CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1. Khái quát chung về kỹ thuật điện tử Kỹ thuật điện tử (tiếng Anh: Electronic engineering) là một ngành kỹ thuật điện sử dụng các phần tử điện phi tuyến và hoạt động tích cực như các linh kiện bán dẫn, đặc biệt là transistor, điốt, mạch tích hợp,. để thiết kế các mạch điện, thiết bị, vi xử lý, vi điều khiển và các hệ thống điện tử khác. Kỹ thuật điện tử thường cũng thiết kế các phần tử điện thụ động, thường là dựa trên bảng mạch in.
Các ứng dụng cơ bản của kỹ thuật điện tử: Kỹ thuật điện tử đề cập đến việc áp dụng các ứng dụng, nguyên tắc và các thuật toán được phát triển trong nhiều lĩnh vực liên quan, ví dụ như vật lý chất rắn, kỹ thuật vô tuyến, viễn thông, hệ thống điều khiển, xử lý tín hiệu, kỹ thuật hệ thống, kỹ thuật máy tính, kỹ thuật đo lường, Robot học, và nhiều thứ khác. Môn học Kỹ thuật điện tử cung cấp các kiến thức cơ bản về linh kiện điện tử và mạch điện đơn giản bao gồm: Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật và ứng dụng của các linh kiện thụ động, bán dẫn và IC Cách nhận biết, đọc trị số và các thông số kỹ thuật khác của linh kiện điện tử thông dụng Mạch khuếch đại sử dụng transistor lưỡng cực, transistor trường; Mạch khuếch đại thuật toán Phương pháp đo kiểm linh kiện và các mạch điện cơ bản. 1 CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Vật liệu dẫn điện và cách điện Các vật liệu sử dụng trong kỹ thuật điện tử rất đa dạng và rất nhiều.
Chúng được gọi chung là vật liệu điện tử để phân biệt với các loại vật liệu sử dụng trong các lĩnh vực khác. Tuỳ theo mục đích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật mà lựa chọn vật liệu sao cho thích hợp đảm bảo về các chỉ tiêu kỹ thuật, dễ gia công và giá thành rẻ. 1 Dựa vào lý thuyết vùng năng lượng người ta chia vật chất ra làm ba loại là chất cách điện, chất bán dẫn và chất dẫn điện. Theo lý thuyết này thì các trạng thái năng lượng của nguyên tử vật chất được phân chia thành ba vùng năng lượng khác nhau là: vùng hóa trị, vùng dẫn và vùng cấm.
Mức năng lượng cao nhất của vùng hóa trị ký hiệu là EV, mức năng lượng thấp nhất của vùng dẫn ký hiệu là EC và độ rộng vùng cấm ký hiệu là EG. + Chất cách điện: Cấu trúc vùng năng lượng của chất cách điện được mô tả trong hình. Độ rộng vùng cấm EG có giá trị đến vài eV (EG ≥ 2eV). 2 + Chất bán dẫn: Chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm rất nhỏ (EG < 2eV).
+ Kim loại: Cấu trúc vùng năng lượng của tinh thể không có vùng cấm, do đó vùng hóa trị hòa vào vùng dẫn nên điện tử hóa trị chính là các điện tử tự do. Dựa vào ứng dụng, các vật liệu điện tử thường được phân chia thành 4 loại là chất cách điện (hay chất điện môi), chất dẫn điện, chất bán dẫn và vật liệu từ (vật liệu có khả năng nhiễm từ khi đặt trong từ trường). Vật dẫn điện Chất dẫn điện là vật liệu có độ dẫn điện cao. Điện trở suất của chất dẫn điện nằm trong khoảng 10 8 ÷10 5 Ω m.
Trong tự nhiên chất dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí. Vật cách điện (hay chất điện môi) Chất cách điện, hay còn gọi là chất điện môi. Chất cách điện có điện trở suất cao vào khoảng 10 7 ÷10 17 Ωm ở nhiệt độ phòng. Chất cách điện gồm phần lớn các vật liệu vô cơ cũng như hữu cơ.
Chúng có thể ở thể khí, thể lỏng và thể rắn. Các hạt mang điện và dòng điện trong các môi trường Định nghĩa: Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích. Chiều của dòng điện là chiều di chuyển của các hạt mang điện tích dương.1 Dòng điện trong kim loại: Trong kim loại có rất nhiều các electron tự do. Do đó hạt mang điện chủ yếu trong kim loại là các electron mang điện tích âm, chiều của dòng điện trong kim loại ngược với chiều di chuyển của các electron.2 Dòng điện trong chất điện phân 3 Trong chất điện phân tồn tại các ion sinh ra trong quá trình điện phân.
Do đó hạt mang điện chủ yếu trong chất điện phân là các ion (ion dương và ion âm). Chiều của dòng điện trong chất điện phân là chiều di chuyển của các ion dương.3 Dòng điện trong chân không Trong chân không không tồn tại vật chất nên chân không ‘không dẫn điện’.4 Dòng điện trong chất bán dẫn Ở điều kiện bình thường chất bán dẫn thuần không dẫn điện. Hạt dẫn điện chủ yếu trong chất bán dẫn loại N là các electron và trong bán dẫn loại P là các ‘lỗ trống’ (mang điện tích dương). 4 CHƯƠNG 3: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG 1.
