🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình linh kiện điện tử và vi mạch điện tử Ebooks Nhóm Zalo DẠI H Ọ C Q U Ố C G IA TH À N H P H Ố H Ò C H Í M IN H T R Ư Ở N G Đ Ạ I H Ọ C C Ổ N G N G H Ệ T H Ô N G T IN T S . L Ê M Ạ N H GIÁO T R ÌN H LĨNH KIỆN ĐIỆN TỬ & VI MẠCH ĐIỆN TỬ D Ạ I H Ọ C Q U Ó C G IA T H À N H P H Ố H Ò C H Í M IN H T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C C Ô N G N G H Ệ T H Ô N G T I N T S . L Ê M Ạ N H GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ & VI MẠCH ĐIỆN TỬ Giáo trinh nh xuAt bàn ........... I IN H K £ n D IF N T Ử OẠJ HỌC o u ô c QIA THÀNH PHÔ Hồ CHÍ MINH • * 7 Khu phổ 6, Phường Unh Trung, Quin Thủ ĐÚC. TP Hố Chi Minh & VI MẠCH ĐIẸN TƯ số 3. Công trường Quốc lé, Quận 3, TP HÒ Chi Minh Li Mfflh DT 38230171 • 38226227-38230172 Fax: 38239172 E-mail: ymflpOvm/Kmedu.yn PHÓNG PHÁT HÀNH Số 3, Cổng trường Quốc lé, Ouộn 3, TP HÒ Chí Minh »**AbénĐHO&HCMv*tfc0*0Í< ĐT 38230170 - 0982920509 • 0913943466 licltnkii^ữbAnquyAn* Fax 38230172 - Webiite: WWW nxMhqghcm edu vn Copyrựí 0 by VNU+CM PuMrtig far/oopartwihp Chịu tríơi ntuịm xuit bén HrỢMmnnơ NGUYÉN HOÀNO DŨNG Chịu Oách nhiẠm nộl ơung NGUYỀN HOÀNG DONG Tồ chức bin thèo vi ctịu ưáctì nhiộm VẾtác quyén Xuit bin nỉm 2014 TỊWƠỊ^WOflHQWÍiẽlH(ỉiÓTIH Bén Up # số lượng 500 cuốn, Khổ 145*205 cm, PHẠM ANH Tú ĐKKHX8 lố 1660-20130® Sứa bin In »«€HQGTPHCM, THỨVDƯONG OuyểltSrti XBIỐ22AOĐ cùiNXBOHQG-HCM. J mt»CỏngVTNHH ÙnhbỂỵUa In ỉ bao bi Hưng Phú TRUNQHẬU Đfc-1«2Afl-KP1A-PAiPhú TX Thuận An - ữnh Duơng Nộp lưu cNỈv thing 11£014 Kp ANHTEY L Ờ I N Ớ I Đ À U G iá o trìn h ỈÀ nh k iệ n đ iệ n tử và vi m ạ c h đ iệ ti t ử là m ột m ôn học c ơ s ở c h o c á c sin h viôn đại h ụ c và c a o đáng ngành Đ iện lử v iền thông. C ác chuyên ngành M ụng và Truyền thông, K ỹ thuật m áy tính của N gành C ôn g nghộ thông tín cũ n g rất cần kiến thức c ơ s ở này. N ội d ung giá o trình đ ư ợ c biôn soạn lh c« tính ihần ngân g ọ n , d ễ hiẻu. C ác kicn thức trong toàn b ộ g iá o trình c ó m ối liên h ệ lo g ic chật c h ỉ. T u y vậy, giá o trình cũ n g ch i là m ột phần trong n ội d u n g củ a ch u y ên ngành đào lạo, ch o nôn nguởi d ạ y , n gư òi h ọ c cần Iham kh ảo th êm cá c giáo Irình c ó liên quan đ ố i vớ i ngành h ọc đ ể v iệ c sử d ụ n g g iá o trình c ó hiệu quả hơn. Khi biên so ạ n g iá o trình, c h ú n g tâi d ã c ố g ắ n g c ậ p nhật những k iến (hức m ớ i c ố liê n qu an đ ến m ôn h ọ c và p h ù h ợ p v ớ i đ ố i tượng sử d ụ n g cũ n g n h ư c ổ g ắ n g gán nh ữ n g n ội d u n g lý th u v é t v ớ i những vấn đ ẻ (hực lế th ư ở n g g ặ p (ron g sản xuất, đ ờ i s ổ n g đ ẻ g iá o trình c l tính (hực liỗn c a o . T ro n g g iá o trình n à y , c h ú n g tối g iớ i th iệu n h ic i h ình vS c á c lin h k iện đ iộn (ử trong th ự c tế, đ iể u n à y g iú p bạn đọc làm q u en v ớ i c á c lin h k iện khi g ậ p tron g kh i là m v iệ c . C u ố i giác trình c h ú n g (ôi c u n g c u n g cấ p c h o b ạn d ọ c và c á c sin h v iê n cát lliiếl bị v i m ạ ch th ô n g d ụ n g . N ^i d u n g c ù a g iá o trình đ ư ợ c biên soạn g ồ m 7 ch ư ơ n g: C h ư ơ n g 1: C ơ s ở vật lý củ a vật liệu linh k iện đ iện từ. Tronj ch ư ơ n g này SÕ c u n g cấ p cá c kiến thức v ỉ đ ộ c Unh vật lý v à h ó a họ< các vậi liệu cá ch đ iên , d ẫn điộn, bán dần v à vật liộu từ , trên c ơ sở sẽ c ó cá c cách tính (oán cá c th ôn g số , g iá trị củ a c á c lin h kiẬn đ iện ti thụ dộn g. C h ư tm g 2: C á c linh k iện đ iện tử thụ d ộ n g . T ừ c á c vật liệu c ầ d diên, dẫn diộn, vật liộu từ, tài liộu s ỉ c u n g c ể p c á c k iến th ú c v è c ế linh Jciộn điộn tử như d iện trở, tụ d iện , cu ộ n c i m v à b iến áp. G iá o ỉrinl mạch điện khi lắp các linh kiện trên (rong các mạch điện thông Ihưòiìg, ncu lên một vài ứng dụng chính của các linh kiện lliụ động này. Trong chương này cũng cung cấp cho các sinh viên các hĩnh vẽ cụ thể và các ứng dụng của linh kiện thụ động trong mạch điện tử. Cuối chương sẽ các các câu hỏi và bài tập cho sinh viên ôn lộp và làm quen với các tính toán giá trị linh kiện thụ động trong các mạch điện lử thõng dụng. Chinm g 3: Các đặc điểm linh kiện bán dẫn. Với các chất bán dẫn, đặc tính vặt lý và hóa học đã ncu trong chương 1, Trong chương này, chúng tôi cung cấp các đặc điểm các lóp tiếp xúc P-N vả N-P. các phân cực thuận và nghịch trong chất bán dẫn, cách lạo ra dòng điện qua các lớp tiếp xúc này. Chúng tôi giới thiệu đặc tuyến Volt - Amper để khảo sác các đèn transistor trong mạch điện tử dùng các linh kiện chủ động (Diot, Transitor các loại, Thyristor, Triac, Diac,...) Đây là các linh kiện chủ động trong cdc mạch điện tử, trong các linh kiện này còn có các đèn điện tử, nhưng do trong thời đại vi mạch và trong ihực tế cũng chi các chuyên ngành hẹp mới sừ dụng, nên trong giáo trình chi cung cắp các linh kiện bán dẫn ... C hương 4: Diot bán dản. Tài liệu sẽ cung cấp các đặc tính kỹ iW)ật, các cách ghép nối và các ứng dụng của D IOT thông thường và các D lO Iđ ặc biệt (DIOTTunel, DIOTZener, DIOT Shotky,...) Chương 5: Transitor lưỡng cực (Bipolar Junction Transitor, BJT), tài liệu cung cấp các kiến thức căn bản của loại transitor Ihông dụng nhất trong các loại Iransitor. Các tính chất ngắt, bão hòa và khuếch đại của loại ưansitor này. Các cách ghép nôi trong thực tế và đặc tuyến Volt - Amper của ưansitorTiày. Chương 6: Transilor trường (Field Efeict Transitor, FET) tiếp xúc và loại MOSFET, FET hoại động dựa trên sự điều khiển độ dẫn điện cùa phiến bán dẫn bẳng điện trưởng ngoài. FET chi sử dụng một loại hạt dẫn (hạt đa sô: điện lử hoặc lỗ) ncn ihuộc loại đơn tính (unipolar). Loại Transitor này sẽ có các ứng dụng cụ thể trong thực tế. C hirong 7: Transistor trường đcm tiếp giáp (Uni Junction Transitor UJT) và loại transistor đặc biệt khác. Chương này sẽ mô tả các loại UJT, các sơ đồ sẽ cung cấp các chiêu dòng điện của các loại UJT trong thực tế, trong chương này sẽ cung câp các loại t r a n s i s t o r đặc biệt (TH YR ISTO R , T R IA C và D lAC). Cuối chương sẽ các các câu hỏi và bài tập cho sinh viên ôn tập, vẽ các đặc tuyến điên áp và tính toán giá trị dòng điện, điện áp trong các mạch điện tử thông dụng khi có các loại Transitor. Tài liệu cũng cung cấp các hình vẽ các linh kiện chủ động hay gặp ưong thực tế. P h ần phụ lục chúng tôi cung cấp các mạch IC số đơn giản như TTL, M OSFE, CM OS và các m ạch tổ hợp thông dụng, đơn giản. Trong quá trình sừ dụng, tùy theo yêu cầu cụ thể có thể điều chinh số tiết trong mồi chương. Trong quá trình biên soạn giáo trình này, chúng tôi không đề ra nội dung thực tập của từng chương, vì trong thiết bị phục vụ cho thực tập cùa các trường không đồng nhất. G iáo trình được biên soạn cho đối tượng là sinh viên các trường đại học, nó cũng là tài liệu tham khảo bô ích cho sinh viên kỹ thuật cũng như kỹ thuật viên đang làm việc ở các cơ sờ kinh tế nhiều lĩnh vực khác nhau. Giáo trình đã được giảng cho sinh viên Khoa Kỹ thuật máy tính và Khoa M ạng và Truyền thônạ của Trường Đại học Công nghệ thông tin thuộc Đại học Q uôc gia Hô C hí Minh. Chúng tôi xin cảm ơn tập thể g iảnẹ viên hai Khoa trên và K ỹ su Nguyễn Quang Minh đã đóng góp nhiều ý kiến trong quá trình biên soạn. Chúng tôi cũng tham khảo nhiều giáo trình điện tử của trang Web Bộ G iáo dục và Đào tạo để cập nhật các kiên thức mới nhất ve môn học c ơ sờ nàỵ. Mặc dù đã cố găng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi khiếm khuyết, nên chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người sử dụng để lần tái bàn được hoàn chinh hcm. T Ắ C G IÃ (Mail: ntanhle@ uù,edu.vn) MỤC LỤC CHƯƠNG I . C ơ SỞ VẶT LÝ CỦA VẬT LIỆU LINH K I$ N ----------- 1 1.1. Chai cách điện (chất điện môi).................................................................... * / ./ ./ . Dinh nghĩa.............................................................................................. 