CHƯƠNG I. LINH KIỆN THỤ ĐỘNG

- GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CH ƠNG I.
- LINH KI N TH Đ NG Tr ng thái điện của mỗi linh kiện điện tử được đặc trưng b i 2 thông s μ điện áp u và cường độ dòng điện i.
- Điện tr μ i  .u 1 R Tụ điệnμ i  C.
- Sự va ch m này c n tr sự chuyển động của các electron tự do và được đặc trưng b i giá trị điện tr .
- Định nghĩaμ Điện tr là linh kiện c n tr dòng điện, giá trị điện tr càng lớn dòng điện trong m ch càng nh .
- Định luật Ohm: Cư ng độ dòng điện trong m ch thuần tr tỷ lệ thuận với điện áp cấp và tỷ lệ nghịch với điện tr của m ch.
- Page 1 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ I E R [E]: Volt (V) [I]: Ampere (A) [R]μ Ohm (Ω) 2.1.2.
- Giá trị điện trở Giá trị điện tr đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của điện tr .
- Yêu cầu cơ b n đ i với giá trị điện tr đó là ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và th i gian,…Điện tr dẫn điện càng t t thì giá trị của nó càng nh và ngược l i.
- Giá trị điện tr được tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, εΩ, hoặc GΩ.
- Giá trị điện tr phụ thuộc vào vật liệu c n điện, kích thước của điện tr và nhiệt độ của môi trư ng.
- l S Trong đóμ ρμ điện tr suất [Ωm] lμ chiều dài dây dẫn [m] Sμ tiết diện dây dẫn [m2] Trong thực tế điện tr được s n xuất với một s thang giá trị xác định.
- Khi tính toán lý thuyết thiết kế m ch, cần chọn thang điện tr gần nhất với giá trị được tính.
- Sai số Sai s là độ chênh lệch tương đ i giữa giá trị thực tế của điện tr và giá trị danh định, được tính theo % Rtt  Rdd.
- 100% Rdd Page 2 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Trong đóμ Rttμ Giá trị thực tế của điện tr Rdd: Giá trị danh định của điện tr c.
- Hệ số nhiệt điện trở (TCR-Temperature Co-efficient of Resistor): TCR là sự thay đổi tương đ i của giá trị điện tr khi nhiệt độ thay đổi 1 oC, được tính theo phần triệu R / T.
- Trong hầu hết các chất dẫn điện khi nhiệt độ tăng thì giá trị điện tr tăng, hệ s.
- Đ i với các chất bán dẫn, khi nhiệt độ tăng s lượng electron bứt ra kh i nguyên tử để tr thành electron tự do được gia tăng đột ngột, tuy sự va ch m trong m ng tinh thể cũng tăng nhưng không đáng kể so với sự gia tăng s lượng h t dẫn, làm cho kh năng dẫn điện của vật liệu tăng, hay giá trị điện tr gi m, do đó có hệ s.
- 0 càng nh , độ ổn định của giá trị điện tr càng cao.
- nh hư ng của nhiệt độ tới giá trị điện tr của vật dẫn điện tr có giá trị là R1 và hệ s nhiệt là 1 , giá trị điện tr t i nhiệt độ T2: R2  R T2  T1.
- Page 3 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ d.Công suất tối đa cho phỨp Khi có dòng điện cư ng độ I ch y qua điện tr R, năng lượng nhiệt t a ra trên R với công suấtμ P  U .I  I 2 .R Nếu dòng điện có cư ng độ càng lớn thì nhiệt lượng tiêu thụ trên R càng lớn làm cho điện tr càng nóng, do đó cần thiết kế điện tr có kích thước lớn để có thể t n nhiệt t t.
- Công suất t i đa cho phép là công suất nhiệt lớn nhất mà điện tr có thể chịu được nếu quá ngưỡng đó điện tr bị nóng lên và có thể bị cháy.
- I max 2 U max 2 Pmax .R R Trong các m ch thực tế, t i kh i nguồn cấp, cư ng độ dòng điện m nh nên các điện tr có kích thước lớn.
- T i kh i xử lý tín hiệu, cư ng độ dòng điện yếu nên các điện tr có kích thước nh do chỉ ph i chịu công suất nhiệt thấp.
- Điện tr than ép Page 4 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Điện tr than ép có d i giá trị tương đ i rộng (từ1Ω đến 100εΩ), công suất danh định (1/8W-2W), nhưng phần lớn có công suất là 1/4W hoặc 1/2W.
- εột ưu điểm nổi bật của điện tr than ép đó chính là có tính thuần tr nên được sử dụng nhiều trong ph m vi tần s thấp (trong các bộ xử lý tín hiệu âm tần.
