MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Giới thiệu: Linh kiện điện tử là các phần tử linh kiên rời rạc, mạch tích hợp (IC) …tạo nên mạch điện tử, hệ thống điện tử. Linh kiện điện tử được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Nổi bật nhất là ứng dụng trong lĩnh vực điện tử -viễn thông, CNTT. Linh kiện điện tử rất phong phú, nhiều chủng loại đa dạng.
Công nghệ chế tạo linh kiện điện tử phát triển mạnh mẽ, tạo ra những vi mạch có mật độ rất lớn (Vi xử lý Pentium 4: > 40 triệu Transistor, …) Xu thế các linh kiện điện tử có mật độ tích hợp ngày càng cao, tính năng mạnh, tốc độ lớn… Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Lịch sử phát triển công nghệ điện tử Mục tiêu: Trình bầy được lịch sử phát triển công nghệ điện tử Các cấu kiện bán dẫn như diodes, transistors và mạch tích hợp (ICs) có thể tìm thấy khắp nơi trong cuộc sống (Walkman, TV, ôtô, máy giặt, máy điều hoà, máy tính, …). Những thiết bị này có chất lượng ngày càng cao với giá thành rẻ hơn. PCs minh hoạ rất rõ xu hướng này Nhân tố chính đem lại sự phát triển thành công của nền công nghiệp máy tính là việc thông qua các kỹ thuật và kỹ năng công nghiệp tiên tiến người ta chế tạo được các transistor với kích thước ngày càng nhỏ→ giảm giá thành và công suất.
Lịch sử phát triể: - 1883 Thomas Alva Edison (“Edison Effect”) - 1904 John Ambrose Fleming (“Fleming Diode”) - 1906 Lee de Forest (“Triode”) Vacuum tube devices continued to evolve - 1940 Russel Ohl (PN junction) - 1947 Bardeen and Brattain (Transistor) - 1952 Geoffrey W. Dummer (IC concept) - 1954 First commercial silicon transistor - 1955 First field effect transistor – FET - 1958 Jack Kilby (Integrated circuit) - 1959 Planar technology invented - 1960 First MOSFET fabricated At Bell Labs by Kahng 7 - 1961 First commercial ICs Fairchild and Texas Instruments - 1962 TTL invented - 1963 First PMOS IC produced by RCA - 1963 CMOS invented Frank Wanlass at Fairchild Semiconductor - U.PHÂN LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ 2. Phân loại dựa trên đặc tính vật lý Linh kiện hoạt động trên nguyên lý điện từ và hiệu ứng bề mặt: điện trở bán dẫn, DIOT, BJT, JFET, MOSFET, điện dung MOS… IC từ mật độ thấp đến mật độ siêu cỡ lớn UVLSI. Linh kiện hoạt động trên nguyên lý quang điện: quang trở, Photođiot, PIN, APD, CCD, họ linh kiện phát quang LED, LASER, họ linh kiện chuyển hoá năng lượng quang điện như pin mặt trời, họ linh kiện hiển thị, IC quang điện tử Linh kiện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến: họ sensor nhiệt, điện, từ, hoá học; họ sensor cơ, áp suất, quang bức xạ, sinh học và các chủng loại IC thông minh dựa trên cơ sở tổ hợp công nghệ IC truyền thống và công nghệ chế tạo sensor.
