70 giao trinh linh kien dien tu gtvt . nguon khac – CHƯƠNG I. LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Trạng thái điện – StuDocu

CHƯƠNG I. LINH KIỆN THỤ ĐỘNG

Trạng thái điện của mỗi linh kiện điện tử được đặc trưng bởi 2 thông số:
điện áp u và cường độ dòng điện i. Mối quan hệ tương hỗ i=f(u) được biểu diễn
bởi đặc tuyến Volt-Ampere.

Người ta hoàn toàn có thể phân loại những linh kiện điện tử theo hàm quan hệ trên là tuyến tính hay phi tuyến. Nếu hàm i = f ( u ) là tuyến tính ( hàm đại số bậc nhất hay phương trình vi phân, tích phân tuyến tính ), thành phần đó được gọi là thành phần tuyến tính ( R, L, C ) và hoàn toàn có thể vận dụng được nguyên tắc xếp chồng .Điện trở : i  R 1. u

Tụ điện:  Ci. dudt

Cuộn dây: i  L 1  u. dt

Nếu hàm i = f ( u ) là quan hệ phi tuyến ( phương trình đại số bậc cao, phương trình vi phân hay tích phân phi tuyến ), thành phần đó được gọi là thành phần phi tuyến ( diode, Transistor ) .

2. Điện trở (Resistor)

Như đã đề cập trong chương trước, dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của những hạt mang điện và trong vật dẫn những hạt mang điện đó là những electron tự do. Các electron tự do có năng lực di dời được do tác động ảnh hưởng của điện áp nguồn và trong quy trình di dời những electron tự do va chạm với những nguyên tử nút mạng và những electron khác nên bị mất một phần nguồn năng lượng dưới dạng nhiệt. Sự va chạm này cản trở sự hoạt động của những electron tự do và được đặc trưng bởi giá trị điện trở .

2.1. Định nghĩa : Điện trở là linh kiện cản trở dòng điện, giá trị điện trở càng
lớn dòng điện trong mạch càng nhỏ.

Định luật Ohm : Cường độ dòng điện trong mạch thuần trở tỷ lệ thuận
với điện áp cấp và tỷ lệ nghịch với điện trở của mạch.

R

I  E

[I]: Ampere (A)

2.1. Các thông số của điện trở

a. Giá trị điện trở
Giá trị điện trở đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của điện trở.
Yêu cầu cơ bản đối với giá trị điện trở đó là ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và
thời gian,…Điện trở dẫn điện càng tốt thì giá trị của nó càng nhỏ và ngược lại.
Giá trị điện trở được tính theo đơn vị Ohm (Ω), kΩ, MΩ, hoặc GΩ.

Giá trị điện trở phụ thuộc vào vào vật liệu cản điện, size của điện trở và nhiệt độ của thiên nhiên và môi trường .

S

R . l

Trong đó : ρ : điện trở suất [ Ωm ] l : chiều dài dây dẫn [ m ] S : tiết diện dây dẫn [ m 2 ] Trong trong thực tiễn điện trở được sản xuất với một số ít thang giá trị xác lập. Khi giám sát triết lý phong cách thiết kế mạch, cần chọn thang điện trở gần nhất với giá trị được tính .b. Sai số Sai số là độ chênh lệch tương đối giữa giá trị thực tiễn của điện trở và giá trị danh định, được tính theo %   100 % ddtt dd R

 RR

dông suất tối đa được cho phép Khi có dòng điện cường độ I chạy qua điện trở R, nguồn năng lượng nhiệt tỏa ratrên R với hiệu suất :   2 .. RIIUPNếu dòng điện có cường độ càng lớn thì nhiệt lượng tiêu thụ trên R càng lớn làm cho điện trở càng nóng, do đó cần thiết kế điện trở có size lớn để hoàn toàn có thể tản nhiệt tốt .Công suất tối đa được cho phép là hiệu suất nhiệt lớn nhất mà điện trở hoàn toàn có thể chịu được nếu quá ngưỡng đó điện trở bị nóng lên và hoàn toàn có thể bị cháy. Công suất tối đa được cho phép đặc trưng cho năng lực chịu nhiệt .RI R

P U 2.

max max 2 max   Trong những mạch trong thực tiễn, tại khối nguồn cấp, cường độ dòng điện mạnh nên những điện trở có kích cỡ lớn. Tại khối giải quyết và xử lý tín hiệu, cường độ dòng điện yếu nên những điện trở có size nhỏ do chỉ phải chịu hiệu suất nhiệt thấp .

2.1. Phân loại và ký hiệu điện trở

a. Điện trở có giá trị xác định
 Điện trở than ép (Điện trở hợp chất Cacbon): Được chế tạo bằng cách
trộn bột than với vật liệu cản điện, sau đó được nung nóng hóa thể rắn, nén thành
dạng hình trụ và được bảo vệ bằng lớp vỏ giấy phủ gốm hay lớp sơn.

Hợp chất CarbonCác điện cựcDây dẫn Dây dẫnHình 2. Điện trở than épĐiện trở than ép có dải giá trị tương đối rộng ( từ1Ω đến 100 MΩ ), hiệu suất danh định ( 1/8 W – 2W ), nhưng phần đông có hiệu suất là 1/4 W hoặc 1/2 W. Một ưu điểm điển hình nổi bật của điện trở than ép đó chính là có tính thuần trở nên được sử dụng nhiều trong khoanh vùng phạm vi tần số thấp ( trong những bộ giải quyết và xử lý tín hiệu âm tần ) .

 Điện trở dây quấn được chế tạo bằng cách quấn một đoạn dây không
phải là chất dẫn điện tốt (Nichrome) quanh một lõi hình trụ. Trở kháng phụ
thuộc vào vật liệu dây dẫn, đường kính và độ dài của dây dẫn. Điện trở dây quấn
có giá trị nhỏ, độ chính xác cao và có công suất nhiệt lớn. Tuy nhiên nhược điểm
của điện trở dây quấn là nó có tính chất điện cảm nên không được sử dụng trong
các mạch cao tần mà được ứng dụng nhiều trong các mạch âm tần.

 Điện trở màng mỏng : Được sản xuất bằng cách lắng đọng Cacbon, kim
loại hoặc oxide kim loại dưới dạng màng mỏng trên lõi hình trụ. Điện trở màng
mỏng có giá trị từ thấp đến trung bình, và có thể thấy rõ một ưu điểm nổi bật của
điện trở màng mỏng đó là tính chất thuần trở nên được sử dụng trong phạm vi
tần số cao, tuy nhiên có công suất nhiệt thấp và giá thành cao.

NichromeLõi cách điệnDây dẫn Dây dẫnHình 2. Điện trở dây quấnMàng mỏng dínhDây dẫn Dây dẫn Hình 2. Điện trở màng mỏng mảnhtăng, những nguyên tử nút mạng xê dịch mạnh làm cản trở quy trình chuyển dời của electron nên giá trị điện trở tăng .Nhiệt trở được sử dụng để điều khiển và tinh chỉnh cường độ dòng điện, đo hoặc tinh chỉnh và điều khiển nhiệt độ : không thay đổi nhiệt cho những tầng khuếch đại, đặc biệt quan trọng là tầng khuếch đại hiệu suất hoặc là linh kiện cảm ứng trong những mạng lưới hệ thống tự động hóa tinh chỉnh và điều khiển theo nhiệt độ .

 Điện trở quang (Photo Resistor)

Quang trở là linh kiện nhạy cảm với bức xạ điện từ quanh phổ ánh sáng nhìn thấy. Quang trở có giá trị điện trở đổi khác nhờ vào vào cường độ ánh sáng chiếu vào nó. Cường độ ánh sáng càng mạnh thì giá trị điện trở càng giảm và ngược lại .Khi bị che tối :. 100. MnknR     Khi được chiếu sáng :. 100. knnR     Quang trở thường được sử dụng trong những mạch tự động hóa điều khiển và tinh chỉnh bằng ánh sáng : ( Phát hiện người vào cửa tự động hóa ; Điều chỉnh độ sáng, độ sắc nét ở Camera ; Tự động bật đèn khi trời tối ; Điều chỉnh độ sắc nét của LCD ; … )

