Tài liệu Vld_dt

HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP STT 1 VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ Noäi dung Baïc coù caáu truùc laäp phöông taâm maët, haèng soá maïng a=0,409nm Haõy tính: • Baùn kính nguyeân töû cuûa Baïc • Maät ñoä xeâùp chaët maët (0 0 1) , (0 1 1) vaø (1 1 1) • Maät ñoä nguyeân töû (1/m3).vaø maät ñoä electron töï do (1/m3). • Ñieän daãn suaát vaø ñieän trôû suaát ôû 3000 K, vôùi λ=570 A0 r= a 2 0,409 2 = = 0,144nm 4 4 veõ maët (011) vaø maët (111) 2 × π .r 2 2 × 3,14 × (0,144) 2 × 10 −18 M S (011) = M S (111) = nn = 2 a 2 2 × π .r 2 (a 2 = 3) 2 −18 = = 0,130 = 0,548 ≈ 55% 0.237 0, 409 × 2 × 10 2 × 2 × 3,14 × (0,144) 2 × 10 −18 2 0,409 × 3 × 10 2 −18 = 0,26 = 0,896 ≈ 90% 0.29 1 4 4 × 10 27 × 4 = = = 58,48 × 10 27 ≈ 5,85 × 10 28 (0,409 × 10 −9 ) 3 0,409 3 a3 ne = n n × ( so.e / nguyentu ) = nn × 1 = 5,85 × 10 28 σ= σ= ne × e 2 × λ 3.m.k .T = 5,85 × 10 28 × (1,602 × 10 −19 ) 2 × 570 × 10 −10 8558 × 10 − 20 − 54 3 × 9,1 × 10 −311.38 × 10 −23 × 300 = 8,05 × 10 8 (1 / Ωm) 11302 × 10 1 1 ρ= = ≈ 1,25.10 −9 Ωm σ 8,05.10 8 2 Haõy neâu teân vaø xeáp theo thöù töï 4 kim loaïi daãn ñaàu veà ñoä daãn ñieän cuøng cho bieát caùc giaù trò lieân quan: • Ñieän daãn suaát (106/Ωm) vaø ñieän trôû suaát(10-6Ωm) ôû 200 C • Ñoä beàn keùo ñöùt (Kg/mm2) vaø nhieät ñoä noùng chaûy (0C) • Nhieät löôïng rieâng (Kcal/Kg.grd) vaø troïng löôïng rieâng (Kg/dm3) Thöù töï xeáp σ 8 10 /Ωm ρ -8 10 Ωm σK Kg/mm2 1 θ0nc 0 C C Kcal / Kg.grd γ Kg/dm3 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP Baïc Ñoàng Vaøng Nhoâm 3 VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ 0.625 0.574 0.45 0.34 1.6 1.7 2.2 2.4 16 ÷ 29 21 ÷ 45 14 9 ÷ 17 960.8 1083 1063 657 GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ 0.0575 0.0918 0.031 0.2259 10.5 8.9 19.29 2.7 Ñoàng coù caáu truùc laäp phöông dieän taâm, coù baùn kính nguyeân töû laø 0.128nm Haõy tính: • Haèng soá maïng a cuûa ñoàng • Maät ñoä khoái nguyeân töû (1/m3).vaø maät ñoä electron töï do(1/m3). • Ñieän daãn suaát vaø ñieän trôû suaát ôû 3000 K. Bieát λ = 420 A0 a 2 4.r 0,128 × 4 ⇒a= = = 0,362nm 4 2 2 1 4 4 × 10 27 = = 84,3 × 10 27 ≈ 8,5 × 10 28 nn = 3 × 4 = 3 −9 3 (0,362 × 10 ) 0,362 a r= ne = n n × ( so.e / nguyentu ) = nn × 1 = 8,5 × 10 28 σ= σ= ρ= ne × e 2 × λ 3.m.k .T = 8,5 × 10 28 × (1,602 × 10 −19 ) 2 × 420 × 10 −10 9162 × 10 − 20 11302 × 10 1 = −54 3 × 9,1 × 10 −311.38 × 10 −23 × 300 = 8,6 × 10 8 (1 / Ωm) 1 ≈ 1,16.10 −9 Ωm 8 8,6.10 σ 4 Daây caùp nhoâm loõi theùp daãn doøng ñònh muùc 300A vôùi maät ñoä 2A/mm2, daøi 200m Haõy tính: • Tieát dieän, troïng löôïng vaø ñoä voõng cuûa daây. • Thay daây nhoâm baèng daây caùp ñoàng vôùi yeâu caàu toån hao khoâng ñoåi . Tính tieát dieän, troïng löôïng vaø ñoä voõng cuûa daây Cho bieát: ρ=18,87 γ=8.9 σcp=35kg/mm2 Ñoàng 2 2 kg/km.mm Ω/km/mm γ=3,55 ρ=29,00 Nhoâm loõi theùp σcp= 9kg/mm2 2 kg/km.mm Ω/km/mm2 Ñoä beàn keùo cuûa caùc vaät lieäu treo khaùc qui ñoåi veà ñöôøng daây σcp = 18kg/mm2 s Al Fe = I 300 = = 150mm 2 J 2 2 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ G = γ × s × L = 3,55.10 3 × 150.10 −6 × 200 = 106,5Kg γ .L2 3,55.10 3 × 200 2 = 1,97m = 8.σ 8 × 9.10 6 Ñeå toån hao khoâng ñoåi ñieän trôû daây daãn khoâng ñoåi s cu ρ 18,87 18,87 = cu = ⇒ s cu = 150 × = 97,6mm 2 s AlFe ρ AlFe 29 29 3 −6 G = γ × s × L = 8,9.10 × 97,6.10 × 200 ≈ 173,8 Kg bcu γ .σ 8,9 × 9 = cu AlFe ⇒b cu = 1,97 × = 2,47 m b AlFe γ AlFe .σ cu 3,55 × 18 b AlFe = Stt 1 Noäi dung Moät thanh Ge loaïi N coù kich thöôùc (6×3×2)mm3 ñaët naèm ngang theo chieàu doøng ñieän Ix coù Ix = 30mA . Töø tröôøng höôùng töø treân xuoáng thaúng goùc vôùi thanh Ge coù B = 0,5 Tesla Ngöôøi ta ño ñöôïc UH = 15mV vaø goùc θH = 2,10 . Haõy tính: • Haèng soá Hall RH .Maät ñoä dieän töû töï do • Ñieän daãn suaát vaø ñieän trôû suaát. • Ñoä linh ñoäng ñieän µN RH = 15.10 −3 UH Ey = b IX = 3.10−3 −3 = 5 3 = 2.10−3 (m /As) 3 5.10 .0, 5 0,5 × 30.10 s 3.2.10 −6 1 1 n= = = 3,125.10 21 (1/m3) −3 −19 RH .e 2.10 × 1,6.10 J X .BZ tgθ H = µn Ey EX BZ × = µ n .BZ ⇒ µ n = 2 tgθ H 0,037 = = 0,074 m V .s BZ 0,5 0,074 = 37 1 Ωm RH 2.10 −3 1 1 ρ = = Ωm σ 37 σ= 2 = Thanh Silic tinh khieát coù chieàu daøi 6mm, tieát dieän (3×2)mm2. Haõy tính: 3 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ • Ñieän trôû R ôû 3000K . • Ñieän trôû R ôû 5000K . • Neáu pha Bo (B) vaøo thì baùn daãn thuoäc loaïi gì ? • Pha vôùi noàng ñoä bao nhieâu thì ñieän trôû giaûm ñi 100 laàn. Cho bieát: ni = 5,12 .1015/m3 ôû 3000K ; µN =0,13m2/Vs ; µP = 0,05m2/Vs; Wg khoâng ñoåi Wg =1,13eV σ i ( 3000 K ) = ni .e ( µ n + µ p ) = 5,12.1015 ×1, 6.10−19 ( 0,13 + 0, 05 ) = 1, 47.10 −4 (1/ Ωm) ( ) Ri 3000 K = ( l σ i .s ) = 6.10−3 = 6802 × 103 = 6,8M Ω −4 −6 1, 47.10 × ( 3.2 ) .10 ( ) Ri 5000 K = Ri 3000 K × ( ) Ri 5000 K = 6,8.106 σ i ( 3000 K ) σ i ( 500 K ) 0 ( ≈ Ri 3000 K ) e e − Wg 2.k .300 − Wg 2.k .500 = 6,8.106 e e − 1,13 0,052 − 1,13 0.087 −10 3, 65.10 = 6,8.106 ×1, 6.10−4 = 1088Ω −6 2,3.10 Bo thuoäc nhoùm III trong baûng phaân loaïi tuaàn hoaøn do vaäy baùn daãn taïp chaát thuoäc loaïi P Ri ( 3000 K ) σ p Na × e × µ p = = = 100 RP σi σi ⇒ Na = 3 100 × σ i 1, 47.10−2 = = 18, 4.1017 1 3 m e× µp 1, 6.10−19 × 0, 05 Thanh Silic tinh khieát coù chieàu daøi 6mm, tieát dieän (3×2)mm2. Haõy tính: • Ñieän trôû R ôû 3000K . • Neáu pha Phospho (P) vaøo thì baùn daãn thuoäc loaïi gì ? Pha vôùi noàng ñoä bao nhieâu thì ñieän trôû giaûm ñi 1000 laàn. • Ñaët thanh Si vaøo töø tröôøng thaúng goùc vôùi maët (6×3) coù B = 0,2T vaø cho doøng ñieän Ix = 10mA chaûy theo chieàu daøi thanh . Haõy tính giaù trò ñieän aùp Hall (UH ) coù theå ño ñöôïc. Cho bieát: ni = 5,12 .1015/m3 ôû 3000K , µN =0,13m2/Vs , µP = 0,05m2/Vs 4 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ σ i ( 3000 K ) = ni .e ( µn + µ p ) = 5,12.1015 ×1, 6.10−19 ( 0,13 + 0, 05 ) = 1, 47.10−4 ( ) Ri 3000 K = l σ i .s = 6.10−3 = 6802 ×103 = 6,8M Ω 1, 47.10−4 × 6.10−6 Phospho (P) thuoäc nhoùm V trong baûng phaân loaïi tuaàn hoaøn do vaäy baùn daãn taïp chaát thuoäc loaïi N ( Ri 3000 K )=σ N σi RN = Nd × e × µ N σi = 1000 1000 × σ i 1, 47.10−1 = = 7, 07.1018 1 3 −19 m 1, 6.10 × 0,13 e × µN I I × BZ 1 U H = E y .b = J X .BZ .RH .b = X BZ b= X b.c Nd × e Nd × e × c −3 10.10 × 0.2 ≈ 0,88.V = 880mV ⇒UH = 18 7,07.10 × 1,6.10 −19 × 2.10 −3 ⇒ Nd = 4 Thanh baùn daãn Silic ñöôïc taïo thaønh tieáp giaùp P-N . Coù Na = 1026 /m3 vaø Nd =1021/m3 ; ε = 12,5 ; ε0 = 8,86. 10 -12 F/m . Haõy tính: • Ñieän aùp tieáp xuùc U0 ; dNvaø dP ; • Ñieän aùp phaân cöïc nghòch Uj vaø ñieän dung Cj ñeå cho beà daøy vuøng troáng tieáp xuùc laø 5µm Cho bieát: ni =1,4 .1016/m3 ôû 3000K, µN = 0,13m2/Vs, µP = 0,05 m2/Vs U0 = k .T Na.Nd 1026.1021 1015 ln = 0, 026ln = 0, 026ln = 0,88V 2 2 e ni2 (1, 4 ) 1, 4.1016 ( Vì Na>>Nd ) Do vaäy: 2.ε .ε 0 .U 0 .Na 2.ε .ε 0 .U 0 Na 2 ×12,5 × 8,86.10−12 × 0,88 dN = ≈ = e ( Na + Nd ) Nd e.Na.Nd 1, 6.10 −19 ×1021 d N = 2,56.10−12 = 1,1µ m dP = 2.ε .ε 0 .U 0 . Nd 2.ε .ε 0 .U 0 Nd 2 × 12,5 × 8,86.10−12 × 0,88 × 10 21 ≈ = e ( Na + Nd ) Na e.Na 2 1, 6.10−19 × 1052 d P = 2,56.10−22 = 1,1.10 −5 µ m 5 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP UJ = GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ e.Na.Nd e.Nd 2 1,6.10 −19 × 10 21 d2 ≈ d = × 25.10 −12 = 18V 2.ε .ε 0 .( Na + Nd ) 2.ε .ε 0 2 × 12,5 × 8,86.10 −12 CJ = 5 VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ ε .ε 0 d = 12,5 × 8,86.10 −12 = 22,15.10 −6 F / m 2 = 22,15µF / m 2 5.10 −6 InP coù möùc naêng löôïng vuøng caám Wg = 1.351 eV coù theå doø tìm aùnh saùng coù böôùc soùng λ bao nhieâu? Duøng Al thay theá cho In thì baùn daãn coù möùc naêng löôïng vuøng caám laø : Wg(AlXIn1-xP) = 1.351 + 2.23x . Phaûi thay theá tyû leä Al bao nhieâu ñeå böôùc soùng aùnh saùng phaùt xaï cho LED laø 650nm Wg = h.c Wg = h.c λ λ ⇒λ= h.c 1,24 = (µ .m) λ( InP ) = 1,24 = 0,918(µm) Wg Wg (eV ) 1,351 ⇒ Wg ( AlInP) = 1,24 = 1,907(eV ) 0,65(µm ) Wg(AlInP) =1,907 = 1,351 + 2,23x ⇒ x = 0,25 ⇒ Al(0,25) In (0,75) P 6 Moät thanh daãn Ge coù kích thöôùc (10 × 1 × 1)mm3 vôùi maät ñoä tap chaát loaïi p Na = 7.1023 (1/m3). Ngöôøi ta ñaët ñieän aùp 0,01V leân 2 ñaàu chieàu daøi thanh vaø ñaët thanh baùn daãn trong töø tröôøng 0,2T theo phöông thaúng goùc vôùi doøng ñieän. Haõy tính cöôøng ñoä doøng ñieän chaûy trong thanh baùn daãn, Haèng soá Hall RH ? vaø ñieän aùp Hall coù theå ño ñöôïc? Bieát Ge coù: µN =0,38m2/Vs , µP = 0,18m2/Vs σ P = N a .e.µ P = 7.10 23 × 1,6.10 −19 0.18 = 2,02.10 4 (1/Ωm) 10.10 −3 ≈ 0,5Ω σ P .s 2,02.10 4 ×1.10 −6 U 0,01 I= = = 0,02 A = 20mA RP 0,5 RP = l = 6 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ 1 1 = = 8,9.10 −6 (m3/As) 23 −19 N a .e 7.10 × 1,6.10 I I × BZ 1 U H = E y .b = J X .BZ .RH .b = X BZ b= X Na × e×c b.c Na × e RH = ⇒UH = 7 20.10 −3 × 0.2 ≈ 35,6.10 −6.V = 35,6 µV 7.10 23 × 1,6.10 −19 × 1.10 −3 Moät tieáp xuùc P/N baèng Ge coù ñieän daãn suaát phía N: σN = 104 (1/Ωm) vaø phía P: σP = 102 (1/Ωm) Haõy tính ñieän aùp tieáp xuùc U0 vaø ñieän dung rieâng CJ cuûa tieáp giaùp P/N Bieát Ge coù: µN =0,38m2/Vs , µP = 0,18m2/Vs ; ni = 2.5.1019 (1/m3); kT/e = 0,026V ; εr = 16 σN 10 4 3 = = 1,65.10 23 (1/m ) e.µ N 1,6.10 −19.0,38 10 2 σ 3 = 3, 47.10 21 (1/m ) Na = P = e.µ P 1,6.10 −19.0,18 Nd = U0 = k .T Na.Nd 1,65.10 23.3,47.10 21 5,7.10 6 = = = 0,36V ln 0 , 026 ln 0 , 026 ln 2 e ni2 (2,5)2 2,5.1019 ( ) 1 1  ε .e.N a .N d  2 − 12  16.8,86.10 −12 .1,6.10 −19.3,47.10 21  2 −1  .U J  .0,36 2 C J =  =  2    2.( N a + N d )  −5 C J = (19.8).10 = 33.10 −5 F / m 2 = 330 µF / m 2 0,36 8 Moät tieáp giaùp P/N baèng Si coù maät ñoä taïp chaát Na = 1024 (1/m3) vaø Nd = 1021 (1/m3). Haèng soá ñieän moâi töông ñoái baèng 12. Haõy tính ñieän aùp tieáp xuùc U0. Ñieän dung rieâng cuûa tieáp giaùp. Ñeå beà daøy vuøng troáng baèng 5µm Haõy cho bieát phaûi phaân cöïc nhö theá naøo ? vôùi ñieän aùp bao nhieâu? Cho bieát vôùi cöôøng ñoä ñieän tröôøng 30MV/m thì tieáp giaùp bò ñaùnh thuûng. Haõy cho bieát giôùi haïn beà daøy vuøng troáng khi phaân cöïc ngöôïc vaø ñieän aùp ngöôïc ñaùnh thuûng. Cho bieát: ni = 1,4 .1016/m3 ôû 3000K , µN =0,13m2/Vs , µP = 0,05m2/Vs 7 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP U0 = VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ k , T Na.Nd 1013 10 24 .10 21 = = 0 , 026 ln = 0,76V ln 0 , 026 ln 2 e ni2 (1,4)2 1,4.1016 ( ) 1 1  ε .e.N a .N d  2  12.8,86.10 −12.1,6.10 −19 .10 21  2 1 −1  .U J − 2 =   .0,76 2 C J =  2    2.( N a + N d )  −5 C J = (9,22 ).10 = 10,6.10 −5 F / m 2 = 106 µF / m 2 0,76 Vì Na>>Nd UJ = Do vaäy: e.Na.Nd e.Nd 2 1,6.10 −19 × 10 21 d2 ≈ d = × 25.10 −12 = 18,8V 2.ε .ε 0 .( Na + Nd ) 2.ε .ε 0 2 × 12 × 8,86.10 −12 Phaân cöïc nghòch vôùi ñieän aùp : 18,8 – 0,76 = 18,04 V ε .ε 0 12 × 8,86.10 −12 CJ = = = 21,26.10 − 6 F / m 2 = 21,26 µF / m 2 −6 d 5.10 D = ε.E = e.Na.dP ⇒ dP = ε.E(MAX) / e.Na 12.8,86.10−12.30.106 ≈ 20.10−9 m ⇒ dP = −19 24 1, 6.10 .10 N 10 24 ⇒ d N = d P a = 20.10 −9 21 = 20.10 −6 m = 20µm Nd 10 ⇒ d = dN + dP ≈ 20 µm e.Nd 2 1,6.10 −19 × 10 21 e.Na.Nd 2 d ≈ d = × 400.10 −12 = 300V UJ = −12 2.ε .ε 0 .( Na + Nd ) 2.ε .ε 0 2 × 12 × 8,86.10 Hay: 1  2.e.N d  2 12 E( MAX ) =   UJ  ε .ε 0  12.8,86.10−12 ε .ε 0 2 ⇒ UJ = E( MAX ) = 30.106 −19 21 2.e.N d 2.1, 6.10 .10 ( 9 ) 2 ≈ 300V Moät tieáp giaùp P/N baèng Si coù maät ñoä taïp chaát phía P laø Na = 1024 (1/m3) vaø phía N Nd = 1022 (1/m3). Haèng soá ñieän moâi töông ñoái baèng εr = 12. Haõy tính ñieän aùp tieáp xuùc U0. Ñieän dung rieâng cuûa tieáp giaùp. Haõy tính ñieän aùp phaân cöïc thuaän ñeå coù doøng thuaän 100mA , bieát doøng ngöôïc baõo hoaø laø 1 nA. Cho bieát: ni = 1,4 .1016/m3 ôû 3000K , µN =0,13m2/Vs , µP = kT/e = 0,026V 0,05m2/Vs ; 8 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP U0 = VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ k , T Na. Nd 1024.10 22 1014 ln = 0, 026 ln = 0, 026ln = 0,82V 2 2 e ni2 (1, 4) 1, 4.1016 ( ) 1 1  ε .e.N a .N d  2  12.8,86.10−12.1, 6.10−19.1022  2 −1 −1 2 = . .0,82 2 CJ =  U    J  2. ( N + N )  2   a d   ( 2,9 ) .10−4 = 3, 2.10−4 F / m 2 = 320µ F / m 2 CJ = 0,82 Ñieän aùp phaân cöïc thuaän Töø: I = I 0 .e ⇒ Stt 1 e .U kT  I ⇒ U = 0,026. ln   I0   0,1   = 0,026. ln  −9  = 0,48V  10   U= 0,82 + 0,48 = 1,3V Noäi dung Phaân cöïc ñieän moâi laø gì. Haõy neâu caùc ñaëc ñieåm baûn chaát khaùc nhau giöõa söï phaân cöïc vaø söï daãn ñieän trong ñieän moâi. Tính toån hao trung bình trong 1 ñôn vò theå tích (W/cm3) cuûa daàu bieán theá khi ñaët trong ñieän tröôøng E = 40 KV/cm ; f= 50 Hz ; ε = 2,2 ; heä soá toån hao tgδ = 0,017. Yeâu caàu neâu roõ neùt khaùi nieäm söï phaân cöïc vaø phaân bieät ñöôïc 5 ñaëc ñieåm baûn chaát khaùc bieät giöõa söï phaân cöïc vaø söï daãn ñieän Pd = 2 1 1 E 2 . f .ε r .tgδ = × 402.106 × 50 × 2, 2 × 0,017 = 1, 66.10−3W / cm3 11 11 18.10 18.10 Haõy phaân bieät ñaëc ñieåm cuûa söï phaù huyû ñieän vaø phaù huyû nhieät ñieän ñoái vôùi ñieän moâi raén. Tính toån hao tuï söù coù Uñm =2 KV, C= 20µF, tgδ = 5.10 -4 , f = 50 Hz Yeâu caàu neâu khaùi nieäm roõ neùt veà phaù huyû ñieän vaø phaù huyû nhieät ñieän. Phaân tích ñaëc ñieåm töøng loaïi phaù huûy vaø söï khaùc bieät P = C.ω.U 2 .tgδ = C.2.π . f .U 2 tgδ = 20.10 −6 × 314 × (2.10 3 ) 2 × 5.10 −4 P = 12,56W 3 Tuï söù coù ñieän cöïc phaúng hình vuoâng caïnh 100mm, beà daøy 2mm ; εr = 6; ñieän trôû suaát ρ = 1016 Ωm, tgδ = 2.10 –3 • Haõy tính toån hao khi ñaët dieän aùp DC 1KV. 9 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ • Haõy tính toån hao khi ñaët dieän aùp AC 1KV, Taàn soá 50 HZ • Khi coù khe hôû khoâng khí giöõa ñieän moâi vaø ñieän cöïc roäng 0,1mm . Tính ñieän aùp laøm vieäc cuûa tuï, Bieát: Ecp cuûa söù laø 630 KV/cm, cuûa khoâng khí laø 21KV/cm ( ) 2 P( DC ) P( AC ) P( AC ) U2 U2 1 10 3 = = = = = 0,5.10 −9 W − 3 9 R 2.10 ρ . l s 1016 × 2.10 10 4.10 −6 S = C.ω.U 2 .tgδ = ε .ε 0 . .2.π . f .U 2 tgδ h −2 10 = 6 × 8,86.10 −12 × × 314 × (10 3 ) 2 × 2.10 −3 = 1,67.10 − 4 W =3 2.10 Choïn E1 giôùi haïn laø Ecp cuûa khoâng khí Do vaäy E2 giôùi haïn cho pheùp cuûa söù laø E1 ε 2 21 = ⇒ E2 = = 3,5 KV cm E 2 ε1 6 Ñieän aùp laøm vieäc giôùi haïn laø: U = (3,5 × 0,2) + (21 × 0,02) = 1,12 KV 4 Toån hao ñieän moâi laø gì ? Moät tuï söù ñaët döôùi ñieän aùp 3KV coù ñieän dung 6µF, taàn soá 50Hz heä soá toån hao tgδ = 0.0005 Tính toån hao cuûa tuï söù treân. Söù coù beà daøy a = 4mm , ε = 6 giöõa ñieän cöïc vaø ñieän moâi toàn taïi khe hôû khoâng khí 0,1 mm . Tính ñieän aùp laøm vieäc cuûa tuï maø khoâng gaây ra baát kyø söï phoùng ñieän naøo. Bieát vôùi khoâng khí Eb = 21 KV/cm, vôùi söù Eb = 600 KV/cm. Yeâu caàu neâu ñöôïc khaùi quaùt yù nghóa cuûa toån hao ñieäân moâi, nguyeân nhaân vaø aûnh höôûng. P = C.ω.U 2 .tgδ = C.2.π . f .U 2 tgδ = 6.10 −6 × 314 × (3.10 3 ) 2 × 5.10 −4 P = 8, 48W Choïn E1 giôùi haïn laø Ecp cuûa khoâng khí Do vaäy E2 giôùi haïn cho pheùp cuûa söù laø E1 ε 2 21 = ⇒ E2 = = 3,5 KV cm 6 E 2 ε1 Ñieän aùp laøm vieäc giôùi haïn laø: U = (3,5 × 0,4) + (21 × 0,02) = 1,82 KV 10 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP 5 VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ Moät tuï ñieän phaúng caùch ñieän baèng giaáy, dieän tích ñieän cöïc phaúng laø A = (100×100)mm2; caùch ñieän coù caùc thoâng soá sau ñaây: beà daøy a = 2mm ; ε = 8 ; pv = 1010Ωm ; tgδ = 0,001. Haõy tính toån hao ñieän moâi khi ñieän aùp ñaët leân tuï laø: • Ñieän aùp moät chieàu U = 1kV; • Ñieän aùp xoay chieàu U = 1kV, taàn soá f = 50Hz. • Haõy tính toån hao Trung Bình treân 1m3 (Boû qua doøng ñieän beà maët, caùch ñieän doâi ra ngoaøi beà maët ñieän cöïc ñeå ngaên caûn söï roø ñieän treân beà maët) ( ) 2 P( DC ) P( AC ) P( AC ) Pd = 6 U2 U2 1 10 3 = = = = = 0,5.10 −3 W − 3 9 10 l R 2 . 10 2 . 10 ρ . s 10 × 10 4.10 −6 S = C.ω.U 2 .tgδ = ε .ε 0 . .2.π . f .U 2 tgδ h −2 10 = 8 × 8,86.10 −12 × × 314 × (10 3 ) 2 × 0,001 = 1,1.10 − 4 W =3 2.10 P( AC ) = V 1,1.10 −4 = 0,55.101 = 5,5.W / m 3 −2 −3 10 × 2.10 Haõy tính beà daøy cuûa caùch ñieän moät lôùp cuûa daây caùp vôùi baùn kính cuûa loõi r0 = 12,2mm, ñieän aùp 220kV, ñoä beàn ñieän cuûa caùch ñieän EBÑ = 12,5MV/m EBD U U R U R ≥ ⇒ ln 2 ≥ ⇒ 2 ≥ e EBD . R1 R R1 EBD .R1 R1 R1 ln 2 R1 R2 ≥ R1.e U EBD . R1 220.103 −3 12,5.106.12,2.10−3 = 12, 2.10 e R2 ≥ 12, 2.10−3.e1,442 = 12, 2.10−3.4, 23 = 51, 6.10−3 Ñoä daøy caùch ñieän : a = R2 − R1 ≥ 51,6 − 12,2 = 39,4(mm) STT 1 Noäi dung Haõy cho bieát nguoàn goác töø tính cuûa vaät lieäu ? 11 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ Neâu ñöôïc baûn chaát nguoàn goác töø tröôøng töø trong caáu taïo nguyeân töû vaø neâu ñöôïc ñaëc tröng quan heä ñieän töø. Neâu ñöôïc yùnghóa cuûa moment töø vaø caùc vuøng doment töø. Söï bieán ñoåi töø tröôøng vaät lieäu theo töø tröôøng ngoøai 2 Ngöôøi ta phaân loaïi vaät lieäu töø döïa vaøo yeáu toá naøo ? Coâng duïng? Neâu ñöôïc caùc caùch phaân loïai vaät lieäu thuaän töø , nghòch töø , saét töø döïa theo heä soá thaám töø µr . Vaät lieäu töø cöùng , töø meàm döïa theo ñoä khaùng töø Hc. Coâng duïng vaät lieäu töø cöùng vaø vaät lieäu töø meàm. 3 Haõy tính toån hao cuûa boä loõi theùp maùy bieán aùp naëng 22Kg söû duïng vôùi nguoàn 220V coù Iñm =50A ; taàn soá 50Hz vôùi B=12000Gs . Khi bieát suaát toån hao p160 =2,5W/Kg 2  f .B  1,2 × 50   × M = 2,5 ×  P = p ×   × 22 = 55W  1 × 60   f 0 .B0  2 1 60 12 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ OÂN TAÄP LYÙ THUYEÁT Caâu 1: Daãn ñieän laø söï dòch chuyeån coù höôùng cuûa caùc haït mang ñieän döùôi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng ngoaøi ñeå hình thaønh neân doøng ñieän. Doøng ñieän coù chieàu cuøng chieàu caùc haït mang ñieän tích döông vaø ngöôïc chieàu caùc haït mang ñieän tích aâm. Haït mang ñieän bao goàm haït electron vaø caùc ion Söï daãn dieän ion chæ xaûy ra trong moâi tröôøng coù söï phaân ly caùc ion nhö trong caùc vaõt theå khí, loûng , dung dòch. Ñaëc ñieåm söï daãn ñieän ion thöôøng keøm theo söï bieán ñoåi baûn chaát vaät lieäu daãn vaø ñieän cöïc trong vaø sau quaù trình daãn ñieän. Söï daãn ñieän e- xaûy ra trong taát caû caùc moâi tröôøng, vaät theå raén chæ coù söï daãn ñieän e- . Söï daãn ñieän e- xaûy ra khoâng laøm thay ñoåi baûn chaát vaät lieäu sau quaù trình daãn ñieän. Caâu 2: Phaân cöïc ñieän moâi laø khaû naêng saép xeáp thay ñoåi vò trí cuûa caùc thaønh phaàn mang ñieän, trong khoâng gian cuûa caùc nguyeân töû vaø phaân töû vaø hình thaønh neân caùc moment ñieän döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng ngoaøi . 5 ñaëc ñieåm baûn chaát khaùc bieät giöõa daãn ñieän vaø phaân cöïc laø: Ñoái vôùi phaân cöïc: 1. Caùc ñieän tích chæ dòch chuyeån trong phaïm vi nguyeân töû, phaân töû 2. Söï phaân cöïc taùc ñoäng leân taát caû nguyeân töû, phaân töû ñieän moâi 3. Söï phaân cöïc laø söï dòch chuyeån ñieän tích coù tính ñaøn hoài 4. Khi caáp nguoàn moät chieàu naêng löôïng cung caáp cho söï phaân cöïc do doøng ñieän dòch chæ xuaát hieän khi ñoùng hay ngaét maïch ñieän 5. Khi caáp nguoàn xoay chieàu sin doøng ñieän dòch xuaát hieän lieân tuïc vaø ñoåi chieàu goïi laø doøng ñieän dung sôùm pha so doøng ñieän daãn 900 Ñoái vôùi phaân cöïc: 1. Caùc ñieän tích trong daãn ñieän dòch chuyeån xuyeân suoát trong loøng vaät lieäu töø ñieän cöïc naøy sang ñieän cöïc khaùc. 2. Söï daãn ñieän chæ coù caùc ñieän tích töï do cuûa vaät lieäu vaø thaønh phaàn ñieän tích töï do cuûa taïp chaát tham gia maø thoâi. 3. Söï daãn ñieän caùc ñieän tích dòch chuyeån khoâng ñaøn hoài 4. Khi caáp nguoàn moät chieàu söï daãn ñieän gaây ra doøng daãn lieân tuïc trong suoát thôøi gian ñaët ñieän aùp 5. Khi caáp nguoàn xoay chieàu sin doøng ñieän daãn xuaát hieän lieân tuïc vaø treã pha so doøng ñieän dung 900 13 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ Caâu 3: 4 nguyeân toá thoâng duïng ñöùng ñaàu veà khaû naêng daãn ñieän la øbaïc, ñoàng , vaøng, nhoâm. Baïc vaø vaøng laø 2 nguyeân toá daãn ñieän cao nhöng giaù thaønh ñaét neân ít ñöôïc söû duïng chæ duøng trong tröôøng hôïp ñaëc bieät nhö maï maët tieáp ñieåm doøng nhoû hay daãn ñieän trong caùc linh kieän baùn daãn Ñoàng vaø nhoâm ñöôïc söû duïng roäng raõi hôn, Ñoàng thoâng duïng hôn nhöng giaù thaøng ñaét vaø khoâng kinh teá nhö nhoâm. Nhoâm coù ñoä beàn cô hoïc keùm nhieàu so vôùi ñoàng neân khi söû duïng caàn chuù yù gia cöôøng ñoä beàn cô nhö duøng loõi theùp phuï trong vieäc söû duïng laøm daây daãn truyeàn taûi ñieän treân cao. Nhoâm coù ñoä daãn ñieän keùm neân khi duøng caàn tieát dieän daây daãn lôùn hôn ñoàng do vaäy phaûi chuù yù khi söû duïng daây nhoâm thay theá ñoàng trong caùc khu vöïc cöûa soå daây quaán nhö trong caùc maùy ñieän. Nhoâm coù lôùp oxid caùch ñieän toát neân daây nhoâm khi noái khoâng ñaûm baûo tin caäy trong cung caáp ñieän. Vieäc haøn noái nhoâm cuõng khoù khaên vaø phöùc taïp, thöôøng nhoâm ñeå ñaûm baûo an toaøn vaø tin caäy phaûi thöïc hieän haøn noái baèng noùng chaûy. Caâu 4: Ngaãu nhieät ñieän hay caëp nhieät laø thieát bò caûm bieán nhieät ñieän. Ngaãu nhieät ñieän ñöôïc caáu taïo töø 2 thanh daãn kim loaïi khaùc nhau ñaët tieáp xuùc nhau taïi 2 ñaàu noái, caùc ñaàu noái tieáp xuùc naøy ñöôïc ñaët trong 2 moâi tröôøng nhieät ñoä khaùc nhau Ngaãu nhieät ñieän laøm vieäc döïa treân nguyeân lyù söùùc ñieän ñoäng tieáp xuùc sinh ra khi 2 vaät daãn coù maät ñoä e- khaùc nhau ñaët tieáp xuùc vaø ñònh luaät Kirrchoff trong voøng kín N N E0 = 2,87.10−7θ .ln A U AB = EAB = 2,87.10−7.ln A (θ1 − θ 2 ) NB NB Ngaãu nhieät ñieän duøng laøm caûm bieán nhieät ñoä ñeå ño löôøng vaø ñieàu khieån töï ñoäng nhieät ñoä trong caùc thieát bò cung caáp nhieät nhö caùc beáp, loø dun naáu, nöôùng , nung, saáy… Caâu 5: Sieâu daãn laø hieän töôïng khi haï nhieät ñoä vaät daãn tôùi 1 giôùi haïn nhieät ñoä thaáp Tc naøo ñoù thì trong vaät lieäu coù söï thay ñoåi ñoät ngoät ñieän trôû cuûa vaät lieäu giaûm veà 0Ω. Vaät lieäu coù xaûy ra hieän töôïng sieâu daãn goïi laø vaät lieäu sieâu daãn. Ngoaøi hieän töôïng R = 0 trong vaät lieäu sieâu daãn coøn hieän töôïng nghòch töø laø hieän töôïng khi ñaït traïng thaùi sieâu daãn thì vaät lieäu coù töø tröôøng ñaåy taát caû töø tröôøng ngoaøi daït ra ngoaøi vuøng töø cuûa vaät lieäu sieâu daãn Nguyeân lyù sieâu daãn laø khi giaûm nhieät ñoä tôùi giôùi haïn Tc thì trong vaät lieäu caùc etöï do coù spin traùi chieàu seõ baét caëp vôùi nhau tao thaønh caëp e- töï do. Döôùi taùc ñoäng cuûa ñieän tröôøng ngoaøi caùc caëp e- khi di chuyeån qua caùc nuùt maïng cuûa vaät lieäu seõ löôùt nheï 14 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ treân caùc quó ñaïo ngoaøi do taùc ñoâïng ñaåy , huùt vôùi löôùi maïng tinh theå maø khoâng va chaïm vaøo nguyeân, phaân töû nuùt maïng do vaäy naêng löôïng tieáp tuïc phaùt trieån daït voâ cuøng vaø ñieän daãn suaát ñaït voâ cuøng ñieän trôû giaûm veà khoâng. Sieâu daãn ngaøy nay coù nhieàu öùng duïng trong thöïc teá nhö Trong truyeàn taûi naêng löôïng ñieän vôùi doøng cöïc cao vaø khoâng toån hao. ÖÙng duïng nghòch töø trong ñeäm töø ôû caùc voøng bi khoâng ma saùt vaø taøu ñieän chaïy treân ñeäm töø coù toác ñoä cao. ÖÙng duïng töø tröôøng maïnh nhö maùy chuïp aûnh coäng höôûng töø MRI duøng trong chaåûn ñoaùn y khoa Duøng trong caùc linh kieän baùn daãn, boä vi xöû lyù sieâu toác vôùi caùc moái noái khoâng tieáp xuùc vaø raát nhieàu öùng duïng khoa hoïc vaø nghieân cöùu vaät lyù khaùc … Caâu 6: Baùn daãn laø nhöõng vaät lieäu maø khaû naêng daãn ñieän vaø caùch ñieän ñeàu keùm. Baùn daãn coù ñieän trôû suaát vaøo khoaûng 10-6÷10+6Ωm . Baùn daãn ñôn chaát thöôøng söû duïng laø Si vaø Ge ngoaøi ra ngöôøi ta coøn söû duïng baùn daãn hôïp chaát nhö GaAs, InP, SiC, CdS… Baùn daãn coù caáu truùc maïng kieåu maïng kim cöông laø caáu truùc 2 laäp phöông taâm maët naèm caùch nhau ¼ ñöôøng cheùo. Baùn daãn taïp chaát loaïi N laø baùn daãn ñöôïc pha theâm taïp chaát thuoäc nhoùm coù hoaù trò >4 nhaèm muïc ñích taïo neân soá haït ña soá laø e- ( nhö As, P, S ) Baùn daãn taïp chaát loaïi P laø baùn daãn ñöôïc pha theâm taïp chaát thuoäc nhoùm coù hoaù trò <4 nhaèm muïc ñích taïo neân soá haït ña soá laø loã troáng ( nhö Al, Ga, In, B, Cd ) Cô cheá tieáp xuùc P/N : Khi 2 baùn daãn khaùc loaïi ñaët tieáp xuùc nhau thì haït taûi ñieän seõ dòch chuyeån töø nôi coù maät ñoä cao sang nôi coù maät ñoä thaáp, haït loã troáng seõ di chuyeån töø P sang N vaø haït e- seõ di chuyeån töø N sang P. Do vaäy ngay taïi vuøng tieáp giaøp baùn daãn seõ tích tuï caùc ñieän tích traùi daáu ⊕ ôû N vaø e- ôû P taïo thaønh ñieän tröôøng höôùng töø N⇒P. Ñieän tröôøng naøy ngaên caûn khoâng cho caùc haït ña soá tieáp tuïc dòch chuyeån khi k .T Na.Nd traïng thaùi baõo hoaø thaønh laäp vaø hình thaønh ñieän aùp tieáp xuùc U 0 = ln e ni2 Phaân cöïc nghòch: Khi ñaët ñieän aùp ⊕ leân ñaàu baùn daãn N vaø ñieän aùp – leân ñaàu baùn daãn P thì ñieän tröôøng ngoaøi coù chieàu töø N⇒P cuøng chieàu ñieän tröôøng vuøng tieáp giaùp P/N . Do vaäy vuøng tieáp xuùc naøy môû roäng ra vaø tieáp tuïc ngaên caûn khoâng cho caùc haït ña soá dòch chuyeån qua vuøng naøy. Tuy nhieân vôùi haït thieåu soá laø e- beân P vaø loã troáng beân N thì ñieän tröôøng ngoaøi vaø vuøng tieáp xuùc thuaän lôïi cho söï dòch chuyeån vaø taïo thaønh doøng caùc haït thieåu soá hay coøn goïi laø doøng baõo hoaø ngöôïc. Phaân cöïc thuaän: Khi ñaët ñieän aùp ⊕ leân ñaàu baùn daãn P vaø ñieän aùp – leân ñaàu baùn daãn N thì ñieän tröôøng ngoaøi coù chieàu töø P⇒N ngöôïc chieàu ñieän tröôøng vuøng tieáp giaùp P/N . Khi ñieän tröôøng ngoaøi coøn nhoû hôn ñieän tröôøng vuøng tieáp xuùc thì khoâng coù hat taûi ñieän naøo dòch chuyeån ñöôïc doøng hoaøn toaøn baèng khoâng. Khi ñieän tröôøng ngoaøi lôùn 15 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ hôn ñieän tröôøng vuøng tieáp xuùc khoâng coøn nöõa vaø laø ñieàu kieän ñeå haït ña soá dòch chuyeån qua vuøng tieáp giaùp naøy taïo thaønh doøng thuaän I = I 0 .e e .U kT Caâu 7: 4 linh kieän ñieän töû BJT, JFET, D MOSFET, E MOSFET ñeàu laø linh kieän ñieän töû rieâng bieät ñöôïc öùng duïng vaø caáu thaønh töø nhieàu lôùp baùn daãn duøng trong khueách ñaïi vaø ñieàu khieån doøng ñieän qua caùc taûi coâng suaát BJT laø linh kieän 3 lôùp (PNP hay NPN), BJT duøng doøng IB ñeå ñieàu khieån doøng taûi IC. Do vaäy toån hao maïch ñieàu khieån laø khoâng traùnh khoûi, doøng taûi qua tieáp xuùc P/N neân bò haïn cheá taàn soá laøm vieäc do ñaëc tính treã cuûa tieáp xuùc P/N. JFET caáu taïo ñôn giaûn hôn BJT ñieàu khieån doøng taûi ID thoâng qua ñieän aùp phaân cöïc ngöôïc gaây phaùt trieån lôùp tieáp xuùc laøm ngaên caûn doøng taûi. Do vaäy toån hao maïch ñieàu khieån khoâng coøn ñaùng keå vaø doøng taûi ID khoâng qua lôùp tieáp xuùc naøo neân khoâng laøm aûnh höôûng tôùi taàn soá laøm vieäc, ñieàu khieån D MOSFET coù caáu taïo khaùc vôùi JFET ôû 2 ñieåm chính laø lôùp baùn daãn trong keânh daãn coù maät ñoä taïp chaát thaáp hôn raát nhieàu so vôùi vuøng ñieän cöïc daãn, chaân khieån G laïi ñaët ngaên caùch vôùi keânh daãn bôûi lôùp caùch ñieän SiO2 . Nguyeân lyù laøm vieäc cuõng khaùc laø ngaên caûn doøng taûi hay taêng cöôøng doøng taûi bôûi vieäc ñöa theâm haït mang ñieän khaùc hay cuøng loaïi trong keânh daãn vaøo keânh laø do vieäc ñaët ñieän aùp treân cöïc khieån G. D MOSFET ñöa vuøng ñieàu khieån phi tuyeán sang vuøng ñieàu khieån khaùc daáu coøn vuøng ñieàu khieån taêng doøng coù öu theá gaàn tuyeán tính sang vuøng cuøng daáu ñeå ñieàu khieån thuaân lôïi khueách ñaïi lôùn vaø khoâng nhaàm laãn 16 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ E MOSFET coù caáu taïo khaùc vôùi D MOSFET ôû choã khoâng thaønh laäp vuøng keânh daãn saün giöõa 2 ñieän cöïc vaø chæ ñieàu khieån ñöôïc khi VGS cuøng daáu vôùi VDS vaø ñaït giaù trò ñuû lôùn. Vieäc ñieàu khieån thöôøng ñoøi hoûi VGS khaù lôùn ñeå ñieàu khieån IDS khoâng lôùn laém neân thöôøng duøng trong ñieàu khieån vaøo traïng thaùi chính xaùc cao. Caâu 8: Hieäu öùng Hall laø hieän töôïng doøng nhöõng haït mang ñieän chaûy trong vaät daãn, khi vaät daãn ñaët trong töø tröôøng thì doøng haït mang ñieän seõ bò leäch höôùng chuyeån ñoäng. Höôùng leäch cuûa caùc haït mang ñieän phuï thuoäc vaøo chieàu cuûa ñieän tröôøng vaø chieàu cuûa töø tröôøng. Haèng soá Hall ñöôïc ñònh nghóa laø tæ soá giöõa söùc ñieän ñoäâng sinh ra Ey vaø tích cuûa Ey maät ñoä doøng Jx chaûy trong vaät daãn vôùi töø tröôøng Bz taùc ñoäng leân vaät daãn RH = J X .BZ Hieäu ñieän theá Hall laø laø hieäu ñieän theá xuaát hieän treân 2 maët ñoái dieän thöù 3 cuûa 1 khoái hình hoäp khi 2 caëp maët kia laàn löôït ñaët ñieän aùp ngoaøi vaø töø tröôøng Hieäu öùng Hall ñöôïc öùng duïng ñeå phaùt hieän vaø ño löôøng töø tröôøng veà caû phöông, chieàu vaø ñoä lôùn. Ngoaøi ra coøn öùng duïng trong ñieàu khieån töï ñoäng döôùi taùc ñoäng cuûa töø tröôøng . Thí duï töï ñoäng ñieàu khieån doøng qua caùc cuoän daây nhö trong ñoäng cô Brushless Caâu 8: Sôïi quang daãn laø nhöõng oáng hình truï trong suoáât trong ñoù aùnh saùng ñöôïc truyeàn ñi doïc theo oáng nhôø söï phaûn xaï toaøn phaàn. Sôïi quang daãn luùc ñaàu ñöôïc caáu taïo töø nhöõng sôïi thuyû tinh keùo nhoû vaø sau naøy laøm baèng plastic ñöôïc goïi laø loõi truyeàn soùng, maët ngoaøi oáng truï ñöôïc traùng lôùp phaûn quang (cladding) vaø taát caû ñaët trong lôùp voû boïc doïc theo oáng truï. Caùp quang laø nhöõng boù sôïi quang daãn ñöôïc ñaët trong nhöõng lôùp voû boïc ñaëc bieät, nhieäm vuï cuûa caùp quang laø truyeàn tín hieäu thoâng tin ñaõ ñöôïc maõ hoaù thaønh tín hieäu ñieän vaø chuyeån ñoåi thaønh nhöõng tín hieäu aùnh saùng coù caùc böôùc soùng λ khaùc nhau Nguyeân lyù truyeàn tín hieäu trong caùp quang laø caùc tín hieäu thoâng tin laø caùc tín hieäu ñieän daïng soá hay töông töï ñöôïc chuyeån ñoåi sang aùnh saùng vôùi buôùc soùng λ. Aùnh saùng coù buôùc soùng λ. ñöôïc truyeàn trong sôïi quang nhôø söï phaûn xaï toaøn phaàn. Taïi ñaàu ra cuûa tín hieäu saùng, aùnh saùng ñöôïc thu vaø chuyeån ñoåi laïi thaønh tín hieäu ñieän. Tín hieäu quang coù theå truyeàn trong caùp bôûi pp dôn mode ( 1 böôùc soùng λ )hay ña mode ( nhieàu böôùc soùng λ khaùc nhau cuøng luùc) Caùp quang truyeàn tín hieäu thoâng tin coù nhieàu öu ñieåm so vôùi caùp kim loaïi nhö : 1. Caùp quang truyeàn nhanh hôn toác ñoä baèng toác ñoä aùnh aùnh saùng. 2. Truyeàn tính hieäu trong caùp quang khoâng bò nhieãu ñieän töø, toån hao ñöôøng truyeàn raát thaáp, an toaøn khoâng coù ñieän vaø khoâng gaây tai naïn hay aûnh höôûng moâi tröôøng. 17 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ 3. Tín hieäu truyeàn trong caùp quang coù dung löôïng truyeàn raát lôùn coù theå aùp duïng nhieàu phöông phaùp an toaøn vaø hieäu quûa cao. Tín hieäu coù tính baûo maät cao. 4. Giaù caùp reû nhöng thieát bò ñi keøm thì raát maéc nhaát laø coâng ngheä haøn noái, ñaáu noái caùp nhöng vôùi söï phaùt trieån vaø öùng duïng roäng raõi thì giaù thaønh toång theå seõ reû hôn nhieàu. Caâu 9: Phaù huyû ñieän moâi laø hieän töôïng khi ñaët ñieän moâi döôùi ñieän tröôøng vaø ñaït tôùi ñieän aùp giôùi haïn thì trong ñieän moâi coù söï taêng ñoät ngoät doøng ñieän vaø thöôøng keùo theo söï suït giaûm ñieän aùp rôi treân ñieän moâi ( ñieän moâi thay ñoåi tính chaát caùch ñieän ⇒ daãn maïnh ). Giaù trò ñieän aùp tôùi haïn naøy goïi laø ñieän aùp ñaùnh thuûng vaø cöôøng ñoä ñieän tröôøng lieân quan ñeán giaù trò ñieän aùp ñaùnh thuûng vaø ñoä daøy lôùp caùch ñieän taïi thôøi ñieåm ñaùnh thuûng goïi laø cöôøng ñoä ñieän tröôøng ñaùnh thuûng hay ñoä beàn ñieän moâi. Ñaëc ñieåm söï phaù huyû ñieän moâi trong moâi tröôøng khí : • Ñieän aùp ñaùnh thuûng laàn ñaàu cuõng nhö caùc laàn sau ñeàu töông ñöông do tính linh ñoäng cuûa chaát khí caùc phaân töû khí bò phaù huyû seõ ñöôïc caùc phaân töû khaùc traøn vaøo thay theá deã daøng vaø sau ñoù caùc phaân töû naøy coù theå ñöôïc phuïc hoài. • Söï phaù huyû ñieän moâi khí khoâng chæ phuï thuoäc vaøo vaät lieäu khí, aùp suaát, nhieät ñoä, khoaûng caùch maø coø phuï thuoäc caû veà hình daùng vaø kích thöôùc ñieän cöïc . • Quan heä ñieän aùp ñaùnh thuûng vaø tích aùp suaát khí vôùi khoaûng caùch ñieän cöïc coù daïng ñaëc tuyeán hình V Ñaëc ñieåm söï phaù huyû ñieän moâi trong moâi tröôøng chaát loûng : • Ñieän aùp ñaùnh thuûng laàn ñaàu cuõng nhö laàn tieáp sau thì töông ñöông do tính linh ñoäng cuûa chaát loûng caùc phaân töû chaát loûng bò phaù huyû seõ ñöôïc caùc phaân töû khaùc traøn vaøo thay theá nhöng sau nhieàu laàn ñaùnh thuûng thì ñieän aùp ñaùnh thuûng giaûm nhanh choùng vì taïp chaát do chaát loûng bò phaù huyû hình thaønh laøm moâi tröôøng khoâng coøn ñoàng nhaát . Ñaëc ñieåm söï phaù huyû ñieän moâi trong moâi tröôøng chaát raén : • Ñoái vôùi chaát raén ñieän aùp ñaùnh thuûng cuõng nhö ñieän tröôøng ñaùnh thuûng chæ ño löôøng taïithôøi ñieåm phaù huyû vaø vaät lieäu khoâng coøn söû duïng ñöôïc nöõa neân khoâng coù giaù trò chính xaùc cho ñoä beàn ñieän cuûa vaät lieäu cuï theå maø chæ coù ñaùnh giaù ñoä beàn ñieän vaät lieäu töông ñoái döïa treân keát quaû caùc laàn khaûo nghieäm tröôùc vaø vieäc thöû nghieäm xaùc suaát cho caùc ñôït saûn xuaát haøng. • Ñoä beàn ñieän vaät lieäu chaát raén khoâng chæ phuï thuoäc vaøo caùc thaønh phaàn tham gia trong hoãn hôïp maø phuï thuoäc raát lôùn vaøo coâng ngheä cheá taïo, quy 18 HÖÔÙNG DAÃN OÂN TAÄP VAÄT LIEÄU ÑIEÄN ÑIEÄN TÖÛ GVC PHAÏM XUAÂN HOÅ trình saûn xuaát möùc ñoä tieân tieán vaø khoa hoc cuûa thieát bò nhaømaùy saûn xuaát vaø ñaëc bieät laø tính ñoàng nhaát cuûa vaät lieäu. Caâu 10: Phaù huyû ñieän moâi laø hieän töôïng khi ñaët ñieän moâi döôùi ñieän tröôøng vaø ñaït tôùi ñieän aùp giôùi haïn thì trong ñieän moâi coù söï taêng ñoät ngoät doøng ñieän vaø thöôøng keùo theo söï suït giaûm ñieän aùp rôi treân ñieän moâi ( ñieän moâi thay ñoåi tính chaát caùch ñieän ⇒ daãn maïnh ). Giaù trò ñieän aùp tôùi haïn naøy goïi laø ñieän aùp ñaùnh thuûng vaø cöôøng ñoä ñieän tröôøng lieân quan ñeán giaù trò ñieän aùp ñaùnh thuûng vaø ñoä daøy lôùp caùch ñieän taïi thôøi ñieåm ñaùnh thuûng goïi laø cöôøng ñoä ñieän tröôøng ñaùnh thuûng hay ñoä beàn ñieän moâi. Söï phaù huyû ñieän moâi trong vaät lieäu raén ñöôïc chia thaønh 2 loaïi laø phaù huyû ñieän vaø phaù huyû nhieät ñieän Phaù huyû ñieän laø phaù huûy lôùp ñieän moâi baèng chính söùc maïnh ñieän tröôøng nghóa laø ñieän tröôøng ñaët lôùn hôn ñoä beàn ñieän cho pheùp cuûa ñieän moâi. Do vaäy söï phaù huyû coù ñaëc ñieåm laø xaûy ra raát nhanh khoâng phuï thuoäc vaøo baát kyø yeáu toá nhieät ñoä ban ñaàu hay taàn soá nguoàn aùp. Söï phaù huyû chæ phuï thuoäc duy nhaát vaøo ñoä beàn ñieän vaät lieäu neân caùch khaéc phuïc duy nhaát cuõng chæ laø söû duïng vaät lieäu coù ñoä beàn ñieän cao hôn ñieän tröôøng daët treân ñieän moâi coù theå xaûy ra ( khoâng theå laép gheùp hay gia cöôøng ñoä beàn ñieän töø caùc vaät lieäu coù ñoä beàn thaáp vì söï phaân boá ñieän tröôøng trong moâi tröôøng khoâng ñoàng nhaát chæ laøm giaûm khaû naêng beàn ñieän cuûa vaät lieäu ). Phaù huûy nhieät ñieän laø söï phaù huyû do toån hao bieán thaønh nhieät laøm vaät lieäu noùng leân khi vöôït nhieät ñoä giôùi haïn thì vaät lieäu bò phaù huyû (bò chaùy). Do vaäy phaù huyû nhieät ñieän coù ñaëc ñieåm laø thôøi gian phaù huyû doøi hoûi thôøi gian ñuû lôùn vaø phuï thuoäc raát nhìeâu vaøo ñoä beàn nhieät cuûa vaät lieäu. Döïa vaøo ñoä beàn nhieät naøy ngöôøi ta coù theå chia thaønh caùc caáp caùch ñieän Y,A,E,B,F,H,C. Phaù huyû nhieät ñieän laø do toån hao vaø söï toaû nhieät ra moâi tröôøng xung quanh neân coù theå haïn cheá söï phaù huyû nhieät bôûi nhöõng bieän phaùp ngaên ngöøa nhö: • Laøm maùt baèng caùc taám taûn nhieät coù tieát dieän tieáp xuùc moâi tröôøng lôùn. • Taêng cöôøng heä soá toaû nhieät baèng bieän phaùp veä sinh beà maët tieáp xuùc hay taêng cöôøng bieän phaùp ñoái löu toaû nhieät nhö khuaáy ñoäng chaát loûng laøm maùt hay duøng quaït • Ñaët thieát bò trong moâi tröôøng laøm maùt nhieät ñoä thaáp vaø haáp thu nhieät nhanh nhö laøm maùt baèng nöôùc hay duøng khí laïnh. 19