1 1.1.2. Các từĩh chắl cùa chai điện ..................................................................* 1.1.3. Phản loạt và ừng dtmg.......................................................................... 3 1.2. C hii bán dàn...................... .........................................................................* l.íl.D ự th nglùaváđậc lính.................................................................... 4 ì.2.2. Chat bán dẫn thuán tíúềt Si và C e (Bán dẫn I ■ Integrity)............ 5 1.2.3. Chat bán dẫn thuần có plta tạp chất (Bán dẫn I - Integrity)..........7 1.2.4. Chat bán dẫn loại p (Positive)..........................................................."ỉ 1.3. Chất dẫn điện...............................................................................................9 1.3.1. Định nghĩa............................................................................................. 9 1.3.2. Dặc tính của chất dẫn điện................................................................10 1.3.3. Phân loai và ứng dung........................................................................10 I 4 V ặtlicu tù..................—.......— ......... ..........................................lí , '1.4 I. Đựìh nghía...............................—......................................................11 1.42. Ọác tinh chất cùa vật liệu từ...............................................................11 Ị.4.3. Phán loại và úng dụng........................................................................13 1.5. Cáu hỏi ôn tập......................................................................................... 14 CHƯƠNG II. LINH KIỆN^ĐIỆN T Ử TH Ụ ĐỘNG—______________15 2.1. Điện trỡ.................................................................................................... 15 2.1.1. Dịnh nghĩa, ký hiệu............................................................................ 15 2.1.2. Các tham so kỹ thuật chủ yếu._____ .............................................. 17 2.1.3. Cách ghép điện Irở..............................................................................19 2.1.4. Nhận biết điện trở iheo mã ghi Irén ihán....................................... 20 2.1.5. Phân loại và úng dụng......................................................................22 2.2.1. Cấu lạo và ký liiệu..................................................................................31 2.2.2. Dậc tính cùa lụ điện..............................................................................32 2.2.3. Các tliain số cliínli của tụ điện............................................................ 36 2.2.4. Các gliép tụ điện....................................................................................41 2.2.5. Nhận biết tụ điện tlieo m ã trén tlứui...................................................42 2.2.6. Phán lọai và ứng dụng.........................................................................46 2.3. Cuộn câm ....................................................................................................“53 2.3.1. Cấu tạo và ký hiệu.................................................................................53 • 2.3.2. Đậc tính của cuộn cám ..................................................••.............58 2.3.3. Các lluun số cliủ yếu của cuộn cảm...................................................62 2.3.4. Cách ghép cuộn dây.............................................................................63 2.3.5. Phán loại và ứng dụng........................................................................ 64 2.4. Bicnáp.........................................................................................................t à 2.4.1. Cấu lạo và ký hiệu................................................................................ 65 2.4.2. Nguyên lý làm việc và đặc lính kỹ tliuật..........................................66 2.4.3. Pltân b ạ i và úng dụng............................................................ ............76 2.5. Cảu hỏi ôn tập........................................................................... ......... — .77 CHƯƠNG HL CÁC ĐẶC ĐIẾM LINH KIỆN BÁN D ẢN________ » 3 .1. Lớp tiếp xúc P-N ( P-N JINCTION)......................................................80 3.2,. Lớp tiếp xúc P-N với phân cực ngược................................................ .85 3.3. Lớp liếp xúc P-N với phán cực thuận------------------------------------- 86 3.4. Đặc tính cùa liếp xúc P-N........................... .......................................... 86 3.5. Đặc tuyến Von-Ampe của tiếp xúc P-N................................................88 CHƯƠNG IV. ĐIÓT BÁN DẢN(DIODE -D )_____________________99 4 .1. Cấu tạo và ký hiệu............................................................ ...... ..................90 4.2. Nguyên lý làm viộc và đặc luyến Vôn-Ampe của díổL__________90 4.3. Các (ham số và sơ đổ tưcmg đương của điốt bán d ẫ n .___________ 9 5 4.4. Phán loại và ứng dụn g .............................................. ............................... 97 v8 CHƯƠNG V. TRANSISTOR LƯỠNG c ự c (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR ■ BJT)........ 116 5.1. Cấu tạo và ký hiệu......................................................................................116 5.2. Nguyên lý làm việc và tính chất khuếch đại của B JT........................117 5.3. Chế độ làm việc của B JT..........................................................................*20 5.4. Cách m ic BJT.............................................................................................135 5.5. Đặc tuyến Vôn-Ampe cùa B JT ..............................................................137 5.6. Đặc ưnh tẩn số của B JT............................................................................138 5.7. Các tham sổ giới hạn của B JT................................................................ 139 5.8. Phân cvc cho BJT ........................................................................ ........Ì55 5.9. Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh....................................................168 5.10. Phân loại và ứng d ụ n g ............................................................................169 CHƯƠNG VL TRANSISTOR TRƯỜNG (FIELD EFECT TRANSITOR FE T )------- --------------------------------------171 6 .1. Transistor trường tiếp xúc P-N (JFET)..................................................171 6.2. Transistor trường loại M OSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)................................................................................ 187 6.3. Đặc điểm chung của FET so với B JT ...................................................197 GỊHƯƠNG VII. TRANSISTOR TIẾP GIÁP (UNI JUNCTION TRANSISTOR UJT) VÀ CÁC LOẠI TRANSISTOR ĐẶC BIỆT_______________________ 198 7.1. UJT........................................................ ...................... ...............................198 7.1.1. cáu lạo và ký h iệ u ...............................................................................198 7.1.2. Nguyên lý làm việc và đặc tuyển VÔIĨ - Ampe................................199 7.1.3. Thông số kỹ thuật cùa UJT. .*...........................................................202 7.1.4. ử ng dụng của UJT............................. v ,............................................204 ' 1 2 . THYRISTOR-SCR (Silicon C ontroled R ectifier).............................205 7.2.1. Cấu tạo................................................................................................ 205 7.2.2. Nguyên lý làm việc............................................................................. 206 7.2.3. Đ ặc tuyền Vun-Ampc của Tliyristo............................................. 