Bài 15. Một số linh kiện điện tử phổ biến SVIP

I. LINH KIỆN THỤ ĐỘNG

1. Điện trở (R)

* Vai trò điện trở:

- Kiểm soát hoặc điều chỉnh cường độ dòng điện.

- Chia tách điện áp trong các mạch điện và mạch điện tử.

* Thông thường, sử dụng dây kim loại có điện trở suất lớn hoặc phủ bột than lên lõi sứ để chế tạo điện trở.

* Hình dạng và kí hiệu của một số loại điện trở:

* Thông số kĩ thuật:

- Giá trị điện trở:

+ Xác định mức độ cản trở dòng điện của điện trở.

+ Đơn vị: ohm.

+ Kí hiệu: Ω.

- Công suất định mức:

+ Là công suất tối đa điện trở có thể tiêu thụ mà không bị hỏng.

+ Đơn vị là Oát (W).

2. Cuộn cảm (L)

- Cuộn cảm:

+ Thường được sử dụng để dẫn dòng điện một chiều và ngăn dòng điện cao tần.

+ Khi kết hợp với tụ điện, tạo ra mạch cộng hưởng.

- Ứng dụng của cuộn cảm:

+ Các mạch điều khiển tín hiệu, ổn định điện áp, mạch lọc,...

- Để chế tạo cuộn cảm, thường quấn dây dẫn có lớp cách điện.

- Hình dạng và kí hiệu của một số loại cuộn cảm:

- Thông số kĩ thuật:

+ Điện cảm (L):

• Đại lượng chỉ khả năng lưu trữ năng lượng từ trường của cuộn cảm khi có dòng điện đi qua.
• Đơn vị là Henry (H).

+ Dòng điện định mức I_đm:

• Là giá trị dòng điện tối đa cho phép chạy qua cuộn cảm.
• