Giáo trình Linh kiện điện tử - Điện tử công nghiệp (trung cấp) do TS. Trần Minh Đức biên soạn

• Tác giả: Trần Minh Đức
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Lilama 2
• Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp
• Đề tài: Linh kiện điện tử nghề điện tử công nghiệp trình độ trung cấp
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Đồng Nai

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình mô đun linh kiện điện tử trình độ trung cấp

Giáo trình mô đun linh kiện điện tử là tài liệu đào tạo chính thức thuộc nghề Điện tử công nghiệp trình độ trung cấp. Tài liệu do Bộ Lao động Thương binh Xã hội ban hành theo Quyết định số 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013. Giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về các loại linh kiện điện tử cơ bản. Nội dung bao gồm bốn phần chính: mở đầu, linh kiện thụ động, linh kiện bán dẫn và linh kiện quang điện tử. Thời lượng đào tạo toàn bộ mô đun là 60 giờ học. Phương pháp biên soạn tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành. Người học được trang bị kỹ năng nhận biết, đo kiểm và ứng dụng các linh kiện trong thực tế sản xuất. Giáo trình được biên soạn bởi nhóm chuyên gia do TS. Trần Minh Đức chủ biên. Nội dung ngắn gọn, dễ hiểu, phù hợp với đối tượng học nghề trung cấp.

1.1. Mục tiêu đào tạo của giáo trình linh kiện điện tử

Giáo trình đặt ra mục tiêu trang bị kiến thức chuyên sâu về vật liệu dẫn điện và cách điện. Người học hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của từng loại linh kiện. Kỹ năng đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng được rèn luyện qua bài tập thực hành. Học viên có khả năng đọc ký hiệu, xác định thông số kỹ thuật trên linh kiện thực tế. Giáo trình hướng đến việc xây dựng nền tảng vững chắc cho các môn học chuyên ngành tiếp theo. Kiến thức về chất bán dẫn, lớp chuyển tiếp P-N là nội dung trọng tâm cần nắm vững.

1.2. Đối tượng và phạm vi áp dụng giáo trình

Giáo trình dành cho học viên hệ trung cấp nghề Điện tử công nghiệp tại các trường dạy nghề trên toàn quốc. Tài liệu cũng phù hợp cho chương trình cao đẳng nghề cần tham khảo. Phạm vi áp dụng bao gồm đào tạo chính quy và đào tạo nghề ngắn hạn. Các cơ sở giáo dục nghề nghiệp có thể điều chỉnh thời gian cho phù hợp điều kiện thực tế. Giáo trình được sử dụng kết hợp với thiết bị thí nghiệm và mô hình thực hành. Việc đánh giá kết quả học tập dựa trên tiêu chí năng lực thực hành nghề nghiệp.

II. Phân tích nội dung và cấu trúc chương trình đào tạo

Chương trình đào tạo được chia thành bốn module học tập với thứ tự logic rõ ràng. Module MĐ12-01 giới thiệu về vật liệu dẫn điện, cách điện và các hạt mang điện. Nội dung này giúp người học hiểu bản chất dòng điện trong kim loại, chất điện phân, chân không và bán dẫn. Module MĐ12-02 tập trung vào linh kiện thụ động gồm điện trở và tụ điện. Học viên được hướng dẫn cách đọc trị số, đo kiểm và mắc các linh kiện này trong mạch điện. Module MĐ12-03 đào tạo về linh kiện bán dẫn với trọng tâm là diode và transistor. Nội dung bao gồm khái niệm chất bán dẫn loại P, loại N và lớp chuyển tiếp P-N. Module MĐ12-04 trình bày về linh kiện quang điện tử như LED, quang trở, quang transistor. Mỗi module đều có phần bài tập thực hành gắn liền với kỹ năng nghề nghiệp cụ thể. Cấu trúc chương trình đảm bảo tính liên thông từ cơ bản đến nâng cao.