213 viii 7.2.4. Tliam số cùa Thyristo......................................................................215 7.2.5. M ột inig dụng cùa Tìiyristo: Mạch báo động........ ................... 216 7.3. TR IA C ..................................................................................................... 216 7.3.1. Cấu tạ o ................................................................................................ 216 7.3.2. Nguyên lý làm việc.............................................................................219 7.3.3. Đ ặc luyến Vôn-Ampe cùa T rìac .....................................................220 7.3.4. Các cách kíclt Triac..................V...................................................... 220 7.3.5. ứ n g dụng của T riac............................................................................. 220 7.4 D I A c l ................................................................................................. 221 7.4.1.c ấ u tạ o .......................................................................................................... :---------7.4.2. Nguyên lý làm việc.................................................................223 7.4.3. Đ ặc tuyến Vôn-Ampe của D ia c ..................................................... 223 a u hỏi ôn tập chương III, IV, V , VI, v n ________________________ 224 Phụ lục: S ơ đồ các m ạch IC đ ơ n giản. ...................................................233 TÀI LIỆU THAM K H Ả O _______________________________________242 ix Chuxyng I c ơ S Ở VẠT LÝ CỦA VẠT LIỆU LINH KIỆN 1.1. C H Ấ T C Á C H Đ IỆ N (C H Ấ T Đ IỆ N M Ô I) 1.1.1. Đ ịn h n g h ĩa C hất cách điện là các chất c ó cấu lạo nguyên tử vòng ngoài cùng đã đii số đ iện tử tổi đa hay gần đủ số tối đ a nên rất ít khả năng tạo ra điện tử tự do. 1.1.2. C á c tín h c h ấ t c ủ a c h ấ t đ iện m ôi / . ỉ ỉ ẳ n g số điện m ô i (É): Đ ặc trư ng c h o k hả năng cách điện của vật liệu cách điện; e c ủ a vật liệu c àn g lớn thì đ ộ c ách d iện của vật liệu càng lớn. e c àng lớn thì điện dung c ủ a tụ đ iện c àn g lớn. Đ iện d un g của tụ đ iện đ ư ợ c xác đ ịn h theo công thức: C = £ Ỉ (1-1-1) T rong đó: £ - h ằng sổ đ iện môi s - diện tích bản cự c (m2) d - bề d ày lớp điện m ôi (m ) Hang số đ iện m ôi c ủ a m ột số c hất cách đ iện : K hông k h í k h ô : 1 G ốm 5,5 Paraíĩn 2 M ica 6-7 Polistiron 2,5 AI2O 3 9-10 G iấy tụ đ iện 4-5 S ứ 12-150 ơ tần số giới hạn, e bắt đầu giảm ; V à ở tần số rất cao thì e giảm tới tri số điện m ôi trung tính. e cũ n g phụ thuộc vào nhiệt độ, đại lư ợng ch i sự biến đổi tư ơng đôi c ủ a e khi nhiệt đ ộ thay đ ổi l°c g ọi là “H ệ s ố n h iệ t đ iện m ô i”. 1 2. Ton hao điện m ôi (íg S): L à sự tổn hao năng lượng điện trong chất điện môi khi chịu tác dụng của điện áp xoay chiều. Thực tế các chất cách điện đều có tôn hao điện m ôi, vì vậy góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện xoay chiều đặt vào chất điện môi luôn nhỏ hơn 90°. Hiệu số giữa góc 90° và góc lệch pha gọi là “G óc ton h ao ổ N guời ta dùng " tg S ' để đặc tnm g cho sự tốn hao điện môi.Công suất dòng điện xoay chiều tổn hao ưong chất điện môi được u'nh theo công thức: P.1AC = ITxoCtgS Vì vậy, tgỗ càng nhỏ chù chất đ iện m ôi càng tốt.(vào khoáng phần ngàn đến phần mười ngàn đơn vị). 3. Đ iện á p đ ánh th ũ n g (ư đ ) - Đ ộ bền điện m ôi h a y cirờng đ ộ điện trư ờ ng đ ánh th ủ n g (E s) Tăng điện áp đặt vào chất đ iện m ôi khi đ ạt đến m ột trị số nào đó, chất điện môi sẽ bị đánh thủng. Lúc này điện trở cách điện của chất điện m ôi giảm nhanh đen không và gây ngắn mạch. N eu công suất của nguồn điện đặt vào khá lớn thì tại chỗ bị đánh thủng phát sinh hồ quang và bị cháy. .y Đ iện áp đánh thùng chất đ iện m ôi nói trên gọi là " Điện áp đánh 'íhủịig V À '- Điện áp đánh, thùng phụ thuộc vào loại vật liệu và bẻ dày của vật-ỉiệu điện môi. Khi sử dụng vật liệu đ iện môi phải cho làm việc ờ điện áp thấp hơn điện áp đánh thùng UđL Ti số giữa điện áp đánh thủng U a và chiều dày vật liệu điện môi gọi là “ Đ ộ bển điện m ôi ị hay “ Cường độ điện tnrờng đánh thủng Eđ," (đơn vị là kV/mm). 4. Đ iện trở cách điện: Đ ặc tnrftg cho khả năng ngăn không cho dòng điện mội chiều rò qua chât điện m ôi. C hất đ iện môi có đ iện trở cách đ iện càng lớn càng tót. N gười ta phân b iệ t: • Suất điện trở khối p ,(đ ơ n vị Q cm ): Đặc trung cho khả nàngngăn dòng điện một chiêu xuyên qua bê dày hoặc xuyên qua toàn bộ thể uch c ủa chất điện môi. 2 • Suấĩ điện trở m ặt Pi (đcni vị í ỉ CI1I ): Đặc trưng cho khả năng noãn dòng điện m ột chiểu chạy trẽn bề m ặt của chấl điện mỏi. 1.1-3. P h â n loại và ứ ng d ụng 1. Theo trạng th á i vật lý: Vặt liệu cách điện (V LC Đ , chất cách điện) có thể ở thếklú , th ế lỏng và tlìể rắn. V L C Đ thể rắn c ó các nhóm: cứng, đàn hồi, có sợi, băng, m àng m ỏng.G iữa the ran và lòng còn có thế trung gian, gọi ià tlie Iiiềm nhão ohư: vật liệu c ó tính bôi trơn, các loại sơn tâm. 2. T heo th à n h p h ầ n lioá h ọc: G ồm V LC Đ hữu c ơ và vô cơ. a) VLCĐ liữu cơ: C hia làm hai nhóm , nlìóni có nguồn g ốc thiên nhiên như: vải, sợi, giấy, sơn vecni, bitum , cao su, xenluloit, phip, lụ a ,... Nhóm nliân tạo, thường gọi là nlụra lĩliân tạo, gồm : nhựa phênol, nhựa amino, nhựa polieste, nhựa êpoxy, xilicon, polyetylen, vinyl. b) VLCD vô cơ: G ồm các chất khí, các chất lỏng không cháy, các loại vật liệu rắn như: sứ , gốm , thuỷ tinh, m ica, am iăng. 3. Theo tín h ch ịu n h iệt: Đ ây là sự p hân loại rất cơ bản. K hi chọn VLCĐ, đẩu tiên phải biết vật liệu có tính chịu nhiệt ở cấp nào (nhiệt độ làm việc lớn nhất m à vật liệu có thể chịu đựng đ ược). C ác cấp chịu nhiệt c ùa V LC Đ xem bảng 1.1 B àn g 1.1. C ấp chịu nhiệt c ùa vật liệu cách điện. Cấp Cách điện Nhiệt độ cho phép (°QC ác vật liệu cách điện chủ yếu Y 90Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, §ỗ và các vật liệu tương tự không tam nhựa. Các loại nhựa polyetylen, polisũron, PVC, anilin, cacbamit. A 105Giấy, vải sợi, lụa trong dầu. Nhựa polieste, cao su nhân tạo, các loại sơn cách diện có dầu làm khô. 3 E 120 B 130 Nhựa trăng polivinylphocman, poliamit, epoxi.Bakelit giây. Nhựa poliamit, nhựa phenolphurphurol, nhựa melaminphocmandehit có độn xenlulo. Vải tầm poliamit. Nhựa policste, amiãng, mica, thủy tinh có chất độn. Sơn cíich điện có dầu làm khô, dùng các bộ phận không tiếp xúc với không khí. Sơn alkit. Sơn từ nhựa phenol. Các loại sản phẩm mica. Nhựa phenolphurphurol, nhựa epoxi, sợi thủy tinh, nhựa melaminphocmandehit có chât độn. F 155 Sợi amiãng, sợi thúy tinh có chât kết dính. H 180 Silicon, sợi thủy linh, mica có chắt kết dính. c >180 Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ Politetraflotilen. rà. CHÁT BÁN DẢN 1.2.1. Định nghĩa và đặc tính 1. Dinh nghĩa: Chất bán dẫn là các chất raà cấu tạo nguyên tử ờ vòng ngoài cùng có 4 electron. 2. Đặc tính của chất bán dẫn a) Điện trở suất (p) Hai chất bán dẫn thông dụng là Silicium (Si) và Germanium (Ge), có điện trở suất ỉà: p si= 10l4í2mm2/m pGc= 8.9.1012 Qmm2/m p cùa chất bán dần rất lớn hơn p cùa chất dẫn điện (Pcu= 1,7.10“* QnunVm), nhưng rất nliỏ hơn p cùa chất cách điện, (Pihuỷ linh = 10l8Qmm2/m). b) Ánh hưởng cùa nhiệt độ Điện ưở của chất bán dẫn thay đổi rất lớn theo nhiệt độ. Nhiệt độ càn" tăng (hì điện trở của chất bán dẫn càng giảm lớn. Dựa vào tính chất này, người ta chế tạo ra điện trở nhiệt (Thermistor) là điện trở có trị số thay đồi theo nhiệt độ. c) Ảnh hưởng của cưàng độ chiêu sáng Điện trờ cùa chất bán dẩn thay đổi khi cường độ chiếu sáng vào nó thay đổi. Cường dộ chiếu sáng càng tăng, điện trở của chất bán dẫn càng giảm lớn; Cường dộ chiếu sáng càng giảm (đặt trong vỏ kín), điện trở của chất bán dẫn có trị số rất lớn. Dựa vào tính chất này, người ta chế tạo ra quang trở (Pholoresistor) là điện trờ có trị số thay đổi theo cường độ chiếu sáng. (ì) Anh hướng cùa độ thuần khiết Khối bán dẫn thuần khiết có điện trở rất lớn, nếu pha thêm vào một ít tạp chất thích hợp với tỳ lệ rất nhỏ (tạp chất Asenic hay Indium vào chắt bán dẫn Ge, hoặc tạp chất Phosphore hay Bore vào chất bán dẫn S i) thì điện trở cùa chất bán dần sẽ giảm. T ỳ lệ pha tạp chất càng cao ựiì điện trờ càng giảm nhỏ. Dựa vào tính chất này, người ta chế tạo ra các linh kiện bán dẫn như: diod, transistor, thyristor,... 