Chương 1 LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG Trạng thái điện của một phần tử được thể hiện qua hai thông số trạng thái là điện áp u giữa 2 đầu và dòng điện i chảy qua nó, khi phần tử tự nó tạo được các thông số này thì nó được gọi là phần tử tích cực (có thể đóng vai trò như một nguồnđiện áp hay nguồn dòng điện). Ngược lại, phần tử không tự tạo được điện áp hay dòng điện trên nó thì cần phải được nuôi từ một nguồn sức điện động bên ngoài. Người ta gọi đó là các phần tử thụ động, cụ thể trong mạ ch điện và thiết bị điện tử là điện trở, tụ điện và cuộn dây. Chương này sẽ đề cập đến một số tính chất quan trọng của các loại linh kiện đó.1 Khái niệm §iÖn trë lµ linh kiÖn dïng ®Ó ng¨n c¶n dßng ®iÖn trong m¹ch.
Nãi mét c¸ch kh¸c lµ nã ®iÒu khiÓn møc dßng vµ ®iÖn ¸p trong m¹ch. §Ó ®¹t ®- îc mét gi¸ trÞ dßng ®iÖn mong muèn t¹i mét ®iÓm nµo ®ã cña m¹ch ®iÖn hay gi¸ trÞ ®iÖn ¸p mong muèn gi÷a hai ®iÓm cña m¹ch ng- êi ta ph¶i dïng ®iÖn trë cã gi¸ trÞ thÝch hîp. T¸c dông cña ®iÖn trë kh«ng kh¸c nhau trong m¹ch ®iÖn mét chiÒu vµ c¶ m¹ch xoay chiÒu, nghÜa lµ chÕ ®é lµm viÖc cña ®iÖn trë kh«ng phô thuéc vµo tÇn sè cña tÝn hiÖu t¸c ®éng lªn nã. Điện trở của dây dẫn : Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây.
được tính theo công thức sau: R = ρ.L / S Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L là chiều dài dây dẫn S là tiết diện dây dẫn R là điện trở đơn vị là Ohm 1.2 Cấu tạo chung Vật liệu cản điện Mũ chụp và chân Vỏ bọc Lõi Mặt cắt dọc của một điện trở thông dụng 3 1.3 Kí hiệu, hình dáng thực tế a. Kí hiệu: Điện trở thường : R R Điện trở biến đổi : VR VR VR b. Đơn vị: Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000. Hình dáng thực tế 1.4 Ph©n lo¹i vµ cÊu t¹o 1.1 Điện trở có giá trị cố định a.
§iÖn trë than - CÊu t¹o: Bao gåm vá b»ng gèm, Than bªn trong cã than Ðp. Nèi liÒn víi líp than lµ 2 ch©n b»ng kim lo¹i. - §Æc ®iÓm : + C«ng suÊt tõ (0,125 1)W, Ch©n b»ng kim lo¹i + TrÞ sè tõ vµi ®Õn 10 M, Vá gèm + Sai sè lín (1-> 20)%, + RÎ tiÒn, + TÝnh æn ®Þnh kÐm, khi nhiÖt ®é thay ®æi dÔ g©y ra nhiÔu, dung sai lín. §iÖn trë mµng than 4 - CÊu t¹o: §iÖn trë lo¹i nµy bao gåm 1 líp than tinh thÓ cøng phñ bªn ngoµi cña lâi gèm.
TrÞ sè ®iÖn trë ®- îc khèng chÕ b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®é dÇy cña líp than vµ b»ng c¸ch c¾t líp mµng nµy thµnh 1 ®- êng xo¾n sau khi ®· ®Þnh h×nh. - §Æc ®iÓm: líp s¬n + C«ng xuÊt tõ 0,25W - 2W, + Cã ®é æn ®Þnh cao, ch©n + Dung sai nhá vµ rÊt rÎ tiÒn. §iÖn trë ¤xit kim lo¹i - CÊu t¹o: Nh÷ng ®iÖn trë nµy cã cÊu t¹o gièng nh- ®iÖn trë mµng than, nh- ng líp than ®- îc thay thÕ b»ng «xit thiÕc. líp s¬n - §Æc ®iÓm: + C«ng suÊt tõ 0,5w-5w, + §é tin cËy vµ ®é æn ®Þnh cao, ch©n + §¾t tiÒn.
§iÖn trë d©y quÊn - CÊu t¹o: VËt liÖu lµm ®iÖn trë lµ d©y hîp kim (Maganin) cã ®iÖn trë cao ®- îc quÊn trªn mÆt ngoµi cña 1 lâi gèm D©y ®iÖn trë vµ ®- îc phñ lªn mét líp men chÞu nhiÖt. Ch©n Lâi gèm - §Æc ®iÓm: + C«ng suÊt tiªu tèn lµ 25W hoÆc lín h¬n. + Sai sè nhá, + Gi¸ thµnh ®¾t. Ng- êi ta sö dông ®iÖn trë d©y quÊn khi cÇn cã ®iÖn trë cã trÞ sè nhá.2 Điện trở có giá trị thay đổi ( Biến trở - VR - Variable Resistor ) a.
