuøng N laøm cho loã troáng vaø electron hai beân moái noái caøng xa nhau hôn neân hieän töôïng taùi hôïp giöõa electron vaø loã troáng caøng khoù khaên.
• Tuy nhieân tröôøng hôïp naøy vaãn coù moät doøng ñieän raát nhoû ñi qua diod töø vuøng N sang vuøng P goïi laø doøng ñieän ræ trò soá khoaûng A. • Hieän töôïng naøy ñöôïc giaûi thích laø do trong chaát P cuõng coù moät soá ít electron vaø trong chaát N cuõng coù moät soá ít loã troáng goïi laø haït taûi thieåu soá, nhöõng haït taûi thieåu soá naøy seõ sinh ra hieän töôïng taùi hôïp vaø taïo thaønh doøng ñieän ræ.
• Doøng ñieän ræ coøn goïi laø doøng ñieän baõo ho a nghòch I (saturate: baõo ho a). Do do ng ø SAT ø ø ñieän ræ coù trò soá raát nhoû neân trong nhieàu tröôøng hôïp ngöôøi ta coi nhö diod khoâng daãn ñieän khi ñöôïc phaân cöïc ngöôïc. P N IS(raát nhoû) - + - + P N - + - + - + V VDC DC
• b) Phaân cöïc thuaän diod: • Duøng moät nguoàn ñieän DC noái cöïc döông cuûa nguoàn vaøo chaân P vaø cöïc aâm cuûa nguoàn vaøo chaân N cuûa diod. • Luùc ñoù, ñieän tích döông cuûa nguoàn seõ ñaåy loã troáng trong vuøng P vaø ñieän tích aâm cuûa nguoàn seõ ñaåy electron trong vuøng N laøm cho electron vaø loã troáng laïi gaàn moái noái hôn vaø khi löïc ñaåy tónh ñieän ñuû lôùn thì electron töø N seõ sang moái noái qua P vaø taùi hôïp vôùi loã troáng.
• Khi vuøng N maát electron trôû thaønh mang ñieän tích döông thì vuøng N seõ keùo ñieän tích aâm cöïc töø cöïc aâm cuûa nguoàn leân theá choã, khi vuøng P nhaän electron trôû thaønh mang ñieän tích aâm thì cöïc döông cuûa nguoàn seõ keùo ñieän tích aâm töø vuøng P veà. • Nhö vaäy, ñaõ coù moät doøng electron chaïy lieân tuïc töø cöïc aâm cuûa nguoàn qua diod töø N sang P veà cöïc döông cuûa nguoàn, noùi caùch khaùc, coù doøng ñieän ñi qua diod theo chieàu töø P sang N.
• 3. Ñaëc tính kyõ thuaät • Treân maïch thí nghieäm nhö hình 5.8, ngöôøi ta o do ng ie n I qua diod va ie n a p ñ ø ñ ä D ø ñ ä ù V treân hai chaân P va N cu a diod. D ø û • Ñaàu tieân phaân cöïc thuaän diod roài taêng ie n a p V t 0V leân va khi treân diod ñ ä ù DC öø ø a t trò so ie n a p la V = V th mô i ñ ï á ñ ä ù ø D  ì ù baét ñaàu coù doøng ñieän qua diod.