1.2.2. C hất b án d ẫn th u ầ n k hiết Si và G e (Bán d ẫ n i - Integrity) Chất bán dẫn thuần khiết là chất bán dẫn có cấu tạo đồng nhất một loai nguyên tử bán dẫn (hoặc S i, hoặc Ge), không bị pha hoặc lẫn một tỷ lệ nhỏ tạp chât thích hợp nào có khả năng tạo ra các hạt dẫn (<điện lử hoặc lỗ) trong khối bán dần. 5 H ình 1.1. Cấu tạo nguyên tử của chất bán dẫn Si và Ge. Xét cấu tạo nguyên tử của Si và Ge: Nguyên tử Si có 14 điện tử (electron) xoay quanh hạt nhân và xếp thành 3 lớp. Nguyên tử Ge có 32 điện tử xoay quanh hạt nhân và xếp thành 4 lớp (hình 1.1). Chúng có đặc điểm chung là: So điện tứ trên lớp ngoài cùng bằng nhau là 4 điện tử (hoá trị 4). Khi xét sự liên kết giữa các nguyên tử, người ta chi xét đến lớp điện từ ngoài cùng. Trong khối bán dẫn thuần khiết, các nguyên tử gần nhau (ở lớp ngoài cùng) sẽ liên kết vói nhau theo kiểu cộng hoá trị. Bốn điện tư cùa mỏi nguyên từ sẽ liên kết với 4 điện tử của nguyên tử xung quanh tạo thành 4 mối liên kết hoá trị làm cho các điện từ liên kết chặt chẽ với nhau. Sự liên kết này làm cho lớp vỏ nẹpài cùng đủ số điện tử tối đa (8 điện tử). Do đó, lóp ngoài trở thành bén vững, ít có khả nảng nhận thêm hoặc mất điện từ (hình 1.2).Trong trạng thái này, chất bán dẫn thuần khiết không có điện tích tự do và không dẫn điện (có điện trở rất lớn). 1.23. C h ấ t b án d ẫ n cliuần có p h a tạ p ch ất (B án d ẫ n i - In te g rity ) Nếu pha một lượng tạp chất thuộc lìhónt 5 (hoá trị 5) với hàm lượng thích hợp vào chất bán dẫn thuần khiết (pha Asenic vào Ge, hoặc pha Pliosphore vào S i ); Nguyên từ tạp chất (như Phosphorè) có 5 điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng, trong đ ó 4 điện tử sẽ tham gia liên kẽt hoá ui vói các nguyên từ lân cận. Đ iện tử thứ 5 liên két yêu hơn với hạt nhân và các nguyên lừ xung quanh, nên chi cần được cung cấp một năng lượng nhỏ (nhờ nhiệt độ, ánh sán g ,...) điện tử này sẽ thodt khỏi trạng thái ràng buộc và trờ thành hạt dãn tự do. Nguyên tử tạp chất lúc này bị ion hoá và trờ thành m ột ion dương (hình 1.3a). Tạp chất nhóm 5 cung cấp điện tử cho chất băn dẫn thuần khiết ban đầu (Si hoặc G e) được gọi là tạp chất cho (hoặc tạp donor). Chất bán dẫn có pha tạp donor gọi là bán dẫn loại N (hay bán dẫn điện tứ). ( © } Đicn tứ \ Lóưòtig a) C hất bán dẫn loại N. b) Chất bán dẫn loại p. H ình 1 3 . C ấu tạo m ạng của chất bán dẫn thuần có pha tạp chất. 1.2.4. C hất bán dẫn loại p (Positive) Nếu lạp chất pha vào thuộc nhóm 3 (pha Bore vào Si, hoặc pha Indium vào Ge)\ do nguyên tử tạp chất nói trên chi có 3 điện tử ở lóp vỏ ngoài cùng nên khi tham gia vào m ạng tinh thể của chẩt bán dẫn thuân khiết (ví dụ Sĩ) chì tao nên 3 mối liên kết hoàn chình, còn mối liên kết thứ tư bị b ỏ hở. Chi cần m ột kích thích nhỏ (nhờ nhiệt độ, ánh 7 sán s....) thì một trone nhím® điện lử của các mối licn kct hoàn chinh bẽn cạnh SC chuyền đcn thề vào chỗ mối licn kết bỏ hờ nói trên. Lúc này nguycn tử tạp chấi trờ thành một ion ỔII1. Tại moi liên kct mà điện lừ vừa rời khỏi sẽ thiếu m ột điện tử, lạo ncn một điện tích dương, nghĩa là xuấl hiện lổ trống (hình 1.3b). Tạp chất nhóm 3 tiếp nhận (tiện từ từ chất bán dẫn thuần khiết đố tạo ncn cdc lỗ trổng nên được gọi là tạp chắt nhận (hoặc tạp chất accptor) Chất bán dần có pha lợp clìấl nhóm 3 nói trên gọi là bán dẫn loại p (hay bán dẫn lồ trống). Tạp chất nhóm hóa trị 5 và 3 N and p Type Semiconductors 8 N-Type Sem iconductor P-Type S em iconductor N -Type P-T yfj® N and p T ype Sem iconductors N-TYPE SEM ICONDUCTOR P-TYPE SEM ICONDUCTOR 13. CH ẤT D ẰN DIỆN 1.3.1. Đ ịnh n g h ĩa v à đ ặc tính Các chất có cấu tạo lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử chỉ có một hay hai điện tử và có xu hướng trở thành điện tử tự do, được gọi là chất dẫn điện. C ũng có ihẻ nói: Cliất dẫn điện là chất m à ở trạng thái bình thường có các điện tích lự do. 9 Clmt (kill diộn có llic là chill rắn (nlur kim loại và hợp kim, I11ỘI sô cliấl khôn” pliiii là kim loyi), cliấl long (i)liir cliất Ịỏng Hình 2.1. Ký hiệu điện ữ ở trên sơ đồ a. b) Điệii trù Iliuóìig. đ) Điện Irở cầu chì (Fuse resistor). c) Nliiậi trớ (Thermistor). e) Diện trà lìiy áp ( Voltage dependent resistor) d) Quang trừ (Light dependent resistor). g) Biến trớ. Đ iện tr ờ su ầ t p của m ộ t số ch ất (icu biểu ỈAtại vật liệu Đ iện t r ờ su ấ t Bạc 0,016 £2mm2/m Đồng ( 0,017 fím m 2/m Vãng 0,02 Q m m 2/m Nhôm 0,026 Q m m 2/in Kẽm 0,06 fìm m 2/m Thép 0,1 Q m m 2/m Thúy tinh 1018 ũ m m 2/m 16 2.1.2. C ác th a m số kỹ th u ậ t c hủ yếu Ị. Trị số d an h định: là trị sổ điện Irờ ghi (hoặc dùng'vòng màu ký hiệu) trên thân điện trở. Đ e tiện sản xuất và thoả m ãn yêu cẳu sử dụng, các quốc gia đều quy định chi sản xuất m ột loạt trị số điện ư ở tiêu chuấn, hệ trị sổ đ iện trở này gọi là trị số điện trở cìrnãn hay trị số điện trở danlì định. Hệ trị số danh định của điện trờ do dung sai quyết định và gồm một hệ các số sau: 1 - 1 ,2 - 1 ,5 - 1 , 8 - 2 , 2 - 2 , 7 - 3 , 3 - 3 , 9 - 4 , 7 - 5 , 1 - 5 , 6 - 6 , 8 - 8 , 2 Tri số đo được của điện trở sản xuất có thể khác so với u i số danh định, nhưng phải nẳm trong phạm vi sai số cho phép: g = ĩ z ĩ l . y , ị 00% K . R - Trị sổ thực đo. Rr - Trị số danh định ghi trên thân điện trờ. 2. C ông su ấ t d a n h địnlt: là công suất cực đại (m ột chiều hoặc xoay chiều) cho phép sư dụng điện trở trong điều kiện bình thường, làm việc trong m ột Ihời gian dài m à không lùm thay đ ổi trj số điện trờ hoặc không bị hư. Trị số công suất danh định cùa điện trở (công suất nhỏ) thường được sản xuất gồm các loại sau: 1/8W , 1/4W , 1/2W , 1W, 2W , 5W . Điệh trờ có công suất 2W trở lên thường ghi công suất d anh đjnh Irên thân điện trờ. Kích thước điện trở càng lớn thì công suất danh định cỉ,n8lém' W / 1 0 3 0 Đ ể đ iện trờ khô n g bi chi việc trong m ạch, cần ch ọ n côn {ì công thức: Pr . C ông suất d anh định c ủa điện trở chọn. 17 p - Công suất tiêu ihụ trên diện trở khi làm việc. 2 - Hệ số an toàn (trường hợp đặc biệt có thể chọn hệ số an toàn lớn hơn). 3. Diện áp làm việc lớìi nhất (giói hạn): Điện áp làm việc trên điện trở phụ ihuộc vào trị số và công suất tiêu thụ cùa điện trở, được lính theo công thức : u„ Điện áp làm việc của điện trở không được vượt quá điện áp làm việc danh định, nếu không sẽ gây nên vượt quá công suât dẫn đên gây tác hại cho điện trờ như sinh hô quang, đánh lừa giữa các phân từ của điện trờ. Ur thường từ 100V đến l.o o o v vói tậi liên tục. 4. H ệ số nhiệt điện trở ( Oft): Khi nhiệt độ thay đổi thì trị sọ điện trờ cũng thay đổi. Hệ sổ nhiệt điện trờ là sự biến thiên tương đối của điện trờ khi nhiệt độ thay đổi l° c , được tính theo công thức: R- — R, / \ g » ° K .Đối với điện trờ thường, hệ số này không vượt quá ±2% khi nhiệt độ'diay đổi l°c . 5. Tạp. âm của điện trở: Trong điện ư ờ có dòng điện chạy qua, cùng với các chuyên động tuần tự hoặc hổn loạn của điện tử tạo nên trên điện trờ một sức điện động xoay chiều nào đó. Sức điện động này sẽ được khuêch đại cùng với tín hiệu hữu ích, vì là tạp âm nên gọi là Sức điện động tạp âm. * Thông thường điện trở m àng .vàng, than có tạp âm nhỏ; điện trờ m àng tỏng hợp và điện trở lỏi đặc có tạp ám tương đối lớn. Đối với mạch khuếch đại có hệ số khuếch đạMớn cần chọn điện trờ có tạp âm nhỏ. 6. Diện cảm và điện d un g tọp tán: Điện ưở nào cũng có điện cảm và điện dung lạp lán, phụ thuộc vào cấu tạo và kích thước của điện ưỡ; Và làm giảm tẩn so giới hạn. 18 Điện trờ dây quấn có điện cảm và điện dung tạp tán đáng kể, ihường không sử dụng trong các mạch cao tần. Điện trờ không dây quấn điện cảm rất nhò, điện dung không lớn (0,5pF) nhưng ở mạch cao tằn lại làm thay đổi trị số của nó một cách đáng kể. 2 .1 3 , C ách g hcp đ iện trờ 1. Diện trở ghép liối tiếp: (Hình 2.2a) • Tổng điện áp trên các điện trở ( v,„): v„, . Vi + Vỉ + ........