- Điện tr dây quấn có giá trị nh , độ chính xác cao và có công suất nhiệt lớn.
- Tuy nhiên nhược điểm của điện tr dây quấn là nó có tính chất điện c m nên không được sử dụng trong các m ch cao tần mà được ứng dụng nhiều trong các m ch âm tần.
- Điện tr dây quấn  Điện trở màng mỏngμ Được s n xuất bằng cách lắng đọng Cacbon, kim lo i hoặc oxide kim lo i dưới d ng màng m ng trên lõi hình trụ.
- Điện tr màng m ng có giá trị từ thấp đến trung bình, và có thể thấy rõ một ưu điểm nổi bật của điện tr màng m ng đó là tính chất thuần tr nên được sử dụng trong ph m vi tần s cao, tuy nhiên có công suất nhiệt thấp và giá thành cao.
- Điện tr màng m ng Page 5 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ b.
- Điện trở có giá trị thaỔ đ i  Biến trở (Variable Resistor) có cấu t o gồm một điện tr màng than hoặc dây quấn có d ng hình cung, có trục xoay giữa n i với con trượt.
- Con trượt tiếp xúc động với với vành điện tr t o nên cực thứ 3, nên khi con trượt dịch chuyển điện tr giữa cực thứ 3 và 1 trong 2 cực còn l i có thể thay đổi.
- Biến tr được sử dụng điều khiển điện áp (potentiometerμ chiết áp) hoặc điều khiển cư ng độ dòng điện (Rheostat) Trục điều khiển 2 Con trượt Vành điện tr 1 VR 3 potentiometer 2 1 VR 3  Điện trở nhiệt (Thermal Resistor -Thermistor): Rheostat Hình 2.5.
- Biến tr δà linh kiện có giá trị điện tr thay đổi theo nhiệt độ.
- Có 2 lo i nhiệt tr μ Nhiệt trở có hệ số nhiệt âmμ Giá trị điện tr gi m khi nhiệt độ tăng (NTC), thông thư ng các chất bán dẫn có hệ s nhiệt âm do khi nhiệt độ tăng cung cấp đủ năng lượng cho các electron nh y từ vùng hóa trị lên vùng dẫn nên s lượng h t dẫn tăng đáng kể, ngoài ra t c độ dịch chuyển của h t dẫn cũng tăng nên giá trị điện tr gi m Nhiệt trở có hệ số nhiệt dươngμ Giá trị điện tr tăng khi nhiệt độ tăng, các nhiệt tr được làm bằng kim lo i có hệ s nhiệt dương (PTC) do khi nhiệt độ Page 6 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ tăng, các nguyên tử nút m ng dao động m nh làm c n tr quá trình di chuyển của electron nên giá trị điện tr tăng.
- Quang tr có giá trị điện tr thay đổi phụ thuộc vào cư ng độ ánh sáng chiếu vào nó.
- Cư ng độ ánh sáng càng m nh thì giá trị điện tr càng gi m và ngược l i.
- Biểu diễn trực tiếp  Chữ cái đầu tiên và các chữ s biểu diễn giá trị của điện tr μ R(E.
- Ł=5% R=8,2KΩ  0,41 KΩ=7,79KΩ  8,61KΩ Page 7 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Hoặc có thể các chữ s để biểu diễn giá trị của điện tr và chữ cái để biểu diễn dung sai.
- Biểu diễn bằng các vạch màu Đ i với các điện tr có kích thước nh không thể ghi trực tiếp các thông s khi đó ngư i ta thư ng vẽ các vòng màu lên thân điện tr.
- ng d ng  Điện tr được sử dụng trong các mạch phân áp để phân cực cho Transistor đ m b o cho m ch khuếch đ i hoặc dao động ho t động với hiệu suất cao nhất.
- Điện tr đóng vai trò là phần tử hạn dòng tránh cho các linh kiện bị phá h ng do cư ng độ dòng quá lớn.
- εột ví dụ điển hình là trong m ch khuếch đ i, nếu không có điện tr thì Transistor chịu dòng một chiều có cư ng độ tương đ i lớn.
- do điện tr có đặc điểm tiêu hao năng lượng dưới d ng nhiệt.
- Xác định hằng số thời gian: Trong một s m ch t o xung, điện tr được sử dụng để xác định hằng s th i gian.
- C Ký hiệu Nếu điện tr tiêu thụ điện năng và chuyển thành nhiệt năng thì tụ điện tích năng lượng dưới d ng năng lượng điện trư ng, sau đó năng lượng được gi i phóng.