• Ñieän aùp V goïi laø ñieän aùp theàm hay ñieän aùp ngöôõng vaø coù trò soá tuøy thuoäc chaát baùn daãn. • Thöïc nghieäm cho bieát: V = 0,5V 0,6V; V = 0,8V 0,9V(cha t Si) •   Dmax  á V =0,15V 0,2V;V = 0,4V 0,5V(cha t •   Dmax  á Ge)
• Moät soá taøi lieäu kyõ thuaät ghi laø: V = 0,6V (Si) vaø V = 0,2 (Ge) nhöng thöïc teá thì khi V nho hôn 0,5V (Si) hay 0,15V (Ge) la D û ø ñaõ coù doøng ñieän qua diod. Ñieàu naøy seõ ñöôïc phaân tích kyõ hôn trong giaùo trình “Maïch ñieän töû –Taäp 1”. V 
• Sau khi vöôït qua ñieän aùp theàm V thì doøng ñieän qua diod seõ taêng leân theo haøm soá muõ vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc: q = 1,6.10-19 coulomb(C) q .VD K .T V : ñieän aùp treân diod (V) I I (e 1) D D S K: haèng soá Boânzman vaø • Thay soá vaøo ta coù: K = 1,38.10-23J/k T: nhieät ñoä tuyeät ñoái (K) q 1,6 .10 19 I : doøng baõo hoøa nghòch (A)  39 S K . T 1,38 .10 23 . 298 250C = 298K (= 25 + 273)
K . T 1 25,7mV 26mV • hay: q 39  • Coâng thöùc treân ta coù theå vieát döôùi daïng V ôn gia n: D ñ û I I (e 26mV 1) D S VD Khi phaân c c thua n, V > V the 26mV >> 1 • öï ä D  ì neân VD I I . e 26mV D S VD e 26mV Khi phaân c c ng ô c, V < 0V th << 1 neân • öï ö ï D ì I I (I : do ng ie n baõo ho a nghòch) • D  S S ø ñ ä ø
• Khi phaân cöïc ngöôïc diod roài taêng ñieän aùp V t 0V leân theo trò so aâm ch co do ng DC öø á æ ù ø ie n r (hay do ng ie n baõo ho a nghòch) I ñ ä æ ø ñ ä ø S coù trò soá raát nhoû ñi qua diod. • Neáu taêng cao möùc ñieän aùp nghòch, ñeán moät trò soá khaù cao, doøng ñieän qua diod taêng leân raát lôùn seõ laøm hö diod. • Luùc ñoù, nhieàu electron ôû vuøng chung quanh moái noái bò böùt ra, ñaäp vaøo caùc electron laân caän taïo hieän töôïng thaùc ñoå laøm taêng maïnh doøng ñieän qua diod.
• Ñieän aùp ngöôïc ñuû ñeå taïo doøng ñieän ngöôïc lôùn qua diod phaûi lôùn hôn trò soá V (reverse: ng ô c). Rmax ö ï Lu c o , diod seõ bò a nh thu ng neân V • ù ñ ù ñ ù û Rmax coøn goïi laø ñieän aùp ñaùnh thuûng cuûa diod. Khi söû duïng diod phaûi ñaëc bieät chuù yù ñeán trò soá naøy.
• Ngoaøi ra diod coøn moät thoâng soá kyõ thua t quan tro ng kha c o la I ä ï ù ñ ù ø Fmax (forward: thuaän) laø doøng ñieän thuaän cöïc ñaïi. • Khi daãn ñieän, diod bò ñoát noùng bôûi coâng th c P = I .V . Ne u do ng I lô n hôn trò öù D D á ø D ù so I th diod seõ bò h do qua nhie t. á Fmax ì ö ù ä
• Nhö vaäy, moät diod coù caùc thoâng soá kyõ thuaät caàn bieát khi söû duïng laø: • - Chaát baùn daãn cheá taïo ñeå coù V vaø VDmax - Do ng ie n thua n c c a i I • ø ñ ä ä öï ñ ï Fmax - Do ng ie n baõo ho a nghòch I • ø ñ ä ø S - ie n a p nghòch c c a i V • Ñ ä ù öï ñ ï Rmax
Baûng tra caùc diod naén ñieän thoâng duïng. Maõ soá Chaát I I V Fmax S Rmax 1N4004 Si 1A 5A 500V 1N4007 Si 1A 5A 1000V 1N5408 Si 3A 5A 1000V
• 4. Ñieän trôû cuûa diod • Trong caùc saùch tra cöùu ñaëc tính kyõ thuaät cuûa diod ngöôøi ta khoâng cho trò soá ñieän trôû cuûa diod vì trò soá naøy thay ñoåi theo ñieän aùp phaân cöïc. • Ngöôøi ta phaân bieät hai loaïi ñieän trôû cuûa diod laø ñieän trôû moät chieàu vaø ñieän trôû ñoäng (ñieän trôû ñoái vôùi doøng ñieän xoay chieàu).
• a) Ñieän trôû moät chieàu: Ñieän trôû moät chieàu ôû moät ñieåm phaân • V c c cu a diod la Dt so cu a . TaV co : öï û ø æ á û R D ù I D I D D • Theo ñaëc tuyeán volt-ampere cuûa diod thì ôû traïng thaùi thuaän, nhöõng ñieåm phaân cöïc caøng cao thì ñieän trôû caøng nhoû vì ie n a p V thay o i ra t t nh ng do ng ñ ä ù D ñ å á í ö ø ñieän thay ñoåi raát lôùn.
• b) Ñieän trôû ñoäng: • Khi coù söï bieán thieân, ñieän aùp vaø doøng ñieän chung quanh ñieåm phaân cöïc thì ta coù theå tính ñieän trôû ñoäng theo coâng th c: V öù r D d I D Trong th c te ie n trô o ng ô c t nh • öï á 26ñ mVä û ñ ä ñö ï í theo coâng thr c: öùd  I (mA) D
• 5. Hình daùng – Caùch thöû diod • a) Hình daùng:
• b) Caùch thöû diod: • Coù theå duøng ohm keá ñeå xaùc ñònh diod coøn toát hay ñaõ hö. Ñaët maùy ño vaø diod nhö hình 5.11a vaø 5.11b. • Do trong ohm keá coù nguoàn DC laø pin 1,5V hay 3V neân nguoàn DC seõ phaân cöïc thuaän hay phaân cöïc ngöôïc diod. • Löu yù: cöïc döông vaø aâm cuûa pin noái ra ngoaøi ngöôïc vôùi ñaàu daây ño cuûa maùy ño (nhö hình veõ).
Chaát Ñieän trôû thuaän Ñieän trôû nghòch Si Vaøi k Voâ cöïc  Ge Vaøi traêm  Vaøi traêm k
• Keát quaû thöû diod theo baûng treân neáu duøng ohm keá thang ño R 100. • Moät diod coù ñieän trôû thuaän vaø ñieän trôû nghòch caøng caùch xa nhau caøng toát. • Moät diod khi ño coù ñieän trôû thuaän vaø ñieän trôû nghòch ñeàu baèng 0 laø diod bò noái taét, ngöôïc laïi neáu hai trò soá ñeàu baèng voâ cöïc ohm laø diod bò ñöùt.
• Keát quaû thöû diod theo baûng treân neáu duøng ohm keá thang ño R 100. • Moät diod coù ñieän trôû thuaän vaø ñieän trôû nghòch caøng caùch xa nhau caøng toát. • Moät diod khi ño coù ñieän trôû thuaän vaø ñieän trôû nghòch ñeàu baèng 0 laø diod bò noái taét, ngöôïc laïi neáu hai trò soá ñeàu baèng voâ cöïc ohm laø diod bò ñöùt.
IV. ÖÙNG DUÏNG CUÛA DIOD + + - D + + VL 220V V1 V RL 2 IL V2 + + t - - IL + + t VL + + t
• 1. Maïch naén ñieän baùn kyø • Taïo maïch ñieän nhö sô ñoà hình 5.12. Bieán theá T laø boä giaûm aùp ñoåi nguoàn xoay chieàu 220V xuoáng trò soá thích hôïp. • Khi cuoän thöù caáp cho ra baùn kyø döông thì diod D ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän, do ng ie n I qua ie n trô ta i R cuõng co ø ñ ä L ñ ä û û L ù trò soá bieán thieân theo baùn kyø döông cuûa nguo n V va cho ra ie n a p treân ta i V à 2 ø ñ ä ù û L da ng ba n ky d ông ga n ba ng V . ï ù ø ö à è 2
• Khi cuoän thöù caáp cho ra baùn kyø aâm thì diod D ñöôïc phaân cöïc ngöôïc neân khoâng daãn ñieän. Luùc ñoù, khoâng coù doøng ie n cha y qua diod neân I = 0 va V = 0. ñ ä ï L ø L Nh va y: do ng ie n qua ta i I va • ö ä ø ñ ä û L ø ie n a p ra treân ta i V ch co n la i co ñ ä ù û L æ ø ï ù baùn kyø döông, do ñoù, maïch ñieän ñöôïc goïi laø maïch naén ñieän moät baùn kyø. • Hình 5.12 laø sô ñoà maïch vaø ñöôøng bie u dieãn ie n a p V va do ng ta i I å ñ ä ù 2 ø ø û L va ie n a p ta i V theo thô i gian. ø ñ ä ù û L ø
• 2. Maïch naén ñieän chu kyø hay toaøn kyø • Trong maïch ñieän nhö sô ñoà hình 5.13, bieán aùp coù cuoän thöù caáp ba ñieåm, ñieåm giöõa chia cuoän thöù caáp ra hai phaàn ñeàu nhau. Khi ñieåm giöõa noái xuoáng ñieåm chung 0V (mass) thì ñieän aùp cuûa hai ñieåm A vaø B laø hai ñieän aùp ñaûo pha nhau. Khi A co ba n ky d ông, diod D ô c phaân • ù ù ø ö A ñö ï cöïc thuaän neân daãn ñieän vaø cho ra treân taûi do ng ie n I taêng theo ba n ky d ông. Lu c ø ñ ä L ù ø ö ù o , B co ba n ky aâm, diod D ô c phaân ñ ù ù ù ø B ñö ï cöïc ngöôïc neân ngöng daãn.