Linh kiện hoạt động dựa trên hiệu ứng lượng tử và hiệu ứng mới: các linh kiện được chế tạo bằng công nghệ nano có cấu trúc siêu nhỏ: Bộ nhớ một điện tử, Transistor một điện tử, giếng và dây lượng tử, linh kiện xuyên hầm một điện tử, … 2.2 Phân loại dựa trên chức năng xử lý tín hiệu Hình 1.: Phân loại linh kiện dựa trên chức năng xử lí tín hiệu 2.3 Phân loại theo ứng dụng Vi mạch và ứng dụng: (hình 2; hình 3) - Processors: CPU, DSP, Controllers - Memory chips: RAM, ROM, EEPROM - Analog: Thông tin di động, xử lý audio/video - Programmable: PLA, FPGA - Embedded systems: Thiết bị ô tô, nhà máy, Network cards System- 8 on-chip (SoC). Hình 2: Ứng dụng của vi mạch Hình 3 : Ứng dụng của linh kiện điện tử Linh kiện thụ động: R, L, C… Linh kiện tích cực: DIOT, BJT, JFET, MOSFET… Vi mạch tích hợp IC: IC tương tự, IC số, Vi xử lý… Linh kiện chỉnh lưu có điều khiển Linh kiện quang điện tử: Linh kiện thu quang, phát quang 3. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ 3. Chất cách điện (chất điện môi 9 - Định nghĩa: Là chất dẫn điện kém, là các vật chất có điện trở suất cao (107 ÷1017Ω.m) ở nhiệt độ bình thường.
Chất cách điện gồm phần lớn các vật liệu vô cơ cũng như hữu cơ. Tính chất ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của linh kiện - Các tính chất của chất điện môi. - Độ thẩm thấu điện tương đối (hằng số điện môi - ε) - Độ tổn hao điện môi (Pa) - Độ bền về điện của chất điện môi (Eđ.t) - Nhiệt độ chịu đựng - Dòng điện trong chất điện môi (I) - Điện trở cách điện của chất điện môi 3. Chất dẫn điện Định nghĩa: Là vật liệu có độ dẫn điện cao.
Trị số điện trở suất của nó (khoảng 10-8 ÷ 10-5 Ωm) nhỏ hơn so với các loạivật liệu khác. Trong tự nhiên chất dẫn điện có thể là chất rắn–kim loại, chất lỏng–kim loại nóng chảy, dung dịch điện phân hoặc chấtkhí ở điện trường cao. Các tính chất của chất dẫn điện - Điện trở suất - Hệ số nhiệt của điệntrở suất(α) - Hệ số dẫn nhiệt: λ - Công thoát của điện tử trong kim loại - Điện thế tiếp xúc 3. Vật liệu từ Định nghĩa: Vật liệu từ là vật liệu khi đặt vào trong một từ trường thì nó bị nhiễm từ - Các tính chất đặctrưng cho vậtliệutừ - Từ trở và từ thẩm - Độ từ thẩmtương đối(μr) - Đường cong từ hóa 10 BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Mã bài: MĐ13 - 01 Giới thiệu: Các mạch điện tử được tạo nên từ sự kết nối các linh kiện điện tử với nhau bao gồm hai loại linh kiện chính là linh kiện thụ động và linh kiện tích cực trong đó phần lớn là các linh kiện thụ động.
Do đó muốn phân tích nguyên lí hoạt động, thiết kế mạch, kiểm tra trong sửa chữa cần phải hiểu rõ cấu tạo, nguyên lí hoạt động của các linh kiện điện tử, trong đó trước hết là các linh kiện điện tử thụ động. Mục tiêu: - Phân biệt được điện trở, tụ điện, cuộn cảm với các linh kiện khác theo các đặc tính của linh kiện. - Đọc đúng trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế. - Đo kiểm tra được chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị của linh kiện.
- Thay thế, thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuật của mạch điện công tác. - Rèn luyện tính chính xác, nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung chính: 1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo. Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện.
Để đạt được một giá trị dòng điện mong muốn tại một điểm nào đó của mạch điện hay giá trị điện áp mong muốn giữa hai điểm của mạch người ta dùng điện trở có giá trị thích hợp. Giá trị của điện trở không phụ thuộc vào tần số dòng điện, nghĩa là giá trị điện trở không thay đổi khi dùng ở mạch một chiều cũng như xoay chiều. Ký hiệu và đơn vị. - Ký hiệu: Đơn vị của điện trở: ; K; M 11 Hình 1.1 Điện trở cố định (Điện trở có giá trị điện trở cố định) Hình 1.