- Điện dung c a tụ điện Giá trị điện dung đặc trưng cho kh năng tích lũy năng lượng của tụ điện.
- Sai sốμ δà độ chênh lệch tương đ i giữa giá trị điện dung thực tế và giá trị danh định của tụ điện, được tính theo % Ctt  Cdd.
- Cdd Cttμ Điện dung thực tế Cddμ Điện dung danh định Tùy theo yêu cầu của m ch mà dung sai của tụ điện có giá trị lớn hay nh .
- Trở kháng c a tụ điện Tr kháng của tụ điện đặc trưng cho kh năng c n tr dòng điện xoay chiều của tụ điện Zc.
- Page 11 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ e.
- Điện áp một chiều đặt vào tụ khi đó gọi là điện áp đánh thủng.
- Điện áp đánh thủng phụ thuộc vào tính chất và bề dày của lớp điện môi.
- Các tụ có điện áp đánh thủng lớn thư ng là các tụ có kích thước lớn và chất điện môi t t (εica hoặc G m).
- Dòng điện rò Thực tế trong chất điện môi vẫn tồn t i dòng điện có cư ng độ rất nh , được gọi là dòng rò, khi đó có thể coi tụ điện tương đương với một điện tr có giá trị rất lớn, cỡ εΩ.
- Điện dung C=1nF  0,1 F, điện áp đánh thủng của tụ giấy cỡ kho ng vài trăm Volt.
- Điện dung C=n.pF  0,1 F, điện áp đánh thủng vài nghìn Volt.
- Tụ điện phân có điện dung lớn, màng oxit kim lo i càng m ng thì giá trị điện dung càng lớn (0,1 F –n.1000 F), điện áp đánh thủng thấp (vài trăm Volt), ho t động trong d i âm tần, dung sai lớn, kích thước tương lớn và giá thành thấp.
- Tụ Tantal cũng có giá trị điện dung lớn (0,1 F-100 F) nhưng kích thước nh , dung sai nh , độ tin cậy và hiệu suất cao, điện áp đánh thủng vài trăm Volt.
- Tụ ồoaỔ (Air-Varialbe Capacitors ) Có thể thaỔ đ i giá trị điện dung c a tụ điện bằng cách thaỔ đ i diện tích hiệu dụng giữa 2 bản cực hoặc thaỔ đ i khoảng cách giữa 2 bản cực  Tụ xoay: gồm các lá động và lá tĩnh được đặt xen kẽ với nhau, hình thành nên b n cực động và b n cực tĩnh.
- Khi các lá động xoay làm thay đổi diện tích hiệu dụng giữa 2 b n cực do đó thay đổi giá trị điện dung của tụ.
- Giá trị điện dung của tụ xoay phụ thuộc vào s lượng các lá kim lo i và kho ng không gian giữa các lá kim lo i (Giá trị cực đ iμ 50 F-1000 F và giá trị cực tiểuμ n.pF).
- Điện áp đánh thủng cực đ i cỡ vài kV.
- Tụ xoay là lo i tụ không phân cực và thư ng được sử dụng trong máy thu Radio để chọn tần Ký hiệu: C Các lá động Trục điều khiển Các lá tĩnh  Tụ vi chỉnh (Trimmer): Khác với tụ xoay là điều chỉnh diện tích hiệu dụng giữa các b n cực, tụ vi chỉnh có thể thay đổi giá trị bằng cách thay đổi kho ng cách giữa các b n cực.
- Giá trị điện dung C (n.pF-200pF), điện áp đánh thủng trung bình, hiệu suất cao (tổn hao năng lượng thấp).
- Giá trị điện dung (C=n.pF-100pF), được ứng dụng trong d i cao tần.
- Ghi trực tiếpμ Đồi với các tụ có kích thước lớn (Tụ hóa, Tụ tantal) có thể ghi trực tiếp các thông s trên thân của tụ  Giá trị điện dung  Điện áp đánh thủng Page 16 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ b.
- S n2 i l b.Trở kháng c a cuộn dâỔ Trong thực tế luôn tồn t i điện tr thuần R bên trong cuộn dây Z L  RL  j 2fL C m kháng của cuộn dâyμ X L  2fL Page 20 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ RL  R.
- Tuy nhiên với giá trị UAK đủ lớn thì quan hệ giữa dòng ID và điện áp UAK không theo phương trình trên.
- Khi UAK đ t giá trị bằng điện áp ngưỡng Uth diode dẫn m nh, dòng ID tăng m nh, tiếp giáp p-n được coi là điện tr thuần có giá trị rất nh.
- Nếu UAK tăng đến một giá trị điện áp “đánh thủng ngược” thì tiếp giáp J1 và J3 lần lượt bị đánh thủng, dòng qua diode tăng m nh.
- Tăng điện áp UAK đến giá trị đủ lớn để đánh thủng tiếp giáp J2, khi đó diode bắt đầu “thông” (on), giá trị UAK t i điểm đó được gọi là điện áp “đánh thủng thuận” (Breakover Voltage).
- Khi đó diode Shockley tương đương với một điện tr thuần có giá trị nh do đó điện áp UAK gi m đột ngột.
- Nếu tiếp tục tăng điện áp UAK khi đó diode Shockley sẽ ho t động như một điện tr thuần.
- Page 72 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Điện áp nguồn Dòng qua Diac 4.5.3.
- có thể nói điện áp VG điều khiển điện áp “ngưỡng đánh thủng” UBO.
- Ban đầu, SCR ngắt, điện áp trên t i u L  0 .
- SCR được kích m t i giá trị điện áp u s  U BO tương ứng với một giá trị UGK xác định.
- Khi đó SCR tương đương với một điện tr thuần có giá trị rất nh , nên điện áp trên t i u L  u s .
- Page 74 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Ngưỡng đánh thủng RL VR uL us Tuy nhiên, đ i với sơ us đồ m ch như trên thì SCR có thể được kích m t i góc pha lớn nhất là π/2, do t i th i điểm đó us đ t giá trị cực đ i nếu SCR vẫn chưa được kích m thì không thể kích m t i góc pha lớn hơn.
- Tương ứng với mỗi giá trị của điện áp cực cửa VG, Triac sẽ có 2 ngưỡng đánh thủng không đ i xứng.
- Khâu di pha RC có tác dụng kích m Triac t i một giá trị góc pha bất kỳ trong kho ng ( 0.
- Tr kháng giữa base 1 và base 2 được đo khi dòng emitter =0 được gọi là “tr kháng giữa các base” (interbase) RBB và có giá trị điển hình kho ng 5K – 10 K Ohm.
- Tr kháng RBB được phân đôi b i chuyển tiếp P-N (biểu thị b i diode) thành 2 điện tr RB1 và RB2 , mà tổng của nó bằng RBB .
- Tỷ s n được gọi là “tỷ s cân bằng (stand-off) nội” và giá trị của nó khong kho ng 0,5 đến 0,λ .
- Tỷ s này được cho b iμ Điện áp VBB khiến cathode của diode của dương hơn so với B1 và có giá trị điện thế n.VBB .
- Nếu điện áp emitter VE nh hơn giá trị này, chuyển tiếp sẽ được phân cực ngược và chỉ có một dòng emitter ngược nh ch y qua.
- Điều này khiến cho điện tr RB1 gi m.
- Quá trình Page 78 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ tích luỹ này tiếp tục cho đến khi đ t đến giá trị dòng IE tức đ t đến tr ng thái b•o hoà của thanh bán dẫn t i miền RB1 .
- Bắt đầu từ các điều kiện này, điện áp VE , mà có giá trị nh nhất Vv (điện áp điểm trũng - valley voltage), bắt đầu tăng khi dòng tăng, gi ng như đặc tuyến thông thư ng của diode.
- VE > Vv μ tr kháng vào l i tr nên dương và có giá trị tương tự với tr kháng của diode khi dẫn.
- Vv μ điện áp điểm trũng.
- Page 79 GIÁO TRÌNH LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CH ƠNG 5: LINH KI N QUANG ĐI N TỬ Trong chương này, chúng ta chỉ đề cập đến một s các linh kiện quang điện tử thông dụng như quang điện tr , quang diod, quang transistor, led… các linh kiện quang điện tử quá đặc biệt không được đề cập đến.
- δà điện tr có trị s càng gi m khi được chiếu sáng càng m nh.
- Điện tr t i (khi không được chiếu sáng - trong bóng t i) thư ng trên 1εΩ, trị s này gi m rất nh có thể dưới 100Ω khi được chiếu sáng m nh Nguyên lý làm việc của quang điện tr là khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm gi m điện tr của chất bán dẫn.
- Các đặc tính điện và độ nh y của quang điện tr dĩ nhiên tùy thuộc vào vật liệu dùng trong chế t o.
- Vài ứng dụng của quang điện tr μ Quang điện tr được dùng rất phổ biến trong các m ch điều khiển 1.
- Mạch báo động: Khi quang điện tr được chiếu sáng (tr ng thái thư ng trực) có điện tr nh , điện thế cổng của SCR gi m nh không đủ dòng kích nên SCR ngưng.
- Mạch mở điện tự động về đêm dùng điện AC: Ban ngày, trị s của quang điện tr nh