Khi A co ba n ky aâm, diod D ô c phaân • ù ù ø A ñö ï cöïc ngöôïc neân ngöng daãn. Luùc ñoù, B coù ba n ky d ông diod D ô c phaân c c ù ø ö B ñö ï öï thuaän neân daãn ñieän vaø cho ra treân taûi do ng ie n I taêng theo ba n ky d ông. ø ñ ä L ù ø ö • Nhö vaäy, hai ñieän aùp taïi A vaø B laø hai ie n a p a o pha nhau neân hai diod D va ñ ä ù ñ û A ø D seõ luaân phieân daãn ie n va cho ra treân B ñ ä ø taûi nhöng baùn kyø döông lieân tuïc. Hình 5.13 laø sô ñoà maïch, ñöôøng bieåu dieãn ie n a p V V , do ng ie n ta i I va ñ ä ù A – B ø ñ ä û L ø ie n a p treân ta i V theo thô i gian. ñ ä ù û L ø
III. CAÙC LOAÏI DIOD KHAÙC • Loaïi diod thoâng duïng nhaát laø diod naén ñieän (hay coøn goïi laø diod chænh löu) ñöôïc duøng trong hai maïch öùng duïng trong muïc 5.3. Ngoaøi ra coøn coù caùc loaïi khaùc cuõng raát phoå bieán. • 1. Diod Zener • a) Caáu taïo: • Diod Zener coù caáu taïo gioáng nhö diod thöôøng nhöng caùc chaát baùn daãn ñöôïc pha taïp chaát vôùi tæ leä cao hôn diod thöôøng. Diod Zener thöôøng laø loaïi silicium.
• 1. Diod Zener • b) Ñaëc tính: V 
• 1. Diod Zener • - Traïng thaùi phaân cöïc thuaän: Diod Zener coù ñaëc tính gioáng nhö diod naén ñieän thoâng thöôøng. • - Traïng thaùi phaân cöïc ngöôïc do pha taïp chaát vôùi tæ leä cao neân ñieän aùp nghòch V co trò so tha p hôn diod na n ie n Rmax ù á á é ñ ä go i la ie n a p Zener V . Th du : 5V-6V- ï ø ñ ä ù Z í ï 8V-9V-12V-15V khi phaân cöïc ngöôïc ñeán trò so V th do ng ie n taêng ma ie n a p á Z ì ø ñ ä ø ñ ä ù khoâng taêng.
• 1. Diod Zener • c) ÖÙng duïng: maïch oån aùp • Diod Zener ñöôïc duøng laøm linh kieän oån ñònh ñieän aùp trong caùc maïch coù ñieän aùp nguoàn thay ñoåi. • Trong maïch oån aùp ñôn giaûn hình 5.15 thì ie n a p ra treân ta i V = V la mo t trò ñ ä ù û L Z ø ä soá khoâng ñoåi trong khi ñieän aùp nguoàn cung ca p V thay o i. á DC ñ å ie u kie n: V = (1,5 2) V • Ñ à ä DC  0
• 1. Diod Zener R I VZ = VL I IL + Z V R DC - Z L
• 2. Diod quang (photo diod) • a) Caáu taïo: • Diod quang coù caáu taïo gioáng nhö diod 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.