2.1. Nội dung module linh kiện thụ động và ứng dụng

Module linh kiện thụ động gồm hai phần chính: điện trở và tụ điện. Điện trở được phân loại theo công suất, vật liệu chế tạo và phương pháp đấu nối. Học viên nắm vững cách đọc màu vòng trên điện trở và đo kiểm bằng đồng hồ. Tụ điện được phân loại thành tụ hóa, tụ gốm, tụ mica và tụ giấy. Ký hiệu tụ điện trên sơ đồ mạch được giới thiệu chi tiết. Cách mắc tụ nối tiếp và song song giúp điều chỉnh trị điện dung theo yêu cầu thiết kế. Ứng dụng thực tế của tụ điện trong lọc nguồn và truyền dẫn tín hiệu được minh họa rõ ràng.

2.2. Nội dung module linh kiện bán dẫn và quang điện tử

Module bán dẫn trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của diode, transistor. Chất bán dẫn loại P được tạo ra bằng cách pha tạp Bo, Nhôm hoặc Gali vào Silic. Chất bán dẫn loại N sử dụng tạp chất cho như Phospho hoặc Asen. Lớp chuyển tiếp P-N là nền tảng cho hoạt động của mọi linh kiện bán dẫn. Module quang điện tử giới thiệu LED, quang trở và quang transistor với nguyên lý quang điện. Bài tập thực hành bao gồm đo kiểm diode, xác định chân transistor bằng đồng hồ vạn năng. Học viên được rèn luyện kỹ năng phân biệt linh kiện qua màu sắc, ký hiệu và thông số kỹ thuật.

III. Phương pháp học tập và giảng dạy giáo trình hiệu quả

Phương pháp giảng dạy giáo trình kết hợp giữa lý thuyết và thực hành theo tỷ lệ cân đối. Giáo viên nên sử dụng linh kiện thật để học viên quan sát cấu tạo bên ngoài. Bài tập thực hành cần được bố trí ngay sau mỗi phần lý thuyết để củng cố kiến thức. Sử dụng đồng hồ vạn năng là kỹ năng cốt lõi mà người học cần thành thục. Phương pháp đánh giá kết hợp giữa kiểm tra lý thuyết và đánh giá kỹ năng thực hành. Học viên nên vẽ lại sơ đồ ký hiệu linh kiện để ghi nhớ lâu dài. Việc so sánh các loại linh kiện khác nhau giúp hiểu rõ đặc điểm riêng của từng loại. Thực hành đo kiểm tụ điện với các thang đo khác nhau rèn luyện kỹ năng quan sát. Giáo viên cần cập nhật kiến thức mới về công nghệ linh kiện hiện đại. Phương pháp học nhóm khuyến khích trao đổi kinh nghiệm giữa các học viên.

3.1. Kỹ năng đo kiểm linh kiện bằng đồng hồ vạn năng

Đồng hồ vạn năng là công cụ thiết yếu trong kiểm tra linh kiện điện tử. Đo điện trở cần chọn thang đo phù hợp để tránh sai số đọc trị số. Kiểm tra diode sử dụng thang đo thông mạch để xác định chiều dẫn và chiều nghịch. Đo tụ điện dựa vào hiện tượng nạp xả: kim lên rồi về là tụ tốt. Kim không lên cho thấy tụ đứt hở mạch. Kim lên không về hết cho thấy tụ bị rỉ dòng. Kim lên và đứng yên chứng tỏ tụ bị chạm. Chọn thang đo lớn cho tụ điện dung nhỏ giúp quan sát rõ hiện tượng nạp xả.

3.2. Phương pháp tích hợp lý thuyết và thực hành nghề

Tích hợp lý thuyết và thực hành là nguyên tắc biên soạn cốt lõi của giáo trình. Mỗi bài học cần có phần thực tập để người học củng cố kiến thức đã học. Cơ sở vật chất và trang thiết bị thí nghiệm ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đào tạo. Các trường có thể điều chỉnh nội dung thực hành phù hợp với điều kiện thiết bị sẵn có. Bài tập thực hành nên mô phỏng tình huống thực tế trong sản xuất công nghiệp. Học viên cần hoàn thành đánh giá năng lực sau mỗi module để đảm bảo tiến độ học tập. Phương pháp đánh giá portfolio giúp theo dõi sự tiến bộ của từng học viên.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của giáo trình linh kiện điện tử

Giáo trình mô đun linh kiện điện tử đóng vai trò nền tảng quan trọng trong đào tạo nghề điện tử công nghiệp. Kiến thức về linh kiện thụ động và bán dẫn là cơ sở cho việc học các môn chuyên ngành nâng cao. Ứng dụng thực tiễn trải rộng từ sửa chữa thiết bị điện tử đến lắp ráp mạch in công nghiệp. Người học hoàn thành mô đun có khả năng đọc hiểu sơ đồ mạch điện cơ bản. Kỹ năng đo kiểm linh kiện giúp phát hiện và xử lý hư hỏng trong thiết bị điện tử. Giáo trình cũng tạo nền tảng cho việc học về mạch điện tử số và tương tự. Nhu cầu nhân lực kỹ thuật điện tử tại các khu công nghiệp ngày càng tăng cao. Học viên tốt nghiệp có thể làm việc tại các nhà máy sản xuất, lắp ráp thiết bị điện tử. Nội dung giáo trình cần được cập nhật định kỳ theo sự phát triển của công nghệ. Đóng góp ý kiến từ giảng viên và học viên giúp hoàn thiện giáo trình trong các lần tái bản.

4.1. Ứng dụng kiến thức linh kiện trong sản xuất công nghiệp

Kiến thức về linh kiện điện tử được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất. Ngành sản xuất bo mạch in PCB cần kỹ thuật viên hiểu rõ thông số từng linh kiện. Lắp ráp thiết bị gia dụng thông minh đòi hỏi nhân lực nắm vững kỹ thuật hàn và đấu nối. Bảo trì hệ thống điều khiển công nghiệp sử dụng kỹ năng đo kiểm linh kiện thường xuyên. Ngành sản xuất ô tô điện và xe điện đang tạo ra nhu cầu lớn về kỹ thuật viên điện tử. Công nghiệp bán dẫn tại Việt Nam phát triển mạnh mẽ tạo cơ hội việc làm hấp dẫn. Kỹ năng phân biệt linh kiện thật giả cũng rất cần thiết trong kiểm soát chất lượng sản phẩm.

4.2. Hướng phát triển và cập nhật giáo trình trong tương lai

Giáo trình cần bổ sung nội dung về linh kiện SMD và công nghệ hàn bề mặt hiện đại. Kiến thức về linh kiện công suất cao và module nguồn tích hợp ngày càng quan trọng. Công nghệ IoT yêu cầu hiểu biết về cảm biến và module truyền thông không dây. Nội dung về an toàn điện và tiêu chuẩn quốc tế IEC cần được nhấn mạnh thêm. Phương pháp mô phỏng mạch bằng phần mềm Proteus hoặc Multisim hỗ trợ học tập hiệu quả. Video hướng dẫn thực hành trên nền tảng số giúp tăng tính tương tác cho người học. Việc liên kết với doanh nghiệp giúp cập nhật yêu cầu thực tế cho nội dung đào tạo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô đun: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Linh kiện điện tử là một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 60 giờ gồm có: MĐ12-01: Mở đầu MĐ12-02: Linh kiện thụ động MĐ12-03: Linh kiện bán dẫn MĐ12-04: Linh kiện quang điện tử Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai . Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: TS. Trần Minh Đức 3 Mục Lục LỜI GIỚI THIỆU.2 BÀI MỞ ĐẦU. Vật liệu dẫn điện và cách điện.1 Vật liệu dẫn điện:. Vật liệu cách điện. Các hạt mang điện và dòng điện trong môi trường.1 Dòng điện trong kim loại.2 Dòng điện trong chất điện phân.3 Dòng điện trong chân không.4: Dòng điện trong chất bán dẫn.21 Bài tập thực hành của học viên.24 Yêu cầu đánh giá kết quả học tập.27 BÀI 2: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG.4 Cách đọc, đo, cách mắc điện trở.5 Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng.1 Ký hiệu tụ điện.2 Cấu tạo của tụ điện.3 Phân loại tụ điện.4 Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện.3 Ứng dụng cuộn cảm :.58 Bài tập của thực hành của học viên.59 Yêu cầu về đánh giá hoàn thành môn học.68 BÀI 3: LINH KIỆN BÁN DẪN. Khái niệm chất bán dẫn.1 Chất bán dẫn loại P.2 Chất bán dẫn loại N.4 Đo và kiểm tra diode.5 Các mạch ứng dụng dùng diode.6 Lặp mạch nguồn một chiều đơn giản.80 Bài tập thực hành của học viên.81 Yêu cầu đánh gia kết quả học tập.1 Cấu tạo và phân loại.2 Nguyên lý làm việc.3 Chế độ phân cực và ổn định nhiệt.4 Các tham số cơ bản và tham số tới hạn của tranzito:.5 Thực hành nhận dạng và đo transistor.106 Bài tập thực hành dành cho học viên.110 Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập.2 Nguyên lý làm việc.4 Đo, kiểm tra transistor UJT.126 Bài tập thực hành cho học viên.127 Yêu cầu về đánh giá.127 5 Transistor Trường (FET).3 Đo, kiểm tra transistor MOSFET,JFET.141 Bài tập thực hành của học viên.148 Yêu cầu về đánh giá. Linh kiện tiếp giáp.4 Nhận dạng, kiểm tra và xác định cực tính và chất lượng của SCR, TRIAC, DIAC.163 Yêu cầu về đánh giá.168 BÀI 4: LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ. Điện trở quang (Phortoresistor).1 Cấu tạo- ký hiệu- hình dạng:.2 Đặc tính của điện trở quang.1 Cấu tạo – ký hiệu – hình dạng :.2 Nguyên lý làm việc - Đặc tính của diode quang:. Mạch điều khiển từ xa dùng diode quang.2 Các mạch ứng dụng dung quang tranisitor. Các bộ ghép quang.1 Bộ ghép quang transistor ( OPTO – Transistor ).2 Bộ ghép quang với quang Darlington – Transistor :.3 Bộ ghép quang với quang Thyristor ( OPTO- Thyristor ):.4 Bộ ghép quang với quang Triac ( OPTO – Triac ):.5 Ứng dụng của OPTO – COUPLERS:.178 Bài tập thực hành của học viên.180 Yêu cầu về đánh giá.182 TÀI LIỆU THAM KHẢO.184 6 MÔ ĐUN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Mã mô đun: MĐ12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun + Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học cơ bản chuyên môn như linh kiện điện tử, đo lường điện tử, mạch điện tử và học trước khi học các mô đun chuyên sâu như vi xử lý, PLC. + Ý nghĩa và vai trò của mô đun Linh kiện điện tử là tập hợp tất cả các vật liệu, linh kiện cần thiết để tạo nên các mạch điện tử, bằng cách ghép nối các linh kiện trong một mạch điện tử và làm cho nó hoạt động. Vì thế, việc hiểu nguyên lý làm việc của vật liệu, linh kiện, đánh giá đầy đủ các đặc tính, ứng dụng các giá trị của chúng là việc đầu tiên một người thợ sửa chữa, lắp ráp thiết bị điện tử phải tìm hiểu. Đối với học viên thì cuốn sách này sẽ giúp tìm hiểu các thông số kỹ thuật, tính năng và ứng dụng của các vật liệu, linh kiện điện tử. Nếu mục đích của công việc là có kiến thức và kỹ năng để sửa chữa thì việc làm hiệu quả nhất của học viên là hiểu rõ các tính năng, thực hiện được cách đo kiểm tra các thông số các vật liệu, linh kiện, ứng dụng thực tế và thay thế các vật liệu, linh kiện đã bị hỏng. Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập đựơc phần lớn những lĩnh vực mà học viên cần biết để sao cho những mạch điện tử trở thành đối tượng dễ hiểu, dễ lắp ráp, sửa chữa và đem lại cho học viên những thông tin cần biết. + Tính chất của mô đun: Là mô đun kỹ thuật cơ sở Mục tiêu của mô đun + Về kiến thức: - Phân tích được cấu tạo nguyên lý các linh kiện kiện điện tử thông dụng. - Nhận dạng chính xác ký hiệu của từng linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng + Về kỹ năng: - Đo, kiểm tra được hư hỏng của các linh kiện điện tử + Về thái độ: - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp 7 Nội dung của mô đun Thời gian STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm tra số thuyết hành 1 Mở đầu 4 2 2 2 Linh kiện thụ động 16 4 11 1 3 Linh kiện bán dẫn 28 10 16 2 4 Linh kiện quang điện tử 12 4 7 1 Cộng: 60 20 36 4 8 BÀI 1 MỞ ĐẦU Mã bài: MĐ12 -01 Giới thiệu: Vật liệu dùng trong lĩnh vực điện tử gồm có vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu từ tính. Mục tiêu Học xong bài học này học viên có năng lực: - Phát biểu đúng chức năng các loại vật liệu dẫn điện, cách điện và vật liệu từ dùng trong lĩnh vực điện tử, - Nhận dạng và xác định được chất lượng các loại vật liệu kể trên. - Trình bày đúng phạm vi ứng dụng của các loại vật liệu kể trên. Nội dung chính 1. Vật liệu dẫn điện và cách điện Mục tiêu: + Biết được được đặc tính của vật liệu dẫn điện và cách điện + Biết được phạm vi ứng dụng của một số chất dẫn điện thông dụng + Biết được độ bền về mức điện áp chịu đựng được 1.1 Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện là vật chất mà ở trạng thái bình thường có các điện tích tự do. Nếu đặt những vật liệu này vào trong một trường điện, các điện tích sẽ chuyễn động theo hướng nhất định của trường và tạo thành dòng điện, người ta gọi vật liệu có tính dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng trong lĩnh vực điện tử gồm các kim loại và các hợp kim. Các đặc tính kỹ thuật của vật liệu dẫn điện là: - Điện trở suất - Hệ số nhiệt - Nhiệt độ nóng chảy - Tỷ trọng Các thông số và phạm vi ứng dụng của các vật liệu dẫn điện thông thường được giới thiệu trong Bảng 1.1 dưới đây: 9 B¶ng 1.1: Vật liệu dẫn điện Điện Hệ số Nhiệt Tỷ TT Tên vật trở suẩt nhiệt độ trọng Hợp kim Phạm vi Ghi chú liệu   nóng ứng mm2/ chảy dụng m t0C 1 Đồng đỏ 0,0175 0,004 1080 8,9 Chủ yếu hay đồng dùng làm kỹ thuật dây dẫn 2 Thau (0,03 - 0,002 900 3,5 Đồng với - Các lá 0,06) kẽm tiếp xúc - Các đầu nối dây 3 Nhôm 0,028 0,0049 660 2,7 - Làm - Bị ôxyt dây dẫn hoá điện nhanh, - Làm lá tạo thành nhôm lớp bảo trong tụ vệ, nên xoay khó hàn, - Làm khó ăn cánh toả mòn nhiệt - Bị hơi - Dùng nước mặn làm tụ ăn mòn điện (tụ hoá) 4 Bạc 960 10,5 - Mạ vỏ ngoài dây dẫn để sử dụng hiệu ứng mặt ngoài trong lĩnh vực siêu cao tần 10 5 Nic ken 0,07 0,006 1450 8,8 - Mạ vỏ Có giá ngoài thành rẻ dây dẫn hơn bạc để sử dụng hiệu ứng mặt ngoài trong lĩnh vực siêu cao tần 6 Thiếc 0,115 0,0012 230 7,3 Hợp chất - Hàn Chất hàn dùng để làm dây dẫn. dùng để chất hàn - Hợp hàn trong gồm: kim thiếc khi lắp - Thiếc 60% và chì có ráp linh - Chì 40% nhiệt độ kiện điện nóng tử chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của từng kim loại thiếc và chì.