Tài liệu Bài giảng linh kiện điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ Tài liệu tham khảo môn: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ  Biên soạn: Lê Thị Hồng Thắm LƯU HÀNH NỘI BỘ 2008 GV:L EÊTHỊ HỒNG THẮM Chương 1: Cơ sở điện học Chöông 1 CÔ SỞ ĐIỆN HỌC 1.1. Nguồn gốc của dòng điện 1.1.1. Cấu tạo vật chất Theo thuyeát phaân töû, caùc nhaø khoa hoïc cho raèng: phaân töû chính laø thaønh phaàn nhoû nhaát cuûa vaät chaát. Ví duï: nöôùc laø do nhieàu (voâ soá) phaân töû nöôùc keát hôïp laïi.  Phaân töû muoái vaãn mang tính chaát maën cuûa muoái.  Phaân töû ñöôøng vaãn mang tính chaát ngoït cuûa ñöôøng. Baûn thaân phaân töû laïi do nhöõng phaàn töû nhoû hôn hôïp thaønh. Theo thuyeát nguyeân töû thì nguyeân töû laø thaønh phaàn nhoû nhaát cuûa vaät chaát coøn mang tính chaát ñoù. Ñôn chaát (chaát cô baûn) laø vaät chaát chæ do moät chaát taïo thaønh, nghóa laø khoâng theå phaân tích ra hai hay nhieàu chaát cô baûn. Ví duï: oxy, hydro, vaøng, saét… Hôïp chaát laø nhöõng vaät chaát coù theå phaân tích thaønh hai hay nhieàu chaát cô baûn. Ví duï: nöôùc laø hôïp chaát vì coù theå phaân tích thaønh hai chaát cô baûn laø khí hydro vaø khí oxy. Năm 1987, W. Thomson khám phá ra electron và chứng minh nó có điện tích âm. Sau đó, N. Bohr (nhà vật lí người Đan Mạch) đã mô hình hóa mẫu hành tinh nguyên tử. Do đó mới phát minh ra thuyết điện tử. Theo thuyeát ñieän töû, taát caû caùc nguyeân töû ñöôïc caáu taïo bôûi 3 loaïi “haït” chính:  Proton laø haït mang ñieän tích döông, caùc proton naèm trong nhaân nguyeân töû.  Neutron laø moät hay nhieàu haït khoâng mang ñieän tích. Caùc neutron naèm trong nhaân nguyeân töû.  Electron (ñieän töû) laø haït mang ñieän tích aâm vaø cuõng laø ñieän tích cô baûn. Caùc ñieän töû chuyeån ñoäng xung quanh nhaân. Ví dụ: nguyên tử He + + 2 Chương 1: Cơ sở điện học Hình 1.1. Cấu tạo nguyên tử He Bình thöôøng nguyeân töû ôû traïng thaùi trung hoaø ñieän, nghóa laø soá löôïng proton baèng soá löôïng electron. 1.1.2. Điện tích Ñieän laø moät thuoäc tính cuûa haït, löôïng mang tính chaát ñieän goïi laø ñieän tích. Đơn vị đo điện tích được tính bằng coulomb (C). Mỗi electron có điện tích: e = 1,6.10-19C. Caùc haït mang ñieän töông taùc nhau: caùc haït traùi daáu huùt nhau, caùc haït cuøng daáu ñaåy nhau. Khi khảo sát các lực tương tác giữa những hạt tích điện năm 1785, nhà Vật lý người Pháp Coulomb đã phát hiện ra định luật sau. Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1, q2 ở trạng thái đứng yên, cách nhau một khoảng r có: - Phương là đường thẳng nối hai điện tích điểm. - Độ lớn tỉ lệ thuận với tích q1,q2 và tỉ lệ nghịch với r2 Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1, q2 ở trạng thái đứng yên, cách nhau một khoảng r được xác định theo định luật Coulomb: F: lực tương tác (N) q1,q2 : điện tích (C) r: khoảng cách (m) Nguyeân töû trung hoaø ñieän khi soá löôïng proton baèng soá löôïng electron Moät nguyeân töû khi khoâng caân baèng ñieän thì trôû thaønh ion:  Ion döông khi soá löôïng proton lôùn hôn soá löôïng electron.  Ion aâm khi soá löôïng proton nhoû hôn soá löôïng electron. Ví duï: Moät ñieän töû thoaùt ly khoûi nguyeân töû thì ñieän töû laø ion aâm coøn nguyeân töû coøn laïi laø ion döông. 3 Chương 1: Cơ sở điện học 1.1.3. Điện trường Naêng löôïng phaân boá lieân keát vôùi ñieän tích cho chuùng ta moät hình aûnh veà ñieän tröôøng. Ñieän tích toûa ra khoâng gian quanh noù moät tröôøng aûnh höôûng goïi laø ñieän tröôøng. Tính chaát cô baûn cuûa ñieän tröôøng laø khi coù moät ñieän tích ñaët trong ñieän tröôøng thì ñieän tích ñoù chòu taùc duïng cuûa löïc ñieän. Ñieän tröôøng laø daïng vaät chaát toàn taïi xung quanh ñieän tích vaø taùc duïng leân ñieän tích khaùc ñaët trong noù. Ngöôøi ta bieåu dieãn ñieän tröôøng baèng caùc ñöôøng söùc, maät ñoä caùc ñöôøng söùc duøng ñeå chæ cöôøng ñoä ñieän tröôøng. E= F q E: cöôøng ñoä ñieän tröôøng (V/m) F: löïc ñieän tröôøng (N) q: đieän tích (C) Vì ñieän töû mang ñieän tích aâm (q = e) neân löïc taùc ñoäng leân ñieän töû ngöôïc chieàu vôùi ñieän tröôøng hay noùi caùch khaùc, moät ñieän töû töï do seõ di chuyeån ngöôïc chieàu vôùi ñieän tröôøng. Chieàu cuûa ñöôøng söùc ñi töø ñieän tích döông ñeán ñieän tích aâm. - + Hình 1.2. Biểu diễn chiều của đường sức 1.1.4. Điện thế - hiệu điện thế Töông töï nhö nöôùc chæ chaûy thaønh doøng töø nôi cao ñeán nôi thaáp cuûa traùi ñaát nghóa laø giöõa hai nôi coù ñòa theá khaùc nhau, baèng thöïc nghieäm caùc nhaø vaät lyù ñaõ chöùng toû raèng: caùc haït mang ñieän tích chæ chuyeån ñoäng coù höôùng taïo thaønh doøng 4 Chương 1: Cơ sở điện học ñieän giöõa hai ñieåm coù ñieän theá khaùc nhau. ÔÛ maïch ñieän - ñieän löôïng taïi A coù moät theá naêng ñieän, goïi taét laø ñieän theá taïi A vaø taïi B cuõng coù moät ñieän theá töông öùng vôùi vò trí B trong maïch. A B   + Nguoàn ñieän Hình 1.3. Ñeå dòch chuyeån ñieän löôïng q töø vò trí A sang vò trí B töùc ñeå taïo doøng ñieän töø A sang B thì nguoàn ñieän phaûi taïo ra moät naêng löôïng laø VAB VAB =VA-VB = -VBA, goïi laø hieäu ñieän theá giöõa A vaø B. Điểm nối chung của mạch điện được chọn làm điểm gốc (điểm đất, điểm masse). Điểm này có điện thế bằng 0. Khi cho điểm A nối trực tiếp xuống masse thì điểm A có điện thế: VA = 0 1.5. Dòng điện Doøng ñieän laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng cuûa caùc haït mang ñieän. I  dq dt  I: cöôøng ñoä doøng ñieän (A)  dq: ñieän löôïng (C)  dt: khoaûng thôøi gian ngaén (s) Theo qui öôùc doøng ñieän coù chieàu töø döông sang aâm. Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampere (A) 1mA (miliampere) = 10-3A 1µA (microampere) = 10-6A 1.2. Doøng ñieän moät chieàu (direct current) Khi doøng ñieän vaø ñieän theá phaân boá trong moät heä maïch khoâng thay ñoåi theo thôøi gian thì maïch ñöôïc xem nhö ôû traïng thaùi tónh hay traïng thaùi DC. 1.2.1. Định nghĩa 5 Chương 1: Cơ sở điện học Doøng ñieän moät chieàu laø doøng điện có chiều và giá trị cường độ dòng điện không đổi