Kí hiệu và hình dáng VR VR VR 5 Trong nhiều trường hợp khi muốn thay đổi giá trị trở kháng một cách linh hoạt và thuận tiện người ta phải sử dụng các linh kiện có trở kháng thay đổi, sự thay đổi này phụ thuộc vào vị trí của con trượt (gọi là potentionmeter) Biến trở còn được gọi là chiết áp được cấu tạo gồm một điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc quay 2700. Chiết áp có một trục xoay ở giữa nối với một con trượt làm bằng than (cho biến trở dây quấn) hay làm bằng kim loại cho biến trở than, con trượt sẽ ép lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở khi xoay trục. Biến trở dây quấn là loại biến trở tuyến tính có trị số điện trở tỉ lệ với góc xoay. Biến trở than là loại biến trở phi tuyến có trị số điện trở thay đổi theo hàm logarit với góc xoay (tức là ban đầu tăng nhanh sau con chạy càng dịch ra xa giá trị điện trở sẽ càng tăng chậm lại).
Loại than có công suất danh định thấp từ 1/4 1/2W với giá trị điển hình: 100, 220, 470, 1K, 2. Loại dây quấn có công suất danh định cao hơn từ 1W 3W với các giá trị điển hình: 10, 20, 47, 100, 220, 470, 1K, 2. Có 3 loại biến trở: đa dụng, chính xác và điều chuẩn (loại này còn gọi là trimơ, nó không có trục xoay mà phải điều chỉnh bằng cái vặn vit với độ chính xác rất cao) 1.5 Thông số kĩ thuật, tính chất, công dụng 1. Thông số kĩ thuật a.Trị số điện trở và dung sai: * Trị số của điện trở là tham số cơ bản, yêu cầu đối với trị số là ít thay đổi theo nhiệt độ , độ ẩm , thời gian.Nó đặc trưng cho khả năng cản điện của điện trở.
Trị số của điện trở phụ thuộc vào vật liệu cản điện, kích thước của điện trở và nhiệt độ môi trường. S Trong đó: : điện trở suất của vật liệu cản điện [ .m] l: chiều dài dây dẫn [m] S: tiết diện dây dẫn [m2] * Dung sai(sai số ): biểu thị mức độ chênh lệch trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định và được tính theo %. Rtt Rdd Dung sai được tính : Rdd Với Rtt và Rdd là giá trị điện trở thực tế và danh định Dựa vào đó người ta sản xuất điện trở theo 5 cấp chính xác 6 Cấp 005 : có sai số ± 0.5% Cấp II : có sai số ± 10% Cấp 001 : có sai số ± 0.1% Cấp III : có sai số ± 20% Cấp I : có sai số ± 5% Cấp 005; 001: Dùng trong mạch yêu cầu độ chính xác cao. Cấp I; II; III: Dùng trong kỹ thuật mạch điện tử thông thường.
Công suất tiêu tán cho phép của điện trở (Ptt max): Là công suất lớn nhất đặt lên điện trở mà không làm hỏng nó Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được theo công thức P = U .R Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở. Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch. Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy. Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2 lần công xuất mà nó sẽ tiêu thụ.Ptt Điện trở cháy do quá công xuất Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ω nhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu thụ một công xuất là P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở không cháy.
7 Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy. Hệ số nhiệt của điện trở: TCR (temperature co-efficient of resistor) Hệ số nhiệt của điện trở biểu thị sự thay đổi trị số của điện trở theo nhiệt độ môi trường và được tính theo công thức: 1 R TCR .100% [ppm/0C] R T R: lượng thay đổi của trị số điện trở khi nhiệt thay đổi một lượng T. TCR là trị số biến đổi tương đối tính theo phần triệu của điện trở trên 1° C. TCR càng bé tức độ ổn định nhiệt độ càng cao.
Điện trở than làm việc ổn định nhất ở nhiệt độ 20° C. Khi nhiệt độ tăng hay giảm thì trị số của điện trở than đều tăng. Điện trở dây cuốn có sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ như chất dẫn điện thông thường, nghĩa là trị số của điện trở tăng giảm theo sự giảm tăng của nhiệt độ. Có thể tính sự thay đổi của trị số điện trở theo TCR và T như sau: R R .T [ ] 10 6 TCR càng nhỏ càng tốt.
Để TCR 0 thì người ta thường dùng vật liệu cản điện có 0.m và có hệ số nhiệt của điện trở nhỏ. Ví dụ: Bột than nén, màng than tinh thể, màng kim loại (Ni Cr), màng oxit kim loại… d. Tạp âm của điện trở Có 2 loại tạp âm là tạp âm xáo động nhiệt và tạp âm dòngđiện. + Tạp âm xáo động nhiệt là loại tạp âm chung cho tất cả các trở kháng, trở tĩnh dưới ảnh hưởng của nhiệt độ.
+ Tạp âm dòng điện là do các thay đổi bên trong của điện trở khi có dòng điện chạy qua nó. Mức tạp âm chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu cản điện: + Bột than nén có mức tạp âm cao nhất. + Màng kim loại và dây quấn có mức tạp âm thấp nhất. Tính chất, công dụng Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được , trong mạch điện , điện tử có những tác dụng sau : Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp: Ví dụ có một bóng đèn 9V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V trên điện trở.
8 Đấu nối tiếp với bóng đèn một điện trở.