+ v„, • Điện trở tương đương (R,I, ) : R„I . /?/ + /?2 +........ ♦ /?„. • Công suất tiêu tán trên diện trở tương đưcmg (P,u) : p,u =Pi + P2 + .......+ Pn. Khi R 1=R 2, ...........R n .R ,T a c ó : VM m n V , R m m ttR , p „ .n P n - Số lượng điện trở m ắc trong mạch. Cách ghép nối tiếp làm tăng trị số điện trờ và tăng công suất tiêu tán trên điện trờ trong mạcli. ♦V * , R» «) H ình 2.2. Cảch ghép điện trở a) Ghép n ối tiếp. b) G hép song song. 2. Điện trở ghép song song: (Hình 2.2b) • Tổng dòng điện trên các điện trở (Ia ): / „ = / / + / 2 ♦ ........+ /„ • Điện trở tương đương (Ra ): 19 1 1 1 + _ỉ_ Ra ~ R, Rĩ R. • Công suất ticu tán trên diện trở tương đương (PỊS): Pss =Pi + P ỉ* ........♦?„. Khi R |» R 2=........ .R „ = R .T a c ó : ỉu . n ỉ. R s s .R /n . P „ ,n P II - Số lượng điện trở mắc trong mạch. Cách ghép song song làm giâm trị sổ điện trở và tăng công suất tiêu tán trên điện trở trong mạch. 2.1.4. N hận b iết điện tr ờ theo m ã g hi trên th ân Trên thân điện trở có ghi ký hiệu theo m ã vòng màu, hoặc mã số và chữ đe chi trị số danh định, dung sai, hoặc công suất của điện trở. 1. M ã vòng m àu a) M ã màu:_Qui ước con số tương ứng của m ã m àu : Đcn 0 Lục 5 ,*?. Nâu 1 Xanh 6 . .. Đ ỏ - 2 T ím 7 Cam 3 Xám 8 Vàng 4 t Trắng 9 b) Đ iện tr ở 4 vòng m àu: (Hình 2.3a) Vòng I - Số có nghĩa. Vòng 2 - S ố có nghĩa. Vòng 3 - S ố số không (0) ihêm vào sau hai số có nghĩa (bội số). Vòng 4 - D ung sai, gồm các màu chính sau: Nhũ bạc ± 10% V àng kim ± 5% Đõ Nâu ± 2% ± 1% c) Đ iện trở 4 vòng màu có trị số < 10Í2: (H ình 2.3a) Vòng 1 - S ố có nghĩa đứng trước đon vị điện t r ờ : “ X Í2 Vòng 2 - S ố có nghĩa đứng sau đ on vị điện t r ờ : “ - ũ X ". Vòng 3 - Màu vàng kim, vòng đánh dấu các điện trở có ui sổ < 10Q Vòng 4 - M àu vàng kim, dung sai ± 5% a) H lnh 2 3 . a) Đ iện trở 4 vòng m àu b) Đ iện trờ 5 vòng m àu . V í dụ 1: Nâu - Đen - Đen - N hủ bạc Nâu - Đen - Nâu - N hủ bạc Nâu - Đen - Đỏ - N hủ bạc Nâu - Đen - C am - N hủ bạc Nâu - Đen - Vàng - Nhủ bạc N âu - Đen - Lục - Nhủ bạc 10 Q ± 10% 100 a ± 10% 1 KQ ± \0% 10 KQ. ± 10% 100 K íỉ ± 10% 1 M Í2 ± 10% Vàng - T ím - Đ ỏ - Nhủ bạc 4,7 K Q ± 10% V í dụ 2: Nâu - Đ ỏ - Vàng kim - Vàng kim 1,2 Q ± 5 % Đ ỏ - Đ ỏ - Vàng kim - Vàng kim 2,2 Q ± 5% 21 d/Đ iộn tr ở 5 vòng m àu : (Hình 2.3b) Vòng 1 - Số có ngliĩa. Vòng 2 - Số có nghĩa. Vòng 3 - Sổ có nghĩa. Vòng 4 - S ổ số không (0) thêm vào sau 3 sổ có nghĩa (bội số). Vòng 5 - Dung sai (gồm các màu như điện trở 4 vòng màu). 2. M ã so và c h ữ Số thứ 1 và 2 - Số có nghĩa. Số thứ 3 - Số số “0" thêm vào sau 2 số có nghĩa (bội số). C hữ ở giũa - Đơn vị điện trở: R, E: Q K: M: C hữ sau cùng - Dung sai, gồm có m ột số ký hiệu sau: M 20% H 2,5% ụ. 10% G 2% J • 5% F 1% Ví dụ 3: 10IJ 100Í2 ± 5 % 4R7J 4,7 ữ ± 5 % 102K 1 KQ ± 10% M47K 470 KÍ2 ± 10% 473K 47 K£2 ± 10% 2.1.5. Phản loại và ứng dụng 22 Hình 2.3a. Mâ màu và Hil]h 2 J I,. Điện tró, 4 ,5 ,6 vòng màu. điện trở 4 vòng màu 1. P hân loại theo cấu tạo a) Đ iện trở than ép: Than trộn với chất gắn nung nóng hoá ran, bảo vệ bề m ặt bằng sơn hoặc giấy bọc gốm. Công suất danh định (Pdd) từ 1/8W đ ến vài watt. Trị số danh định (Rdđ) từ vài Í2 đến vái chục MÍ2. % ) Đ iện trở than có độ ổn định cao: H ình dạng nhỏ, băng than, thường dược dùng vì có độ ốn định cao, tạp âm thấp, giá hạ. Công suất danh định có các loại: 1/20, 1/10, 1/8, 1/3, 1/2, 3/4, 1W. T rị sổ danh định: 1£2 đến 10MQ. c) Đ iện trở nùìng kim loại: Chế tạo bằng cách kết lắng màng kim loại Ni - C r tiên thân gốm chất lượng cao có xẻ rãnh hình xoắn ốc, hai đầu lắp dây, thân phủ sơn. Tri sổ điện trở ổn định, giá đắt gấp 4 lần điện trở than. C ông suất danh định từ 1/10W trở lên. Trị số rinnh định từ lQ đ ế n 1MQ. 23 Diện trờ màng dày có : Công suất danh định I/2W , dung sai 1%, điện áp lùm việc lớn nhát 200V. d) Diện irở ôxyi kim loại: C hế tạo bằng cách kcl lắng m àng othiếc trcn (hanh Ihuỷ tinh đăc biột. Chịu nhiột độ cao và chịu âm (độ ẩm cao). Công suất danh định 1/2W, dung sai ±2%, trị sổ danh định từ lO íìđ ến 1MÍ2. đ) Diện trở dây quấn: Dùng ở m ạch đặc biệt ycu cầu có trị số điện ư ớ rất nhỏ, chịu dòng lém. Công suât danh định 1 - 5W với loại điện trở 0.5Í2; 2 25W với loại điện Irở lớn hơn 0.5Í2. 2. Phân loại theo công dụn g a) Đ iện trở cổ định: G ồm điện irở có trị số cố định (không điều chinh được), và loai điện trở tích hợp. b) Biến trở (cliiét áp - Variable Resistor - VRỊ: c ấ u tạo gồm một điện trờ màng ihan hình móng ngựa hay dây quấn có dọng hình cung góc quay 270°. Có (rục xoay ở giữa nôi với con trượt băng than(cho biển trở dây quấn) hoặc băng kim loại (với biến trở Uian). Bicn trở dây quấn thay đổi trị sổ d ạng tuyến tính, có (i số điện trở (i lệ với góc xoay. Biến trờ than có loại thay đổi trị số dạng tuyến tính, có loại ihay dổi (hco hàm logarít. c) Nhiệt trở (Therm istor - Til): T r j sổ điện trở (hay đôi ihco nhiệt dộ,.có 2 -loại: Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm (NTC): Khi nhiệt độ tăng, lrj số điện ư ở giảm (và ngược lại). Nhiệt ư ở có hộ số nhiệt dương (PTC): Khi nhiệt độ tăng, trị số diện ư ở tăng (và ngược lại). Nhiệt trở dùng đc ổn đjnh nhiệt độ Irong các mạch khuếch đại công suất, dùng làm phẩn từ cảm biến Irong các liộ thống tự động điều khiển nhiệt. d) Quang trở (I’liotoresistor, Light dependent resistor - LDR, Photo conductor. Photoconductor Cells): C ó Irj số điện trở thay đổ theo cưởng độ chiếu sáng: 24 ft = j\ộ ) Trong đó: <ị> - Quang thông (đơii vị là Inưm2 - luineiưmét vuông). Chế tạo từ vật liệu có điện trờ suất phụ thuộc vào ánh sáng: Cadimium Sulíid (CdS), C adim ium Seleniide (CdSe), C adim ium Tclluridc (CdTe). Khi cường độ quang thông (ăng thì trị số điện trở cùa quang trờ giảm và ngược lại, khi cường độ quang thông giảm thì trị số điện trò của quang trờ tăng. Điện trở tổi (R,) cùa quang trờ khoảng từ vài trăm kí2 đến vài M Q ; Điện trở sáng (R ) từ vài trăm Í2 đến vài kQ . Q uãng trở dùng trong các m ạch điều khiển ánh sáng v à báo độiig. đ) Đ iện trở cầu clù (Fuse resistor F): T rị số điện trở rất nhỏ, từ vài phần m ười Í2 đến vài Í2. Khi dòng đ iện đi qua lớn hơn trị số cho phép điện trở sẽ bị nóng và bị đứt. Điện trở cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải trong các mạch nguồn, m ạch khuếch đại công suất, m ạch nguồn thứ cấp c ùa liv i,... e) Đ iện trở tùy áp (Voltage dependent resistor - VDR): là loại điện trở thay đổi theo điện áp đặt vào hai đầu. Khi điện áp đặt vào dưới trị số quy định thì trị sổ điện trở cùa V D R rất lớn xem như hờ mạch; Khi đ iện áp tăng q uá m ức quy định thì trị sổ điện trở c ủa V D R giảm rất nhỏ xcm như ngắn mạch. VDR có dạng giống nhiệt Irỡ nhưng nặng như kim loại. VDR mac Sòng song với các cuôn dây có hệ số lự cảm lớn để dập tắt điện áp cảm ứ ng q uá cao khi cuộn dây bị m ất dòng đột ngột, bảo vệ các linh kiện trong m ạch khỏi bị hỏng. 3. ứ n g d ụ n g c ù a điện trở: Diện trờ v à d ây điện trờ dừng c hế tạo các dụng cụ điện (bàn ủi, bếp điện, dây tóc bóng đèn điện, quẩn cdc cuộn dây cùa m ôtơ, m áy p hát,...); Chế Cạo các thiết bị sấy, hạn chế dòng khởi động động cơ, điều khicn các thiết bj điện-điện từ, bão vệ thiết bị. S ử dụng lẳp ráp trong cốc m ạch d iện đồ thay đổi dòng điện và điộn áp Iheo thiết k ể cùa m ạch, tích họp trong các m ạch IC ,...... C Á C H ÌN H V È M Ỏ T Ả C Á C L O Ạ I Đ IỆ N T R Ờ T R O N G T H Ự C T É