theo thời gian. 1.2.2. Cường độ dòng điện Cường độ dòng điện đo bằng lượng điện tích của các điện tử tự do chuyển động có hướng qua thiết diện dây dẫn trong một đơn vị thời gian. I  dq dt  I: cöôøng ñoä doøng ñieän (A)  dq: ñieän löôïng (C)  dt: khoaûng thôøi gian ngaén (s) Dòng điện không đổi: I Q t Q là tổng các điện tích đi qua thiết diện dây dẫn trong khoảng thời gian t. 1.2.3. Chiều của dòng điện Dòng điện trong mạch có chiều chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp. Chiều của dòng điện ngược với chiều chuyển động của điện tử. 1.2.4. Nguồn điện một chiều Các loại nguồn một chiều: - Pin, acquy. - Pin mặt trời. - Máy phát điện một chiều. - Bộ nguồn điện tử công suất. Khi sử dụng nguồn một chiều, cần biết hai thông số quan trọng của nguồn và điện áp làm việc và điện lượng. 1.2.5. Cách mắc Nguồn điện một chiều - Mắc nối tiếp. - Mắc song song. - Mắc hỗn hợp. 1.3. Doøng ñieän xoay chieàu (alternative current) Khi doøng ñieän vaø ñieän theá phaân boá trong moät heä maïch thay ñoåi theo thôøi gian thì maïch ñöôïc xem nhö ôû traïng thaùi ñoäng hay traïng thaùi AC. 1.3.1. Định nghĩa 6 Chương 1: Cơ sở điện học Doøng ñieän xoay chieàu hình sine laø doøng điện có chiều và giá trị cường độ dòng điện biến đổi theo thời gian một cách tuần hoàn với qui luật hình sine. 1.3.2. Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều hình sine Các đại lượng đặc trưng cho dòng điện xoay chiều hình sine gồm có: giá trị đỉnh, giá trị trung bình, giá trị hiệu dụng, giá trị tức thời, chu kì, tần số, tần số góc, góc pha, pha ban đầu. Ví dụ:  Dòng điện xoay chiều: i = 14,14sin100t (A) có: - Giá trị đỉnh là 14,41A. - Giá trị hiệu dụng 10A. - Chu kì là 0,02s. - Tần số là 50Hz. - Tần số góc100rad/s. - Góc pha là 100t rad. - Pha ban đầu bằng 0.  Điện áp xoay chiều: u = 311,1sin100t (v) có: - Giá trị đỉnh là 311,1v. - Giá trị hiệu dụng 220v. - Chu kì là 0,02s. - Tần số là 50Hz. - Tần số góc100rad/s. - Góc pha là 100t rad. - Pha ban đầu bằng 0. Như vậy, điện áp xoay chiều u và dòng điện xoay chiều i cùng pha, dao động cùng tần số, cùng chu kì. Dòng điện xoay chiều i = I0 sin100t (A) chạy qua đoạn mạch chỉ có thuần điện trở R thì hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở là: u = U0 sin100t (v) Dòng điện xoay chiều i = I0 sin100t (A) chạy qua đoạn mạch chỉ có tụ C thì hiệu điện thế giữa hai đầu tụ là: u = U0 sin(100t - /2) (v) Dòng điện xoay chiều i = I0 sin100t (A) chạy qua đoạn mạch chỉ có cuộn cảm L thì hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm L là: u = U0 sin(100t + /2) (v) 7 Chương 2: Linh kiện thụ động Chöông 2 LINH KIEÄN THUÏ ÑOÄNG 2.1. Đieän trôû (resistor) 2.1.1. Khaùi nieäm Ñieän trôû laø moät linh kieän coù tính caûn trôû doøng ñieän vaø laøm moät soá chöùc naêng khaùc tuøy vaøo vò trí cuûa ñieän trôû trong maïch ñieän. 2.1.2. Kyù hieäu - ñôn vò R R Hình 2.1. Kyù hieäu ñieän trôû Ñôn vò : Ohm () 1 k = 103 1M = 103k 2.1.3. Ñieän trôû daây daãn a. Khaùi nieäm  Ñieän trôû cuûa daây daãn laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho tính caûn trôû doøng ñieän cuûa daây daãn. Kyù hieäu: R; ñôn vò:  (Ohm)  Ñieän daãn laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho tính daãn ñieän cuûa daây ñaãn. Ñieän daãn laø nghòch ñaûo cuûa ñieän trôû. Kyù hieäu: G ; ñôn vò: S (siemens) G= 1 R b. Thí nghieäm  Söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo chieàu daøi cuûa daây daãn: Laáy moät daây daãn cuøng baûn chaát, cuøng tieát dieän thaúng S nhöng coù chieàu daøi l khaùc nhau. Xaùc ñònh ñieän trôû cuûa caùc daây daãn ñoù. 8 Chương 2: Linh kiện thụ động Thí nghieäm cho thaáy khi chieàu daøi l taêng (giaûm) 2, 3… laàn thì ñieän trôû cuûa daây daãn cuõng taêng giaûm 2, 3… laàn.  Söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo tieát dieän cuûa daây daãn: Laáy nhöõng daây daãn cuøng baûn chaát, cuøng chieàu daøi l nhöng coù tieát dieän thaúng S khaùc nhau. Xaùc ñònh ñieän trôû cuûa caùc daây daãn ñoù. Thí nghieäm cho thaáy khi tieát dieän S taêng (giaûm) 2, 3… laàn thì ñieän trôû daây daãn cuõng giaûm taêng 2, 3… laàn  Söï phuï thuoäc cuûa ñieän trôû vaøo baûn chaát cuûa daây daãn : Laáy nhöõng daây daãn coù cuøng chieàu daøi l, tieát dieän thaúng S nhöng laøm baèng nhöõng chaát khaùc nhau, ta thaáy ñieän trôû cuûa nhöõng daây daãn ñoù khaùc nhau. c. Keát luaän Töø nhöõng thöïc nghieäm treân ta ruùt ra keát luaän: ôû moät nhieät ñoä nhaát ñònh, ñieän trôû cuûa moät daây daãn tuyø thuoäc vaøo chaát cuûa daây, tæ leä thuaän vôùi chieàu daøi cuûa daây vaø tæ leä nghòch vôùi tieát dieän cuûa daây. R = l s R: Ñieän trôû cuûa daây daãn () l : Chieàu daøi cuûa daây daãn (m) S: Tieát dieän cuûa daây daãn (m2) : Ñieän trôû suaát (m)  Ñieän trôû suaát: Soá ño ñieän trôû cuûa daây daãn laøm baèng moät chaát naøo ñoù vaø coù chieàu daøi 1m, tieát dieän thaúng 1m2 ñöôïc goïi laø ñieän trôû suaát cuûa chaát ñoù. Vôùi nhöõng chaát khaùc nhau thì ñieän trôû suaát cuûa noù cuõng khaùc nhau. Ñieän trôû suaát  bieán ñoåi theo nhieät ñoä vaø söï bieán ñoåi naøy ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau:  = 0 (1+ at) 0: ñieän trôû suaát ño ôû 00C. a: heä soá nhieät ñoä t: nhieät ñoä (0C) 9 Chương 2: Linh kiện thụ động Baûng 2.1 ñöa ra trò soá trung bình cuûa ñieän trôû suaát cuûa moät soá chaát daãn ñieän thöôøng gaëp: Baïc 0,016.106 Keõm 0,06.106 Ñoàng 0,017.106 Theùp 0,1. 106 Nhoâm 0,026.106 Photpho 0,11.106 Vonfarm 0,055.106 Chì 0,21.106 Baûng 2.1. Ñieän trôû suaát cuûa moät soá chaát daãn ñieän thöôøng gaëp 2.1.4. Ñònh luaät Ohm a. Ñònh luaät Ohm ñoaïn maïch thuaàn trôû Nhaø vaät lyù ngöôøi Ñöùc, Ohm ñaõ thieát laäp baèng thöïc nghieäm ñònh luaät sau: cöôøng ñoä doøng ñieän trong daây daãn tæ leä thuaän vôùi hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu daây daãn vaø tæ leä nghòch vôùi ñieän trôû cuûa daây daãn. I= U R I: Cöôøng ñoä doøng ñieän (A) U: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu daây (V) R: Ñieän trôû () b.Ñònh luaät Ohm toång quaùt ñoái vôùi ñoaïn maïch A V1,r1 V2,r2 R B Doøng ñieän chaïy trong ñoaïn maïch ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: I  A   B  V Rr A: ñieän theá taïi A. B: ñieän theá taïi B. RT: ñieän trôû cuûa ñoaïn maïch AB. RT = R + r1 + r2 10 Chương 2: Linh kiện thụ động Qui öôùc nguoàn ñieän tuøy theo chieàu doøng ñieän: Nguoàn phaùt (caáp ñieän), qui öôùc V > 0 Nguoàn thu (tieâu thuï ñieän), qui öôùc V < 0 c.Ñònh luaät Ohm toång quaùt cho maïch kín Doøng ñieän chaïy trong moät maïch kín ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: I V Rt I: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong maïch kín. V: Toång ñieän theá coù trong maïch kín. Rt: Ñieän trôû cuûa toaøn maïch. Thöïc ra, vôùi ñoaïn maïch AB (hình treân) neáu hai ñaàu A,B cuûa ñoaïn maïch truøng nhau, ta coù moät maïch kín. Khi ñoù A = B vaø coâng thöùc tính doøng ñieän trôû thaønh: I V R  t Ví duï khaùc: V1  V2 R  r1  r2 Ta coù: V1 I V  V R  V2 R1  R 2 V2 1 t R1 R2 2.1.5. Ñònh luaät Kirchhoff thöù nhaát (ñònh luaät nuùt) Moät nuùt ñieän laø choã noái caùc nhaùnh ñieän vaø phaûi coù ít nhaát ba nhaùnh ñieän trôû leân. I1  Ivaøo =  I ra I2 I5 I3 I4 I 1+ I 4+ I 5= I 2+ I 3 Hình 2.2. Tại nút điện có 5 nhánh điện. 11 Chương 2: Linh kiện thụ động 2.1.6. Phaân loaïi Ñieän trôû coù theå phaân loaïi döïa vaøo caáu taïo hay döïa vaøo muïc ñích söû duïng maø noù coù nhieàu loaïi khaùc nhau. a. Veà caáu taïo  Ñieän trôû than (carbon) Ngöôøi ta troän boät than vaø boät ñaát seùt theo moät tæ leä nhaát ñònh ñeå cho ra nhöõng trò soá khaùc nhau. Sau ñoù ngöôøi ta eùp laïi vaø cho vaøo moät oáng baèng Bakelite. Kim loaïi eùp saùt ôû hai ñaàu vaø hai daây ra ñöôïc haøn vaøo kim loaïi, boïc kim loaïi beân ngoaøi ñeå giöõ caáu truùc beân trong ñoàng thôøi choáng coï saùt vaø aåm. Ngoaøi cuøng ngöôøi ta sôn caùc voøng maøu ñeå cho bieát trò soá ñieän trôû. Loaïi ñieän trôû naøy deã cheá taïo, ñoä tin caäy khaù toát, do ñoù reõ tieàn vaø raát thoâng duïng.  Ñieän trôû daây quaán (Wire –round) Laøm baèng hôïp kim NiCr quaán treân moät loõi caùch ñieän amiaêng, ñaát nung, saønh, söù. Beân ngoaøi ñöôïc phuû bôûi lôùp nhöïa cöùng vaø moät lôùp sôn caùch ñieän. Ñeå giaûm toái thieåu heä soá töï caûm L cuûa daây quaán, ngöôøi ta quaán ½ soá voøng theo chieàu thuaän vaø ½ soá voøng theo chieàu nghòch. b. Veà muïc ñích söû duïng - Ñieän trôû coá ñònh laø loaïi ñieän trôû coù trò soá coá ñònh khoâng thay ñoåi ñöôïc. Loại này còn được chia ra và có tên gọi khác: . Điện trở chính xác. . Điện trở bán chính xác. . Điện trở đa dụng. . Điện trở công suất. - Ñieän trôû coù trò soá thay ñoåi ñöôïc:  Bieán trôû: laø loaïi ñieän trôû có trị số thay đổi được (Variable Resistor) 12 Chương 2: Linh kiện thụ động Hình 2.3. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa biến trở  Nhieät điện trôû: laø loaïi ñieän trôû maø trò soá cuûa noù thay ñoåi theo nhieät ñoä (thermistor). - Nhieät trôû dương ( PTC = Positive Temperature Coefficient) - Nhieät trở âm ( NTC = Negative Temperature Coefficient)  VDR (Voltage Dependent Resistor) laø loaïi ñieän trôû maø trò soá cuûa noù phuï thuoäc ñieän aùp ñaët vaøo noù. Thöôøng thì VDR coù trò soá ñieän trôû giaûm khi ñieän aùp taêng.  Điện trở quang: (Photoresistor) / điện trở tuỳ thuộc ánh sáng (LDR = Light Dependent Resistor ) laø loaïi ñieän trôû maø trò soá cuûa noù phuï thuoäc vaøo aùnh saùng chieáu vaøo noù. CdS LDR Hình 2.4. Hình daïng vaø và ký hiệu cuûa điện trở quang. 2.1.7. Caùch mắc ñieän trôû a. Mắc noái tieáp R1 R2 I1 I2 Rtd I <=> + + U U Hình 2. 5. Ñieän trôû mắc noái tieáp I1: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua R1 I2: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua R2 U1: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu R1 U2: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu R2 Ta coù: I1 = I2 = I U = U 1 + U2 Rtñ = R1 + R2 13 Chương 2: Linh kiện thụ động Neáu coù nhieàu ñieän trôû gheùp noái tieáp thì Rtñ = R1 + R2 + … + Rn b. Mắc song song R1 I1 I Rtd I2 I R2 <=> + + U U Hình 2.6. Ñieän trôû mắc song song I1: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua R1 I2: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua R2 U1: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu R1 U2: Hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu R2 Ta coù: U1 = U 2 = U I = I1 + I2 R1R 2 1 1 1   hay Rtñ = R tñ R 1 R 2 R1  R 2 Neáu coù nhieàu ñieän trôû maéc song song vôùi nhau thì: 1 1 1 1    ...  R tñ R 1 R 2 Rn 2.1.8.Caùch ñoïc trò soá ñieän trôû a. Ñoïc trò soá ñieän trôû theo qui öôùc voøng maøu: ABCD  Ñieän trôû 4 voøng maøu - Voøng A, B chæ trò soá töông öùng vôùi maøu. - Voøng C chæ heä soá nhaân. - Voøng D chæ sai soá. 14 Chương 2: Linh kiện thụ động Hình 2.7 . Đieän trôû 4 vòng màu Maøu Voøng A, B Voøng C Voøng D Ñen 0 x100 = x1 ---------- Naâu 1 x101 = x10  1% Ñoû 2 x102 = x100  2% Cam 3 x103 = x1000  3% Vaøng 4 x104 = x10000 ------------- Luïc 5 x105 = x100000 ------------- Lam 6 x106 = x1000000 ------------- Tím 7 x107 = x10000000 ------------- Xaùm 8 x108 = x100000000 ------------- Traéng 9 x109= x1000000000 ------------- Vaøng nhuõ ------------- x10-1 = x0,1  5% Baïc ------------- x10-2 = x0,01  10% Maøu thaân ñieän trôû ------------- ------------------------  20% Bảng 2.2. Bảng qui ước vòng màu. Ví duï: Ñoû – tím – đoû – baïc = 2,7k  10% Ñoû – tím – đoû –vàng nhũ = 2,7k  5% Ñoû – đỏ – đoû – vaøng nhuõ = 2,2k  5%  Ñieän trôû 3 voøng maøu: Laàn löôït ñöôïc kyù hieäu A, B, C. YÙ nghóa cuûa caùc voøng maøu töông töï loaïi ñieän trôû 4 voøng maøu: voøng A, B chæ trò soá töông öùng vôùi maøu. Voøng C chæ heä soá nhaân. Sai soá xem nhö maøu cuûa thaân ñieän trôû. Ví duï: Ñoû – tím – đoû = 2,7k  20%  Ñieän trôû 5 voøng maøu: Loaïi ñieän trôû 5 voøng maøu ñöôïc kyù hieäu laø voøng A, B, C, D, E: 3 voøng A, B, C chæ trò soá töông öùng vôùi maøu, voøng D chæ heä soá nhaân, voøng E chæ sai soá. Ví duï: Nâu – đen – đen – đen – nâu = 100  1% 15 Chương 2: Linh kiện thụ động b. Ñoïc trò soá ñieän trôû theo qui öôùc chaám maøu Treân thaân ñieän trôû, moät ñaàu ñieän trôû coù maøu B khaùc vôùi maøu cuûa thaân ñieän trôû (A), giöõa thaân coù chaám maøu (C). YÙ nghóa caùc maøu vaø caùch ñoïc trò soá ñieän trôû nhö treân. Ví duï: moät ñieän trôû coù thaân maøu xanh laù caây, moät ñaàu maøu ñoû, giöõa thaân coù chaám vaøng: 520 K. b. Ñieän trôû coù ghi soá treân thaân Ñoái vôùi ñieän trôû coù ghi soá treân thaân thì hai soá ñaàu laø soá coù yù nghóa, soá thöù ba chæ soá nhaân. Ví duï: Treân thaân ñieän trôû coù ghi 103 thì trò soá ñieän trôû laø 10K. Ngoaøi ra treân thaân ñieän trôû coù ghi con soá vaø chöõ thì con soá chæ trò soá ñieän trôû, chöõ chæ boäi soá: R= x1; K= x103; M= x106. Ví duï: 5R = 5. 4K7 = 4,7K. Veà lyù thuyeát, linh kieän ñieän trôû coù theå coù giaù trò baát kyø töø thaáp nhaát ñeán cao nhaát. Trong thöïc teá, caùc linh kieän ñieän trôû coù khoaûng ñieän trôû töø 0,1 ñeán 100M. Caùc giaù trò tieâu chuaån: 1.0; 1.2; 1.5; 1.8; 2.2; 2.7; 3.3; 3.9; 4.3; 4.7; 5.1; 5.6; 6.8; 7.5; 8.2; 9.1. Caùc linh kieän ñieän trôû thöôøng ñöôïc cheá taïo vôùi giaù trò laø caùc giaù trò tieâu chuaån nhaân vôùi boäi soá cuûa 10. Ví duï: đieän trôû: 10; 100; 1,5K; 2,7K; 5,6K…. 2.1.9. Coâng suaát cuûa ñieän trôû Coâng suaát cuûa ñieän trôû laø trò soá chæ coâng suaát tieâu taùn toái ña cuûa noù. Coâng suaát chòu ñöïng naøy do nhaø saûn xuaát cho bieát döôùi daïng ghi saún treân thaân hoaëc kích thöôùc cuûa ñieän trôû. Kích thöôùc ñieän trôû lôùn thì coâng suaát cuûa noù lôùn. Coâng suaát cuûa ñieän trôû thay ñoåi theo kích thöôùc vôùi trò soá gaàn ñuùng nhö sau: Coâng suaát Chieàu daøi Ñöôøng kính 2W 1,6cm 10mm 1W 1,2cm 6mm 0,5W 1cm 4mm 0.25W 0,7cm 3mm Bảng 2.3. Coâng suaát cuûa ñieän trôû thay ñoåi theo kích thöôùc Neân choïn coâng suaát chòu ñöïng lôùn hôn hay baèng 2 laàn coâng suaát tính toaùn. 16 Chương 2: Linh kiện thụ động 2.1.10. ÖÙng duïng Ñieän trôû coù nhieàu öùng duïng trong laõnh vöïc ñieän vaø ñieän töû: - Toûa nhieät : beáp ñieän, baøn uûi. - Thaép saùng : boùng ñeøn daây toùc. - Haïn doøng - Giaûm aùp… 2.2. Tuï ñieän (capacitor) 2.2.1. Caáu taïo - kyù hieäu: tuï ñieän laø 1 linh kieän coù tính tích tröõ naêng löôïng ñieän. Tuï ñieän ñöôïc caáu taïo goàm hai baûn cöïc là hai baûn phaúng baèng chaát daãn ñieän (kim loaïi) ñaët song song vôùi nhau. Ôû giöõa laø chaát ñieän moâi caùch ñieän. voõ boïc Baûn cöïc (kim loaïi) Kyù hieäu daây noái chaát ñieän moâi Hình 2.8. Cấu tạo và ký hiệu của tụ điện 2.2.2. Söï daãn ñieän cuûa tuï -- ---- ++ ++ + + Đ K Vcc Hình 2. 9. Thí nghieäm söï daãn ñieän cuûa tuï 17 Chương 2: Linh kiện thụ động Xeùt maïch ñieän nhö hình veõ, khi ñoùng khoùa K ta thaáy ñeøn saùng leân roài taét. Khi môùi vöøa ñoùng K töùc thôøi ñieän töû töø cöïc aâm cuûa nguoàn ñieän ñeán baûn cöïc beân phaûi, ñoàng thôøi ñieän töû töø baûn cöïc beân traùi ñeán cöïc döông nguoàn. Nhö vaäy söï di chuyeån ñieän töû treân taïo ra doøng ñieän qua ñeøn laøm ñeøn saùng. Sau ñoù xaûy ra söï caân baèng ñieän töû giöõa nguoàn vaø tuï ñieän, nghóa laø khoâng coù söï di chuyeån ñieän töû laøm ñeøn taét, luùc naøy hieäu ñieän theá giöõa hai ñaàu baûn cöïc tuï ñieän baèng ñieän theá nguoàn. Neáu nguoàn laø xoay chieàu, cöïc tính cuûa nguoàn bieán thieân lieân tuïc laøm ñeøn saùng lieân tuïc. 2.2.3. Ñieän dung – ñôn vò Ñeå ñaëc tröng khaû naêng tích ñieän cuûa tuï duøng ñaïi löôïng goïi laø ñieän dung C. Ñieän dung tæ leä thuaän vôùi tieát dieän cuûa baûn tụ,ï tæ leä nghòch vôùi khoaûng caùch giöõa 2 baûn tuï (beà daøy cuûa lôùp ñieän moâi) vaø phuï thuoäc vaøo chaát ñieän moâi. Cε S d  : haèng soá ñieän moâi tuøy thuoäc chaát ñieän moâi. S : tieát dieän baûn cöïc (m2) d : beà daøy lôùp ñieän moâi (m) C : ñieän dung coù ñôn vò Farad (F) Thöôøng duøng caùc öôùc soá cuûa Farad: Microfarad : 1F = 10-6F Nanofarad : 1nF = 10-9F Picofarad : 1pF = 10-12F Femptofarad : 1fF = 10-15F Haèng soá ñieän moâi cuûa moät soá chaát caùch ñieän thöôøng duøng ñeå laøm tuï ñieän coù trò soá nhö sau: - Khoâng khí khoâ  = 1 - Giaáy taåm daàu  = 3,6 - Goám (ceramic)  = 5,5 - Mica  = 4  5 Ñieän dung coù theå ño baèng tæ soá ñieän tích cuûa tuï ñieän treân hieäu ñieän theá giöõa hai baûn tuï ñieän. C Q U 18 Chương 2: Linh kiện thụ động C : ñieän dung cuûa tuï (F) Q : ñieän tích (C) U : hieäu ñieän theá giöõa 2 baûn tuï (V) 2.2.4. Naêng löôïng tröõ ôû tuï ñieän laø: 1 W  CU 2 2 W : naêng löôïng (J) C : ñieän dung (F) U : hieäu ñieän theá giöõa 2 baûn tuï (V) 2.2.5. Ñieän theá laøm vieäc (working Volt = WV) Ñoái vôùi moãi tuï ñieän, chæ coù theå ñaët vaøo noù moät ñieän aùp lôùn nhaát naøo ñoù, tuøy theo keát caáu cuûa lôùp ñieän moâi. Neáu ñieän aùp ñaët vaøo quaù lôùn ñieän moâi seõ bò ñaùnh thuûng vaø trôû neân daãn ñieän, laøm tuï ñieän bò hoûng khoâng duøng ñöôïc nöõa. Ñieän theá laøm vieäc WV chính laø ñieän theá lôùn nhaát cho pheùp aùp vaøo 2 ñaàu tuï maø tuï chòu ñöïng ñöôïc. Thöôøng ñieän theá naøy coù ghi treân tuï. Nhö vaäy tuï ñieän coù 2 chæ tieâu kyõ thuaät chính: ñieän dung vaø ñieän theá laøm vieäc. Ví dụ: Tụ có: C = 220µF,WV = 25v C = 10µF,WV = 63v Hình 2.10. Hình daïng cuûa tuï hoá 2.2.6. Cách mắc tụ ñieän a. Mắc noái tieáp C1 C2 + C td + + <=> + + U U Hình 2.11. Caùc tuï ñieän mắc noái tieáp 19 Chương 2: Linh kiện thụ động Ñieän tích naïp ñöôïc vaøo tuï ñöôïc tính theo coâng thöùc: Q  Q 1  Q 2  C1 U 1  C 2 U 2  U 1  Maët khaùc: Q  C tñ .U  U  maø : U  U1  U 2 Q Q ; U2  C1 C2 Q C tñ 1 1 1   C tñ C1 C 2  Neáu coù nhieàu tuï gheùp noái tieáp thì: b. Mắc song song 1 1 1 1    ...  C td C1 C 2 Cn Xem maïnh nhö hình veõ sau: C1 + C td + + C2 <=> + + U U Hình 2.12. Caùc tuï ñieän mắc song song Ñieän tích naïp vaøo tuï C1: Q1 = C1U Ñieän tích naïp vaøo tuï C2: Q2 = C2.U Ñieän tích naïp vaøo tuï Ctd: Q = Ctñ.U Ñieän tích naïp vaøo tuï C1, C2 baèng ñieän tích naïp vaøo tuï Ctd neân: Q = Q1 + Q2  Ctñ.U = C1U + C2U = (C1 + C2) U  Ctñ = C1 + C2 U = U1 = U2 Neáu coù nhieàu tuï gheùp song song thì: Ctñ = C1 + C2 + … Cn 20