2.1. Cách ghi và đọc các tham số điện trở

a. Biểu diễn trực tiếp  Chữ cái tiên phong và những chữ số màn biểu diễn giá trị của điện trở : R ( E ) – Ω ; K – K Ω ; M – M Ω ; … Chữ cái thứ hai trình diễn dung sai :Ví dụ : 8K2 J : R = 8,2 KΩ ; δ = 5 % R = 8,2 KΩ , 0 41 KΩ = 7,79 KΩ  8,61 KΩ

F=1% J=5%

G=2% K=10%

H=2,5% M=20%

λ λHoặc hoàn toàn có thể những chữ số để trình diễn giá trị của điện trở và vần âm để trình diễn dung sai. Khi đó chữ số sau cuối màn biểu diễn số chữ số 0 ( bậc của lũy thừa 10 ) .Ví dụ : 4703G : R = 470K Ω ; δ = 2 % b. Biểu diễn bằng những vạch màu Đối với những điện trở có size nhỏ không hề ghi trực tiếp những thông số kỹ thuật khi đó người ta thường vẽ những vòng màu lên thân điện trở . 3 vòng màu :  2 vòng đầu trình diễn 2 chữ số có nghĩa thực  Vòng thứ 3 màn biểu diễn số chữ số 0 ( bậc của lũy thừa 10 )  Sai số δ = 20 %  4 vòng màu  2 vòng đầu trình diễn 2 chữ số có nghĩa thực  Vòng thứ 3 trình diễn số chữ số 0 ( bậc của lũy thừa 10 )  Vòng thứ 4 trình diễn dung sai ( tráng nhũ )  5 vòng màu :  3 vòng đầu trình diễn 3 chữ số có nghĩa thực  Vòng thứ 4 trình diễn số chữ số 0 ( bậc của lũy thừa 10 )  Vòng thứ 5 trình diễn dung sai ( tráng nhũ )

Bảng quy ước mã vạch màu
Màu Trị số Sai số
Đen 0
Nâu 1 1%
Đỏ 2 2%
Cam 3
Vàng 4
Lục 5
Lam 6

không khí ). Chất cách điện được lấy làm tên gọi cho tụ điện ( tụ giấy, tụ dầu, tụ gốm hay tụ không khí ) .Nếu điện trở tiêu thụ điện năng và chuyển thành nhiệt năng thì tụ điện tích nguồn năng lượng dưới dạng nguồn năng lượng điện trường, sau đó nguồn năng lượng được giải phóng. Điều này được bộc lộ ở đặc tính tích và phóng điện của tụ điện .

2.2. Các tham số của tụ điện

a. Điện dung của tụ điện Giá trị điện dung đặc trưng cho năng lực tích góp nguồn năng lượng của tụ điện .d

C  oS

Trong đó : ε : Hệ số điện môi của chất cách điệnεo = 8,85 – 12 ( F / m ) : Hằng số điện môi của chân khôngS : Diện tích hiệu dụng của 2 bản cựcd : Khoảng cách giữa 2 bản cựcĐiện dung có đơn vị chức năng là F, tuy nhiên trong thực tiễn 1F là giá trị rất lớn nên thường sử dụng những đơn vị chức năng khác : 1 μF = 10-6 F ; 1 nF = 10-9 F ; 1 pF = 10-12 FMột số thông số điện môi thông dụng : Chân không ε = Không khí ε = 1, Gốm ε = 30 – Mica ε = 5, Dầu ε = Giấy khô ε = 2, Polystyrene ε = 2 ,Ký hiệuCb. Sai số : Là độ chênh lệch tương đối giữa giá trị điện dung thực tiễn và giá trị danh định của tụ điện, được tính theo %ddtt dd C

  CC

Ctt : Điện dung thực tế
Cdd : Điện dung danh định
Tùy theo yêu cầu của mạch mà dung sai của tụ điện có giá trị lớn hay nhỏ.
c. Trở kháng của tụ điện
Trở kháng của tụ điện đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện xoay chiều
của tụ điện

Z j 2 fC. Xj cc

1 



Xc 2  fC  1 : dung kháng của tụ: 0 Zf c    : hở mạch so với thành phần một chiều Zf c    0 : : ngắn mạch so với thành phần xoay chiều d. Hệ số nhiệt của tụ điện ( TCC – Temperature Co-efficient of Capacitor ) Là độ đổi khác tương đối của giá trị điện dung khi nhiệt độ đổi khác 1 oC, được tính theo o / oo :106 ppm C ) / ( C