ĐIỆN T R Ở M À N G CAC BO N Ỏ N Đ ỊN H C AO (High Stability Carbon Film Resistors) 0.26W carbon dim re*l*tors 1 w cart>on film resistors ĐIỆN T R Ở M À N G KIM LOẠ1 (M etal Film Resistors) ĐIỆN T R Ờ M À N G KIM L O Ạ I C H ÍN H X Á C (Precision M etal Film ) 0-25W Metal Film RN Series - View details 0.25W, ± 0,1 %, ± 15ppm/«c, 51R1 to 768R - View details 26 Đ IỆN T R Ở D Â Y Q U Ẩ N s ứ , S IL IC O N (C eram ic, Silicon W irew ound Resistor) 27 Đ iện trứ dâỵ quấn đicu chinh Diện trỏ' dây quấn có học lỏi thủy tinh nhôm t:in nhiệt B IÉ N T R Ờ M À N G T H A N Bifit trờ Mini trục đơn Biến trở Mini (lạng (II xoay m m 28 P O T K N T IO M E T E R JO Y S T IC K S B líii tr ở c ần H»i m ill IrA Rốm kiln loại 29 L IG H T D E P E N D E N T R E S IS T O R LD R - Q U A N G T R Ở Đ 1 Ệ N T R Ở N H IÈ Ư C H Â N Đ IỆN T R Ở C A O Á P , C A O O H M (100M) Đ iện trờ c a o áp cô n g su ấ t 10 0 W Đ iệ n trở tiếp m ặ t (dán) 2.2. T ự DIỆN 2.2.1. C ấu tạo và ký hiệu /. Cấu tạo: Tụ điện gồm hai bản cực bắng chất d ẫn điện đặt sọng song nhau, ờ giữa là lớp đ iện m ôi (giấy, dầu cách điện, mica, gôm, không khí......). Tên lớp chât điện môi cũng đư ợc gọi làm tên loại tụ điện. 2. Ẹ ỷ Itiệu tụ điện Tụ điện ihưđng không phân CI - | Ị - Tụ di{n thưởng khóng phân cực Tụ hoá phân cực \ Tụ biến dổi Tụ vi đ iíu chỉnh T 5 - t í Tụhoá phán cực T ụboắ không phãnci vHK = Ế = Ế Ỉ T . . . T T ụ áp đ iện Tụ biến đổi đổng mạc Iĩìnli 2.4. Ký hiệu (rcn sơ đồ của tụ điện 31 2.2.2. Đặc tính của tụ điện I. Tinh chồi nạp điện của tụ điện: Bật công tác K sang vị trí 1 (hinh 2.5). tụ điện c bắt đầu được nạp điện từ mức ov đến mức điện áp V[X theo hàm so mũ đối với thời gian (t). H ình 2.5. Sơ đô thực hiện nạp, xá tụ điện Điện áp tức thời ưén tụ điện c tính bàng : = V u c d - e ' " ' ) . (2-1) lỉin ỉi 2.6. Dặc tuyên nạp tụ điện. Trong dó: I - thời gian lụ n ạp (s). c = 2,71828 X = RC (s) - H ằng so tliời gian n ạp điện . Theo đặc luyến nạp c ủa lụ điện c (hình 2.6): Sau thời gian / = r , tụ nạp đến điện áp Vc= 0,63Voc. Sau (hời gian / = 5 r , tụ nạp đến điện áp Vc= 0 ,99Voc (lương úng với tụ nạp đầy). D òng nạp giảm dần từ trị cực đại / = V o c/ R đến 0. D òng nạp tức ihời của lụ tính theo công thức : (2-2) 2. T ính chát x ả (1iện cùa tụ điện: Khi lụ nạp đẩy, v c = Vdc- Bậi công tắc K sang vị tn' 2 (hình 2.6). T ụ xả qua điện trờ R . Điện áp trên tụ klii xả giảm dẩn lừ mức V oc xuống đến 0 theo hàm m ũ đối với t: v c M = Vnc. e “' t - lliừi gian tụ xà (s). Theo d ặc tuycn xả cùa lụ (hình 2.7): (2-3) Sau thời gian t = T , diện áp trên tụ xả còn Vcm 0,37Voc (xả hct 0,63 Voc) Sau lliời gian r = 5 r, điện áp ưên lụ xả còn Vcm 0 ,0 IV DC (xem như tụ xa hết). Dòng xả cũng giảm dần theo hàm m ũ từ trị sổ cực đại Ima, = Vdc/R đen 0 D òng xả củ a lụ cũ n g đ ư ợ c lính ih co cô n g Ihức n h ư d ò n g nạp ờ trcn : 33 (2-4) Hình 2.7. Đặc tuyến xả của tụ điện 3. Tụ điện trong mạch A C Cường độ dòng điện Ưnh theo công thúc: / = Q /l hay Q = ỉ.t Điện Ưch tụ nạp Ưnh iheo công Uìức: Q = C.V T ừ (2-5) và (2-6) suy te : c . v = l.t hay V. (1/C ).U (2-5) (2-6) (2-7) a ) Điện áp nạp trên tụ, là sự Ưch điện của dòng nạp vào tụ theothời gian (mang ý nghĩa toán học là tích phân) Tri sổ tức thời của dòng điện xoay chiều hình sin là: i(t) = Imsincot (2-8) 34 Hệ thức liên hệ giữa điện áp nạp trên tụ vc và dòng điện hình sin 1(0 là: » c ( ' ) = ị í ■(<)•<* » -» ) Thay phương trình (2-8) vào (2-9), ta c ó : VC( < ) = £ Í ' ( ' ) < * = £ Í ' . S i n a i d l V à lấy uch phân, ta được: v(r) = —— /_ ( - cos ax) = - ỉ — • /_ sin( 4 , - 90«) i( í) = /„, sin aM Nhận xét: ì'c(i) chậm plta liơii ic(l) m ột ÍỊỚC 9 (f 2.2.3. C ác (ham sô chínli cùa (ụ'diện /. Diện dung: lù khù năng lích điện của lụ điện, ký hiệu là c,dơn vị cơ bản là F(Fara). Điện dung cùa iụ điện tính theo công thức (1 -1) trong chươiis 1: Điện dung cùa tụ điện nhiều iá tinh theo công thức: „ 0 ,0 0 9 '- 5 ( « - 1 ) c = -------— - ---- (2-16) d c - điện dung của tụ điện (pF) n - số bàn cực. lá cực. s - diện tích bàn cực (mm:) D - khoáng cách giừa các bản cực (mm) t í u n o r à * Tự n ị u Ifinh 2.8. Càu tạo và chất diện môi của tụ điện 37 ^ ....- ' ỄB H I W m + M H ình 2.9. Một sò loại (ụ điện ! « ■ 2 [ H (1) Điện tluniỊ (ianli định (Dung ltt\mg danh định): là hệ trị sô diện duns quy định sân xuâi ihực lố. Thường có hệ trị sô sau: 1 - 2, 2 - 3 . 3 - 4 . 7 - 5 piện dung danh định ghi liên thân tụ điện, và phụ thuộc vào cap chíhti xác. b) cáp cliinli xác: Có 8 cằp : Cap chilli) xác CXX01) 0(02) 1 11 III IV V VI +?() +S0 +S0 phép 5 ('*•)±2 ±b ±20-10 -20 -30 c) Sai Sử clio phép (ổ): được tính theo công thức: l = C ~'C“ x 100% (2-17) c - diịii diuig tlnic lẽ đo được Cài - điện thuig diu út (tịnh ( glii trên lu điệti) 38 2. Diện áp làm việc a) D iỏi tip làm việc m ọt chiền: là điện áp một chiều lớn nhất (Vnc,m„) cùa tụ làm việc ilurờng xuycn trong thời gian dài van an toàn. lì) Diộn áp thử MỊhiựnt: điện áp lớn nhất nạp cho tụ trong thời gian ngấn mà 1\I không thũng (Tụ hóa không có thông sỏ này). c) Điện áp làm việc xoav cliieu: là trị số hiệu dụng của điện áp AC làm việc trong thời gian dài vần an toàn. Điện áp làm việc AC trôn tụ có thề nhỏ hơn 1.5 - 2 lằn điện áp làm việc DC. C họn điện áp làm việc (w v) pliãi lớn hcm điện áp đặt lên tụ (Vc): \W > 2 V C (2-18) 3. Tôn hao tụ điện (tgổ) Tụ điện sử dụng m ạch A C có tổn hao năng lượng, người ta dùng đại lượng Ig s dể bicu thị cho trị số tổn hao của tụ điện trong m ạch AC. Nguyên nhân tổn hao là do: Tổn hao điện môi, tổn hao dẫn điện, tồn hao điện trở liếp xúc và điện trở của các bộ phận kim loại của tụ điện, Do đó, sự lệch pha giữa I và V trong mạch A C có dùng tụ luôn < n /2 , hình thành góc 5 gọi là góc tổn hao của tụ đ iệ n . Tổn hao tụ điện u'nh theo công thức: tg ỗ = _ (2-19) 2U fC r f - Tần số dòng điện A C (Hz) r - Đ iệ n tr ở lo n lia o tư ơ n g đ u ơ n g c ù a tụ (Q ) Tòn hao tụ điện cùa một số loại chắt điện môi: Men thủy tinh I0'3 + 1,5. 10'3 Sử 0,04 M ica 0,01 Tụ hóa 0,15 + 0,2 Giấy, giấy kim loại 0,015 Phầm chất của tụ điện Ưnh theo công thức: 39 Qc a 1 /ig S = 2 n fC r (2-20) (Q c ^ 1000) 4. Diện trở cách điện (Red) và dòng rò(Ic) Tính chát và kích thước điện môi quyết định điện trở cách điện của tụ điện : Rrf cũa (ụ sứ, m ica: Hàng chục đến hàng trăm ngàn MÍ2; Ro] của giấy : Hàng trăm đến hàng ngàn MQ. Ra! cho phép dòng rò (Ic) qua tụ lớn hay nhỏ : Tụ điện < 0,1 p F : Red biổu thị bằng trị số tuyệt đối Tụ điện có điện dung lớn : Red có đơn vị là M Q / nF. Tụ hóa không dùng (hông số RCJ mà dùng dòng rò (Ic), là dồng diện lớìi nhai đi qua tụ điện (chắt điện môi của tụ diện), lính băng niA. Dòng rò của lụ được tính theo công thức: I c = l ơ 4.CV + m (2-21) ..Ic-dòng rò lớn nhắt qua tụ (niA). m = 0,2 với tụ điện <5fíF. c - điện dung cùa lụ diện (fJF). m = 0,1 với lụ điện 5 + 10/jF. V - điện áp làm việc D C trên lụ điện (V). m = 0 với tụ điện £ 50ụF. Với Ic í 0,9mA có thể x m tụ điện dùng được. 5. H ệ số Iiliiệt cùa tụ điện (dc) Khi nhiệt độ cùa môi truừng Ihay đồi, lâm cho S,d,E thay đổi, dẫn đến diện dung c (hay dổi. Sự biến thiên tưcmg đối của điện (lung khi nhiệt độ (hay đồi l°c, gọi là hệ sô nhiệt cùa tụ điện (Or), đirợc (full (heo công thức: (1 /°C ) X2-22) Cl - điện dung đo ở nhiệt độ trong phòng 11. C2 - điện dimg đo ớ nliỉệt độ giới hạn h - etc ở nhiệt độ t°= +20° bằng 10-6 1/ ° c . Khi nhiệt độ (ăng m à diện dung của tụ cũng tăng, ta có hệ số nhiệt lương (C(c> 0); Khi nhiệt d ộ tăng m à diện dung của tụ giảm, ta có hệ ;ố nhiệt âm (ctc< 0). 2.2.4. C ách g hép tụ điện b / G lié p song so n g : CịS = C.A -*■ c . ......+ c „ H ìn h 2.10. Cách ghép tụ điện 1. Tụ điện ghép n ổi tiếp: (Hình 2.10:0 Điện dung tương đương của tụ ghép nối tiếp được tính theo: c . " c / c / '(2-23) C Ẫ 41 Khi Cl = C ĩ= ....... = c „ , điện dung tương đương của tụ ghép nối tiếp được Ưnh theo: Cư = c,/n (2-24) Khi ghép nối tiếp, điện dung lương đương của tụ lihỏ hơn, điện áp làm việc sẽ chịu được lớn hem, 2. Tụ điện ghép song song: (Hình 2.10b) Điện dung tương đương cùa tụ ghép song song được tính theo: Cu = C , + C ĩ+ ........-+C. (2-25) Điện áp làm việc trên tụ điện: va = Vi = V2 =.........= Vn. (2-26) Khi ghép song song, điện dung lương đirơng của tụ điện tăng (bằng tổng các điện dung trong mạch); điện áp làm việc trên các tụ điện đều bằng nhau. 2 2 S . Nhận biết tụ điện theo m ã ghi trên thân 1. Đơn vị (ghi trẽn tụ điện) Pỉcrôfara (pF) = IO^jiF. Nan’ổfara (nF) = 10'3|iF = 10J pF. Micrôíara (nF) = 103 nF = 106 pF 2. M ă chữ và số ' a) Ý nghĩa các nhóm niă chữ vò số: • Chữ đẩu: dèu đùng chữ c , là tụ điệạ. • Chữ thứ hai: chi chất điộn môi, c - Sứ L - Polyester Y - Mica F - Polytctra Fluoroelhylcne (PTFE) 42 I - Trục thủy tinh D - Chất điện giải AI o - Màng thủy tinh A - Chất điện giải Tantalỳum B - Polystyrcn N - Chất điện giải Niobium z - Giấy G - Chất điện giải hợp kim J - Giấy kim loại V - Giấy mica H - Điện môi hổn họp LS -Poly carbonate T - Sứ tần sổ thấp. • Số thứ nhắt: chi đặc điểm. • Nhóm số thứ h ai:chỉ đ iện áp làm việc giới hạn (hoặc điộn dung). • Nhóm sổ thứ ốứ.-chỉ điện dung (hoặc điện á p làm việc giới hạn). • só cuối ịcó sổ La mã): chi dung sai. Ví dụ: CTI - 0,022|iF - 63V (Gổm - 0.022jiF - 6 3 V ) CJ3 - 4 0 0 V -0 .0 1 -II (Giấy mạ kim loại - 400V - Ò,Ol[iF-±10% ) ,,G A 30 - 160V - 2,2ịiF (Điện giải tantal - 160V - 2aựF) b) Loại niã số và chữ thường găp • Con số thứ lìhắt vổ thứ hai: sổ có nghĩa. • Con số thủ ba:Số số “0 " thêm vào sau hai số có nghĩa đứng trưỏc. • Chữ in hoa: chi dung sai, có các chữ tuơng ứng với các trj số dung sai sau: X ±0.002% G - ± 2 % Y -±0,005% J - ± 5 % H - ±0,01% K - ± 10% u - ± 0,02% M - ± 20% w - ± 0,05% N - ± 30% B -± 0,1% R - +100%-10% c - ± 0,2% s - +50% - 20% D -± 0 ,5 % z - + 80% - 20% 3. M ũ màu a) Mã màu clio các tliam số Màu Giá Bội số Dung sai (%) Diện áp làm việc (V) Nhũ bạc - 102 ±10 - Váng kim - 10' ± 5 - Đợi 0 10° - 4 Náu- i 10' ± 1 6,3 Dò 2 I02 ±2 10 Cam 3 lơ’ - 16 Vãng 4 10*« - 25 Lục 5 I05 ±0.5 32 Xanh 6 106 ±0,2 40 Tím 7 10’ ±0,1 " 50 Xám 8 lí)* - 63 Trảng 9 10’ +5 + -20 - Không mâu - -±20 - 44 b) Mã màu cho một số loại tụ điện C a p a c i t o r C o t o u r C o đ m MS màu cùa tụ điện n â u - đ e n - c a m ii, Colour Cod* 1 0 0 0 0 pF= 10nF = 0.01ụF . C hú ý: N ếu c ó băng m àu rộng gáp đôi, thỉ m ang 2 giá tri như nhau. Vi d u : đ ỏ rộ n g v à n g 2 2 0 0 0 0 pF =220nF= 0.22pF . Hình 2.11. Một so loại tụ dũng m ã màu ạ / Tụ gom đ ĩa b) Tụ lantcm dạng vién. c) Tụ màng polyester d) Tụ phenol và gôm ỏng. 1,2- Số có nghĩa 3-Sốsốkhóng V 4 - Dung sai 5 - Hộ sồ nhiệt T ụ ta n ta n (d ạ n g g iọ t n ư ớ c ) b lu e , g i o y . uicton T o o f ir b l u e , g r e y , > / h h i » - > 6 - 8 ( j F b lu e , g r a y , g r a y —>■ O . S S j j F ■ # # 45 M W t i n g t t m c a p a c i t y u s i n g c o l o n M l a i a c i a t v d l * n Hinb 2.11. Má ỉiứiu tua ty (íiệri 2.2 / 1- P hân loạ1 va ứng đụng 1. Tụ gắm: ciié điù, Ofijf, jr/>fri trárig kim UiQi biện dun% rÍẠigíu ỊfA- đắt lịiỉ', điện áp u«m VI.&> tấri va ấín Ú/I lcídi Ihuỏc bé. 2. Tụ m u u trúiiíi học: \ì U/ại ktriing cực lính f>jện dung I'i 2.2pf- đến o / iln l' f>áp Uiyếrtcao Lấn t//*, dong tai r»Mi, điện áp lain v i ri* <~VẤ A K V i, lẮn hao bé fkto&riz 0/X jlj, k cách điện ca/, 'khí/án J I0//XSMÍ2/; VI v ịy đ ii u èn'"tụ ÍÍIU.ÍI yjn tá c ch im mau tíẾn ữãít LHioịị ư M il); n h ư n g nlnệl 4v lain việc Ihấp í ' ' f \) nhiệt |//n, lính on nhiệt kém. k cách íliợn thấp í 50 đcn 2.000 M í/;. í^iệri áp larn việt tư vai chi^c đến 5 - 000V; T y giấy ca/í áp 2 % K V . D u n ;/ Irorig c ác rnạeh đ iệ n : Ó i tẩ n larn v iệ t vai ch ự c M H z, Ihiét bị điện 'Jâfi ílụny, tụ khởi đíiníỉ quại, máy týậl, máy lạnh, lú li/rih,. . .j 5. Tụ điịn ỊỊÍủl dụ hóa): \A iiIkVd ÍA Ij co n g bộ( đ u n g d ịc h điện lAiấti OÚ/TI Ilứnh fait iK/tiỵ v/> nhtim. Điện dung l//n, lứ phán rnuóí jiP 'len Văi d iy c n#ari jxK f>iện á p lâm việc lJiư<7ng Iháp lừ vài ch ụ c đén vài trám vón. 'I ụ đíộri íííái ơ í U/ạí p íián cự c í t / ; tự c lín h ) và loại k h ố n g cực cực línti). ỉ Jf4\ MS/ng cực tính có điện dung nhổ, Jjijfiy. Witty, cát iKfch lọc nguÃn IXJ, mạch kia, mạch xung vi fnrfifx: 6. Tụ Ionian: Sáíi xuấl đạng ưụ và víèn. Kim loại làm cục dương t/áfiy, lariia/i. 'Ihé tícli uW>, chúng Ukịì đa áíịng. Trị *ố diện dung lốn fO.ljii- đến lf/fụ ỊjJM ệ n úp lam việc ứìẩp (lơ v đcn 35V). Dông rô K ‘.ắch íỉíệti cmt. (“mì định, itM/1 ứu; cao, 1’hạm ví nhiệt độ *6 dụng 'tyiíi đén +85í' c Í/Í4 c a o . xunjt, rnạdi DC, ihiit bj đi^o eứ cao cểp, íiiíct M (ịiứii w/, Itó íliện lứ 47 7. Tụ bicn đổi: a) Tụ điếu Inrcmg. Điện môi là không khí, hai bộ phicn lá lụ xen ké nhau (mộl cố định, một quay), có trục quay làm quay bộ phiên di độns. Điện dung có thể điểu chinh thay đổi từ IOpF đen 1 .OOOpF. Dùng irona các mạch dao động, điều hường máy thu. Khá chính xác.tôn hao 1x5. và độ ôn định cao. b) Tụ linh chinh: Điện môi là mica, gốm, sứ, không khí. Điện duns thav đổi nhỏ từ vài pF đến vài chục pF. Dùng điều chinh chính xác điện dung, mác phụ trong mạch dao độn2 hav mạch đicu chinh cản điện dung chính xác. TỤ GỐM S Ổ I XỨNG TỤ GỐM DẠNG ĐĨA 48 Các loại tụ điện POLYCARBONATE CAPACITORS POLYESTER MOULDED CASE CAPACITORS METALLISED POLYESTER MINI CAPACITORS mri TỤ H Ó A VÒ NHÔM T j rvoa 1*VÔ*T! ________ Tu o a i m it m m • TỤ HÓA Tụ tantan dạng rấn hàn kin -----'■■■ Jj M 8Ị g r - & - r Tụ tarìtan dọng hạt dậ u — g lpt nước Tụ tantan dán một TỤ BIẼN ĐỔI T ụ d iề u h ư ỏ n g Tụ tin h c h ỉn h T u n in g C ap acitor T rim m er C ap acitor I Tụ xoay điện m ô i k h ô n g khi f t # • 52 2.3. C U Ộ N C Ả M 2.3.1. C ấ u tạ o v à ký hiệu 1. C ấu tạo: C uộn cảm là cuộn dây quan bàng dây dẫn điện có sơn cách điện bên nqoài thành nhiều vòng trên lõi, gọi là dây điện lừ. Lõi cuộn dây có thê là lõi không khí, lõi thcp lá đ iện kỹ thuật, hoặc lõi sắt bụi (fcrit,...). 2. Ký hiệu: Đ iện cảm c ủa cuộn cảm đ ư ợc ký hiệu bàng c hữ L Ký hiệu trên sơ đồ m ạch diện của m ột số loại cuộn cảm trình bày trên hình 2.12. n f T ì 1*1 f * i r t •) ế) . t í i) í) ■ «Jt tì H ìn h 2.12. K ý hiệu các loại cuộn dây a) Cuộn cảm có L không đồi, lõi không b) Cuộn cám có điếm giữa khi c) Cuộn cám có lõi sắt d) Cuộn cám có lõi ferit J,e) Cuộn cám có lõi ferit điểu chinh g) Cuộn cám có hai lõi ferit điểu chinh hai đau Fixed value H lnh 2.12. Ký hiệu các loại cuôn dây 53 r ™ s . H lnh 2.12a. Cuộn dây trong mạch DC ' V I a / G l h ẻ p n ố i t i ế p b / G 5 i é p s o j a g s o s i g H ình 2.12b. Cách ghép cuộn dây 55 56 57 CUỘN CằM n in n XỈNẾN 57 C u ộ n c â m b ọ c k im 2-3.2. Đ ặc tính c ủ a cuộn câm l. Đác á nh nap x à của cuộn dây ĩh nap x à cũa cuộn dây Đóng khóa K. dòng điện DC qua cuộn dây lạo điện áp câm ửns hóa K. dòng điện DC qua cuộn dả ngược với chiêu dòng điện do ngi E c ■ = - V dc ngược vôi chiêu dòng điện do nguón \ ' dc cung câp nên (2-2-) dòng điện ưong cuộn dây lúc này băng 0 (hình 2.13 và hỉnh 2.14). ong cuộn dãy lức này bang 0 (h ìn h : Sau đó. dòng điện lảng dần theo hàm mũ: 58 T = L K - Hãn2 sỏ ihỡi gian nạp của cuộn dây (s). Từ đặc tuvẻn nạp xá của cuộn dâv (hình 2.14). ta nhậh thấv: Sau ihõi sian t = r . dòng điện trong cuộn L tăng đến 0.63 Irau 1 l-a« = \ W R ) : Điện á p trên cuộn L giảm đén 0 3 7 V 'oc. Sau ibói gian I = ĩ z . dòfi2 điện tâng đến 0.99 Inm (xem như trị sỏ cực đại): Điện áp giảm đẻn 0 stĩậ n xét: Đ ặc rính nạp của cuộn d ãy có Ht) r à \it) ngược \ v i đặc 1 nạp cùa tụ điện. K R ft. Hĩnh 2.13. Mạch nạp cuộn dày 2. C uộn dây trong m ạch điện A C a) Điện áp nạp trên cuộn L ỉm COS (ử t = (ú u m sin( (Ot+ọờ’) (2-30) N h ậ n xét: Từ (2-29) và (2-30) ta Ihấy điện áp Vl trên cuộn dây sớm pha lion dòng điện đ i qua cuộn dây m ột góc 9(p. b) Diên độ cực đại của dòng điện liình sin: Biên độ tức ihời của dòng điện xoay chiều Ưnh theo (2-11): vịt) = v m. sin ÙM i( t ) = /m- sin ca , ọ So sánh vịt) trong (2-11) và V/. trong (2-30), ta có điện áp cực đọi vm ưén cuộn dây là: v m= coU ni= 2 J J U m (2-31) c ) D iện kháng cùa cuộn d â y trung m ạch A C (X l): G ọi là cảm kháng. ‘ Từ (2-31) ở ưên: v „ = ù jU m = ĩ P f U m T a c ó : V J l „ = ùjL = X l = > ĨỈỊfL (2 -3 2 ) d) C óc pha giũa điện áp và dòng điện: T ừ (2-29) và (2-30) ta thấy : Đ iện áp trẽn cuộn dây sớm pha hơn dòng điên inột góc 96^(hinh 2.15). 