Ký hiệu, đơn vị Điện trở là linh kiện được dùng rất nhiều trong kỹ thuật điện tử dùng để hạn chế dòng hoặc điều chỉnh dòng điện. 1 ký hiệu điện trở Đơn vị: Ω (Ohm). Điện trở của dây dẫn: Một dây dẫn điện có chiều dài L, tiết diện S, điện trở suất có điện trở là: L R= S Trong đó: : Ωm L: m S: m 2 R: Ω Định luật Ohm (Quan hệ dòng – áp): Dòng điện qua 1 điện trở tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở và tỉ lệ nghịch với giá trị điện trở. Cách đọc trị số điện trở Quy ước màu quốc tế: Hình 3.
2 7 Bảng màu sai số thường sử dụng: Màu Vàng kim Bạc Nâu Đỏ Sai số 5% 10% 1% 2% Bảng quy ước màu: Màu Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Xanh Xanh Tím Xám Trắng lá dương Giá trị 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu : Là loại thông thường, thường là loại điện trở than có sai số tương đối lớn từ 10% đến 20%, có 3 vạch màu đứng gần nhau chỉ giá trị, 1 vạch màu đứng hơi xa chỉ sai số. 4 Ví dụ 2: Điện trở có các vạch màu tương ứng là vạch 1: đỏ, vạch 2: đỏ, vạch 3: đỏ, vạch 4: vàng kim, thì điện trở có giá trị là 22.102 Ω = 2,2kΩ, sai số của điện trở là 5%. * Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu : (điện trở chính xác) Có hình dạng giống như điện trở 4 vòng màu nhưng có đến 4 vòng màu chỉ định giá trị và một vạch màu chỉ sai số, ba vạch đầu là giá trị số, vạch thứ 4 là giá trị lũy thừa, vạch thứ 5 chỉ sai số với các quy ước màu như trên. 6 * Điện trở ghi giá trị bằng số: Loại ghi giá trị trực tiếp: Đọc bình thường với quy ước ký hiệu các bội số là: M (MΩ), K (KΩ), R (Ω).
Loại ghi giá trị gián tiếp: Giá trị được ghi bằng 3 chữ số (hoặc 4 chữ số) và 1 chữ cái. Với loại này ta đọc như điện trở 4 vòng màu (hoặc 5 vòng màu) với đơn vị là Ω. Chữ cái để chỉ sai số (F: 1%, G: 2%, J: 5%, K: 10%, M: 20%). Cách đo trị số điện trở Ta có thể đo điện trở bằng Ohm kế hoặc bằng đồng hồ vạn năng VOM (volt – ohm– miliampere), dùng ở thang đo ohm với các giai đo Rx1, Rx10, Rx100, Rx1k, Rx10k.
Khi đó ta kẹp 2 đầu que đo của đồng hồ vào 2 đầu của điện trở và đọc trị số. Lưu ý là trước khi đo thử phải chỉnh đồng hồ về giá trị 0 bằng cách chập 2 que đo và chỉnh biến trở (adj) trên đồng hồ đo để kim trở về giá trị 0. 10 Đối với các điện trở cực nhỏ người ta đo bằng cầu Weaton. Đối với các điện trở cực lớn, người ta đo bằng mêgaohm kế loại tay quay hay loại điện tử.
Lưu ý là điện áp trên 2 đầu que đo mêgaohm kế khá lớn đến hàng trăm volt. Cách mắc điện trở thường dùng: a. Cách mắc nối tiếp. 7 Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tương đương bằng tổng các điện trở thành phần cộng lại.
Rtd = R1 + R2 + R3 Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng I I = (U1 / R1) = (U2 / R2) = (U3 / R3) Từ công thức trên ta thấy rằng , sụt áp trên các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị điện trở. Cách mắc song song. 8 Các điện trở mắc song song có giá trị tương đương Rtd được tính bởi công thức: (1 / Rtd) = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) 11 Nếu mạch chỉ có 2 điện trở song song thì Rtd = R1.R2 / (R1 + R2) Dòng điện chạy qua các điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở. I1 = (U / R1) , I2 = (U / R2) , I3 =(U / R3) Điện áp trên các điện trở mắc song song luôn bằng nhau c.
Mắc hỗn hợp. 9 Mắc hỗn hợp các điện trở để tạo ra điện trở tối ưu hơn. Ví dụ: nếu ta cần một điện trở 9K ta có thể mắc 2 điện trở 15K song song sau đó mắc nối tiếp với điện trở 1,5K. Cầu phân thế: Cho mạch phân thế như hình sau, ta xét mối quan hệ giữa các điện thế V1, V2 với điện thế V.
Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng: a. Phân loại theo công dụng: 12 Điện trở cầu chì: Dùng để giới hạn dòng điện khi dòng điện vượt quá mức cho phép, điện trở cầu chì có điện trở nhỏ khoảng vài Ω, ký hiệu và hình dạng: Hình 3. 11 Biến trở (VR– variable resistor): Còn được gọi là chiết áp được cấu tạo 0 gồm 1 điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc quay 270 , có 1 trụ xoay ở giữa nối với 1 con trược làm bằng than (cho biến trở dây quấn) hay làm bằng kim loại (cho biến trở than), con trược sẽ áp lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở khi xoay trục, ký hiệu và hình dạng của biến trở như sau: Hình 3. 12 Các trị số của biến trở than: 100 ; 220 ; 470 ; 1k ; 2,2 ; 4,7 ; 10k ; 20k ; 47k ; 100k ; 200k ; 470k ; 1M ; 2,2M.
Các trị số của biến trở dây quấn: 10 ; 22 ; 47 ; 100 ; 200 ; 470 ; 1k ; 2,2k ; 4,7k ; 10k ; 22k ; 47k .