• b) Ñaëc tính:
• Moái noái P-N phaân cöïc nghòch khi ñöôïc chieáu saùng vaøo maïch tieáp giaùp seõ phaùt sinh haït taûi thieåu soá qua moái noái vaø doøng ñieän bieán ñoåi moät caùch tuyeán tính vôùi cöôøng ñoä aùnh saùng (lux) chieáu vaøo noù. • Trò soá ñieän trôû cuûa photo diod trong tröôøng hôïp ñöôïc chieáu saùng vaø bò che toái. - Khi bò che to i: R = voâ c c ohm; R • á nghòch öï thuaän : raát lôùn - Khi chie u sa ng: R = 10k 100k ; • á ù nghòch    R = vaøi traêm ohm
• 3. Diod phaùt quang Led (Light Emittting Diod) • Thoâng thöôøng doøng ñieän ñi qua vaät daãn ñieän seõ sinh ra naêng löôïng döôùi daïng nhieät. ÔÛ moät soá chaát baùn daãn ñaëc bieät nhö (GaAs) khi coù doøng ñieän ñi qua thì coù hieän töôïng böùc xaï quang (phaùt ra aùnh saùng). • Tuøy theo chaát baùn daãn maø aùnh saùng phaùt ra coù maøu khaùc nhau. Döïa vaøo tính chaát naøy ngöôøi ta cheá taïo ra caùc loaïi Led coù maøu khaùc nhau.
- Phaân c c thua n: V = 1,4V 1,8V (Led o ) • öï ä D  ñ û V = 2V 2,5V (Led va ng) • D  ø V = 2V 2,8V (Led xanh • D  laù) I = 5mA 20mA (th ô ng cho n 10mA) • D  ö ø ï 1k
CHƯƠNG 6:LINH KIỆN QUANG NGUYỄN KIỀU TAM
1 Điện trở quang (photo Resistor) • Quang điện trở thường được chế tạo từ chất sunfua Catmi trên đế cách điện
TÍNH CHẤT • Quang trở có trị số lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ chiếu sáng vào nó, độ chiếu sáng càng • mạnh thì điện trở có trị số càng nhỏ và ngược lại. • Điện trở quang khi bị che tối khoảng vài trăm KΩ đến vài MΩ. Điện trở quang khi dược chiếu sáng khoảng vài trăm đến vài K Ω. • ứng dụng trong các mạch tự động điều khiển bằng ánh sáng.
.2 Diode cảm quang
TÍNH CHẤT • Diode cấu tạo như diode thường nhưng vỏ bọc các điện có một phần là kính hay thủy tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngoài vào tiếp giáp PN.
Đặc tính • Tiếp giáp PN phân cực ngược khi được chiếu sáng tiếp giáp sẽ phát sinh ra các hạt thiểu số qua mối nối và dòng điện bién đổi một cách tuyến tính với cường độ ánh sáng (lux) chiếu vào nó. • Trị số điện trở của diode quang trong trường hợp được chiếu sáng và bị che tối. • Khi bị che tối Rng = Ω∞
HÌNH VẼ
3 Diode phát quang LED ( Light Emitting diode) • Led phân cực thuận cao hơn diode thường nhưng điện áp phân cực ngược lại nhỏ hơn. Ud = 1.4 - 1.8 V (led đỏ) • Ud = 2 - 2.5 V (led vàng) • Ud = 2 - 2.8 V (led xanh lá) • Dòng Id của led thường 5 - 10mA
.4 Tranzistor quang (photo tranzistor)
TÍNH CHẤT • Tranzistor có cấu tạo như tranzistor bình thường nhưng khác ở chỗ cực B để hở cho ánh sáng chiếu qua.
5 Linh kiện ghép nối quang học • Các thông số kỹ thuật của bộ ghép nối quang học. • - Thời gian chuyển mạch của bộ kết nối quang học cỡ µs • - Thế phân cách là một chiều cực đại cho phép nối vào và nối ra (cỡ hàng KV). • - Điện trở và điện dung phân cách (0.1 - 1pF) có thể sinh ra dòng dò cho phép khi thế • vào và ra có giá trị nào đó.
Các bộ ghép nối quang học • - Bộ ghép nối quang học Diode - Diode • - Bộ ghép nối quang học Diode - tranzistor • - Bộ ghép nối quang học Diode - tranzistor darlington • - Bộ ghép nối quang học Diode - diode tranzistor •