60 3. Đ ịnh luật Ôm clio m ạch th u ầ n cảm Trong mạch điện chi có cuộn dây và nguồn AC v / 1), gọi là mạch tìmân cảm (hình 2.16). V à có thê dùng định luật Om để tính các thông sổ của mạch. __________ft. / H ìn h 2.15. Đ iện áp trên cuộn dây Nguồn AC cắp cho mạch: v /t) = vm. sỉnùẨ (2-33) Dòng điộn qua cuộn dây: i i i t ) - ỉm- sin(OX-9Ơ1) (2-34) Trị số cực đại cùa dòng diện qua cuộn dây: 3) b) Ilìn h 2.16. Mạch thuần cảm Trị số liiệu dụng của dòng điện qua cuộn dây: Trong mạch hình 2. lóa, đã bỏ qua điện trờ r,củ a nguồn V, và điện trờ rL cùa cuộn dây L vì các trị số này nhỏ, khổng đáng kể (hình 2.16b). Do đó, mạch điện sẽ đon giản hơn cho việc khảo sát. V V /_ / = - ^ - = -7==— = - > ------(2-36) X L -J Ĩ.X L 4ĨXÙL V2 61 2 3 J . C ác th am số chủ y ếu c ù a c u ộ n cảm / . Đ iện cảm (L ): phụ thuộc v ào kích thước, hình dáng, số vòng củ a c u ộ n cảm . C ác yếu tố trên có trị số càng lớn thì điện cảm càng lớn. Lõi làm tăng trị so L , m àn chắn làm giảm trị sổ L củ a cuộn cảm . Đơn vị c ơ bản cùa điện cảm L là: H (Henri) = lơ 'm H = i(ỷ ụ H Đcm vị thường dùng: m H ịm ilihenrì), ụ H (micrôhenri) T rong radio dùng các cuộn cảm cao tẩn có trị số từ phần mười |iH đến h àng chục jxH. 2. H ệ sổ p h ẩ m ch a t (Q ) cùa c u ộ n cảm : C uộn cảm m ẳc trong m ạch A C do có tổn hao trong cuộn dây, lõ i,... nên có tiêu thụ năng lượng w . Sự liêu hao trong cuộn cảm ứ ng đư ợc biểu thị bằng góc tổn hao: tg S = (2-37) s 2 ỈÌJL f - loàn bộ điện trở ton h ao cùa cuộn cảm. Thưởng thì chất lượng cuộn cảm không biểu thị bằng góc tổn hao m à bẳng tiệ số phẩm cììẩt Q, là số ngliịch đảo cùa góc loll ì\ao : fl I . 3 K . * (2-38) * tg ố r r Đ ể nâng cao hệ số phẩm chất Q , có thể dùng lõi bằng vật liệu cao tẩn (như: Fe-C, fe rit,...), hoặc bằng-cách chọn cỡ dây, hoặc cách quấn d â y ,... Trong máy thu và radio thưởng dùng cuộn cảm với Q khoảng 40- 200. Cuộn cảm có Q > 300 dùng trong mạch dao động và bộ lọc có đặc tuycn cộng hưởng nhọn. 62 3. Đ iện d u n g lạp tán (Cu): C ác vòng dây và lớp đây tạo nên m ột tụ điện m ắc song song với cuộn cảm . Đ iện dung tạp tán làm giảm chất lượng cuộn cảm (giảm phẩm chất và độ ồn định, giảm tác d ụng c ản.......). Khi chế tạo cần chú ý giảm nhỏ Cn. C uộn cảm m ột lớp có Cu nhỏ nhất (1-3 pF), cuộn cảm nhiệu lớp c ó c„ lớn từ 5-30pF. G iảm nhỏ Cn bằng cách quấn phân đoạn hoặc quan tổ ong. 2 3 .4 . C ách ghép cuộn d ây / . G hép n ối tiếp: Điện cảm tương đưcmg trong m ạch ghép nối tiếp Lni (hình 2.17a), giống cách tính R,a: Lni =L + L ĩ* ..........+ L/1 (2-39) 2. G hép song song: Điện cảm tưcmg đương trong m ạch ghép song song Lịs (hình 2.17b), giống cách tính Ru ■ (2-40) H ình 2.17. Cách ghép cuộn dây 63 2 3 3 . P hân loại và ứng d ụng 1. Cuộn cảm m ột lớp: thường dùng ở tẩn số > 1,5MHz. Có hai cách quấn, quấn liền nhau và quấn cách bước. Q uấn cách bước có phầm chất và độ ổn định cao (Q = 150-400), chủ yếu dùng trong các m ạch sóng ngấn và sóng cực ngan. Cuộn câm quấn liền nhau thường có L>15-20|iH; có các trị số danh định sau: 1,8- 4- 10- 20- 30(|iH). Phẩm chất cao, thường dùng rộng rãi trong các m ạch sóng ngắn, sóng trung với yêu cẩu L không quá 200ịìH . 2. C uộn cảm n hiều lớp: cuộn cảm có L>100nH thường quấn nhiều lóp. Dùng ỡ tẩn số < l,5-2M H z (cuộn cảm ở băng sóng trung và sóng dài của máy thu). Đ e giảm điện dung tạp tán Cn, người ta quấn đây theo kiểu phân đoạn. 3. C uộn cảm hình xu yến : lôi là m ột vòng hình xuyến có tiết diện tròn. Dây quẩn được quấn liền nhau trên bề mặt xuyến. 4. C uộn cảm có bọc k im : cuộn câm cẩn được bọc kim can thận để loại trừ nhiễu do điện từ trường cùa các cuộn cảm khác gây nên, để ktúrậnh hưởng của m ói trường xung quanh. B ọc kim làm cho các tham số của cuộn cảm thay đổi: Đ iện cảni Lvà phẩm chat Q giảm , điện dung tạp tán Cn tăng. C ác tham số này thay đổi càng nhiều nếu vỏ bọc kim càng gần các vòng dây của cuộn cảm. V ỏ bọc kim đối với cuộn cảm cao tẩn làm bằng Cu hoặc A l dày ít nhất 0,4-0,5 mm. 5. C uộn cảm có lõ i sắt từ : đ ể nâng cao phẩm chất Q và giảm kích thước cuộn cám, người ta dùng lõi bang v ậfliệu sắt từ. Lõi sắt từ cải thiện được việc bọc kim cuộn cảm, dễ điểu chinh L của cuộn cảm; nhưng có nhược điểm là làm tính ổn định các tham số.của cuộn cảm. Đề ốn định, thường dùng lõi sắt cacbon(Fe-Q 64 Lõi bang chất từ môi (V L T bằng bột nén: bột sất cacbon, alusiffe và pecm alôi) có loại kín như hình xuyến, hlnh hộp; Lõi bằng ôxyt sắt (có khe từ - hở) có hệ số phẩm chất Q cao hơn loại lõi bẳng chất từ m ôi. Vật liệu lõi có ỊX càng lớn, tần số càng thấp và lõi càng đặt sát vòng dây thì độ từ thẩm hiệu đụng Hc (là tỷ số giữa trị so L cùa cuộn cảm khi có lõi và trị so L khi không có lõi) sẽ càng cao và lõi dùng sẽ tốt hơn. Vật liệu từ tính làm lõi thường dùng như: Fe-C, alusife, feriL Thông dụng là lõi hình trụ, hình hộp thường dùng trong các bộ lọc trung tần, cuộn cảm mạch dao động m áy thu. Ở tần số khoảng 10MHz, loại lõi nói trên sẽ nâng cao L đến vài lần, phẩm chất Q cũng tảng lên. Ờ tần số cao hcm 30M Hz, để điều chinh L người ta dùng lõi C u hoặc AI, điện cảm L sẽ bị giảm 3-5% vả phẳm chắt Q cũng giảm 5-10%. 2.4. B IẾ N Á P 2.4.1. C ấ u tạo v à k ý h iệu Biến áp (B A ) dùng để tăng hoặc giảm điện áp V (hoặc dòng điện I) trong m ạch điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số của d òng đ iện ư ong mạch. T rên sơ đồ m ạch điện, B A được ký hiệu bằng c hữ TR ,T. Câu tạo gồm có 2 hay nhiều cuộn d ây điện từ quấn trên m ột khung (cách điện với lõi), và lõi từ được lồng bên trong các khung (ống) dây. Lõi từ, thường làm bằng: thép lá kỹ thuật điện (kiểu hình chữ E, hoặc hình vuông rỗng, hoặc dùng lá thép dài cuộn lại) ghép lại để giảm tôn hao do dòng Fucô; lõi ferit, hoặc lõi không khí. K hung BA, làm băng bìa, nhựa cách điện dập, uốn theo c ỗ lãi thép để làm thành khung. Dây quấn được quấn trên khung này. G iũa các lóp dây quấn cần đệm một lóp giấy cách điện. Đ ể chống ẩm, 65 chẢng ran g cho cuộn dây và B A , cẳn nhứng parafin hoặc ừ m sơn cách đ iện c ho BA. 0 * 5 * s ơ cáp (Liị. nhẬn dòn g điện A C vào. Oí N ĩ h * H J I - «/<>' j trung bình c ù a ituihìg tù D u đ í: N i h = N : h hay: h - m ỉ ỉ i . (2-45) IJ Nị c) Q uan hị: \4 công siuit ỊỊÌừa m ạch s ơ \\) tìù í cốp: Vtò BA lý nrvnig ta xem như tồn hao trong cuộn sơ và thử cổp. trong mạch lừ bàng không, nên công suổt ở m ạch s ơ và thử cẨp bầng nhau: P| * P i hay: V i.il • V . Ii D o đó: ^ (2-4«) Thục té, P:< Pt d o tồn hao nhiệt trên diện trở cùa cuộn sơ và thử cẨp. tồn hao nhiệt d o dòn g Ftx*ỏ trong lỏi tìr. Khi thử cáp không nồi tải thì BA vẫn có tồn hao, gọi là tổn Ikio khổHỊỉ tài b À iỊg khoảng 5 % công suất danli định cùa B A (Pm ). Khi BA cứ lãi lớn nhất theo công suất danh định thì hiệu suất c ao nhốt khoảng SO-**)**: , = ^ ì x l Q 0 * - ( 8 0 - 9 0 » ) (2-47) d ) Q uan h ệ IV long trớ g iũ ii m ụch s ơ w) th ử cáp: (H ình 2.20) iJKhi có tải R ;, m ạch thử cấp có dòng Ij, d o đó: R ỉ = V j/ Ij ; Dong thòi dừng vào I| sô thay đ ổi và cung cáp cho L t, lúc này xcm R | l.\ tái m ạch s a cáp: R | = V |/1 | \ ì vậy, xem Ri như tài R : ờ thử cổp phàn rinh về m ạch sơ cắp. Ta có quan hệ vè tồng tivr giữa m ạch sơ và thử cắp n hư sau: Vj_ R ị V; / , Vị v t / , N ị N , { N J /j 67