Các loại điện trở biến đổi ( Điện trở có giá trị điện trở thay đổi ) d. Các tham số kỹ thuật đặc trưng của điện trở. * Trị số điện trở: - Trị số của điện trở là tham số cơ bản yêu cầu phải ổn định, ít thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm…. - Trị số của điện trở phụ thuộc vào tính chất dẫn điện và kích thước của vật liệu chế tạo ra nó.1) S Trong đó: R: Điện trở của một vật dẫn.
: Điện trở suất của vật dẫn chế tạo điện trở. l: Chiều dài của vật dẫn. S: Tiết diện mặt cắt của vật dẫn. * Dung sai ( sai số ) của điện trở: - Dung sai hay sai số của điện trở biểu thị mức độ chênh lệch giữa trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định mà được tính theo %: Rtt Rdd 100 % (2.2) Rdd - Sai số % gồm các cấp: 1%, 2%, 5%, 10% và 20%.
* Công suất danh định. - Công suất danh định là cường độ dòng điện tối đa chạy qua điện trở mà không làm điện trở nóng quá PR 2P. - Công suất của điện trở được nhà chế tạo qui ước thay đổi theo kích thước lớn hay nhỏ với trị số gần như đúng như sau: 1 + Công suất W có chiều dài 0,7cm. 4 12 1 + Công suất W có chiều dài 1cm.
2 + Công suất 1W có chiều dài 1,2cm. + Công suất 2W có chiều dài 1,6cm. + Công suất 4W có chiều dài 2,4cm. Những điện trở có công suất lớn hơn thường là điện trở dây quấn.
Có 5 loại điện trở chính là: - Điện trở than ép dạng thanh. - Điện trở than. - Điện trở màng kim loại - Điện trở oxit kim loại - Điện trở dây quấn 1. Điện trở than ép dạng thanh.
* Cấu tạo: Được chế tạo từ bột than với chất liên kết nung nóng hoá thể được bảo vệ bằng một lớp vỏ giấy phủ gốm hay lớp sơn. Vỏ bằng gốm Chân Hỗn hợp bột than Hình 1. Cấu tạo điện trở than ép dạng thanh. * Đặc điểm: + Điện trở này thường được chế tạo với công suất cỡ ¼ W đến 1 W với giá trị từ 1/20 đến vài W.
+ Rẻ tiền tuy nhiên có nhược điểm là tính ổn định kém khi nhiệt độ thay đổi sẽ gây ra dung sai b. Điện trở màng kim loại. *Cấu tạo: Chế tạo theo cách kết lắng mằng Ni-Cr (Niken-Crôm) trên thân gốm có xẻ rãnh xoắn sau đó phủ lớp sơn. Cấu tạo điện trở màng kim loại 13 * Đặc điểm: Loại này có độ ổn định cao hơn loại than nhưng giá thành cao hơn vài phần.
Điện trở oxit kim loại. * Cấu tạo: Hình 1. Cấu tạo điện trở oxit kim loại Kết lắng màng oxits thiếc trên thanh SiO2 *Đặc điểm: Chịu được nhiệt độ cao và độ ẩm cao. Công suất danh định ½ W.
Người ta dùng điện trở này khi cần có độ tin cậy cao, độ ổn định cao. Điện trở dây quấn. * Cấu tạo: Vật liệu làm điện trở là dây quấn hợp kim được quấn trên lõi làm vật liệu gốm. *Đặc điểm: Thường dùng khi yêu cầu giá trị điện trở rất thấp hay yêu cầu dòng điện rất cao, công suất 1W đến 25W.
Sai số nhỏ lên giá thành đắt. Cấu tạo điện trở dây quấn.2 Cách đọc, đo và cách mắc điện trở.1 Cách đọc điện trở. Biểu thị giá trị điện trở bằng số và chữ: Đọc trực tiếp trên thân diện trở có ghi rõ trị số và đơn vị R.