T

C

TCC   o





TCC càng nhỏ thì giá trị điện dung càng không thay đổi, do đó mỗi loại tụ chỉ hoạt động giải trí trong một dải nhiệt độ nhất định .( a ) C = 200 pF với chất điện môi là không khí ( b ) C = 1,5 μF với chất điện môi là gốmGốm

 Tụ gốm (Ceramic Capacitors ) : Tụ gốm là tụ không phân cực được sản
xuất bằng cách lắng đọng màng kim loại mỏng trên 2 mặt của đĩa gốm hoặc cũng
có thể ở mặt trong và mặt ngoài của ống hình trụ, hai điện cực được gắn với
màng kim loại và được bọc trong vỏ chất dẻo. Điện dung thay đổi trong phạm vi
rộng C=n0,5μF, điện áp đánh thủng cỡ khoảng vài trăm Volt. Hoạt động
trong dải cao tần (dẫn tín hiệu cao tần xuống đất), có đặc điểm là tiêu thụ ít năng
lượng.

Ký hiệu:
 Tụ Mica (Mica Capacitors) : Tụ Mica là tụ không phân cực được chế
tạo bằng cách đặt xen kẽ các lá kim loại với các lớp Mica (hoặc cũng có thể lắng
đọng màng kim loại lên các lớp Mica để tăng hệ số phẩm chất). Điện dung
C=n0,1μF, điện áp đánh thủng vài nghìn Volt. Độ ổn định cao, dòng rò
thấp, sai số nhỏ, tiêu hao năng lượng không đáng kể, hoạt động trong dải cao tần
(được sử dụng trong máy thu phát sóng Radio).

Ký hiệu :Lớp điện môi Lá sắt kẽm kim loạiLá sắt kẽm kim loạiBản cực sắt kẽm kim loạiBản cực sắt kẽm kim loạiLớp điện môi ( giữa những bản cực )CCC

 Tụ màng mỏng (Plastic – film Capacitors) : Là tụ không phân cực,
được chế tạo theo phương pháp giống tụ giấy, chất điện môi là Polyester,
Polyethylene hoặc Polystyrene có tính mềm dẻo. Điện dung C=50pF-nμF
(thông thường: 1nF-10μF), điện áp đánh thủng cỡ khoảng vài nghìn Volt, hoạt
động trong các dải tần audio (âm tần) và radio (cao tần).

Ký hiệu :

 Tụ điện phân (Electrolytic Capacitors) : Tụ điện phân còn được gọi là
tụ oxi hóa (hay tụ hóa), đây là loại tụ phân cực, gồm các lá nhôm được cách ly
bởi dung dịch điện phân và được cuộn lại thành dạng hình trụ. Khi đặt điện áp
một chiều lên hai bản cực của tụ điện, xuất hiện màng oxide kim loại cách điện
đóng vai trò là lớp điện môi. Tụ điện phân có điện dung lớn, màng oxit kim loại
càng mỏng thì giá trị điện dung càng lớn (0,1μF –nμF), điện áp đánh thủng
thấp (vài trăm Volt), hoạt động trong dải âm tần, dung sai lớn, kích thước tương
lớn và giá thành thấp.

Ký hiệu :

• _

Cvới nhau, ở giữa là lớp điện môi, khoảng cách giữa những bản cực được biến hóa nhờ ốc vit kiểm soát và điều chỉnh .Thông thường tụ vi chỉnh được nối song song với tụ xoay để tăng năng lực kiểm soát và điều chỉnh. Giá trị điện dung C ( n-200pF ), điện áp đánh thủng trung bình, hiệu suất cao ( tổn hao nguồn năng lượng thấp ). Tụ vi chỉnh cũng là tụ không phân cực .

 Tụ đồng trục chỉnh: Tụ đồng trục gồm 2 ống hình trụ kim loại được
bọc lớp nhựa lồng vào nhau. Lớp nhựa đóng vai trò là lớp điện môi. Ống ngoài
cố định đóng vai trò là bản cực tĩnh, ống bên trong có thể trượt đóng vai trò là
bản cực động, do đó diện tích hiệu dụng giữa 2 bản cực có thể thay đổi làm thay
đổi điện dung của tụ. Giá trị điện dung (C=n-100pF), được ứng dụng trong
dải cao tần.

2.2. Cách ghi và đọc tham số của tụ điện

a. Ghi trực tiếp : Đồi với những tụ có size lớn ( Tụ hóa, Tụ tantal ) hoàn toàn có thể ghi trực tiếp những thông số kỹ thuật trên thân của tụ Giá trị điện dung  Điện áp đánh thủngVit kiểm soát và điều chỉnh Bản cực trênBản cực dướiLớp điện môiĐế Hình 2 ụ vi chỉnhỐng cố định và thắt chặt ( bên ngoài )Lớp điện môiỐng trượt ( bên trong )Hình 2. Tụ đồng trục chỉnhĐiện cựcb. Ghi theo quy ước  3 chữ số và 1 vần âm :  Đơn vị là pF  2 chữ số đầu có nghĩa thực  Chữ số thứ 3 trình diễn bậc của lũy thừa 10  Chữ cái màn biểu diễn sai số Ví dụ : 0/200 V : C = 0,047 μF ; UBR = 200V 2/35 : C = 2,2 μF ; UBR = 35V 102J : C = 10 2 pF = 1 nF ; δ = 5 %. 22K : C = 0,22 μF ; δ = 10 %Bảng ý nghĩa của chữ số thứ 3 Sai số

2.2. Ứng dụng

Dung kháng của tụ :Chữ số Hệ số nhân 0 100 1 101 2 102 3 103 4 104 5 105 8 10 – 9 10 –

B=0,1% H=3%

C=0,25% J=5%

D (E)=0,5% K=10%

F=1% M=20%

G=2% N=0,05%

Khi cho dòng điện một chiều qua cuộn dây, dòng điện sẽ tạo nên từ trường đều trong lõi cuộn dây ( được xác lập theo quy tắc vặn nút chai ) .Cường độ từ trường : I lH  n [ A / m ]n : Số vòng dây l : Chiều dài của lõi [ m ] I : cường độ dòng điện [ A ]

Cường độ từ cảm:  oHB [T] (Tesla)

μo : Độ từ thẩm của chân không μo = 4 π. 10-7 ( H / m ) μ : Độ từ thẩm tương đối của vật liệu từ so với chân khôngNếu cường độ dòng điện I không đổi thì H và B là từ trường đều Nếu cường độ dòng điện i đổi khác thì H và B là từ trường biến thiên b. Tạo dòng điện bằng từ trường  Hiện tượng cảm ứng điện từ Định luật Faraday : Nếu từ trải qua một cuộn dây biến thiên sẽ sinh ra trong cuộn dây một sức điện động cảm ứng có độ lớn tỷ suất với vận tốc biến thiên của từ thông .Định luật Lentz : Sức điện động cảm ứng sinh ra dòng điện cảm ứng có chiều chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó .Sức điện động cảm ứng : t cu ne 

 .

n : số vòng dây   : lượng từ thông biến thiên qua cuộn dây  t : khoảng chừng thời hạn biến thiên  Hiện tượng tự cảm : Nếu dòng điện qua một cuộn dây biến thiên sẽ sinh ra một sức điện động tự cảm trong lòng cuộn dây chống lại sự biến thiên của dòng điện sinh ra nó và có độ lớn tỷ suất với vận tốc biến thiên của dòng điện .Sức điện động tự cảm : t Le i tc   .  ( L : Hệ số tự cảm [ H ] ) Hiện tượng hỗ cảm : Khi có hai cuộn dây được quấn chung trên một lõi hoặc được đặt gần nhau, khi đó dòng điện biến thiên ở cuộn này sinh điện áp hỗ cảm ở cuộn kia .Sức điện động hỗ cảm : tMe i hc     ( M : Hệ số hỗ cảm )

2.3. Các tham số của cuộn cảm

a. Hệ số tự cảm L Đặc trưng cho năng lực cảm ứng của cuộn dâyinL 

 = S

l

n
o

2

.

bở kháng của cuộn dây Trong thực tiễn luôn sống sót điện trở thuần R bên trong cuộn dây

LL  jRZ 2  fL

Cảm kháng của cuộn dây :

XL  2  fL

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư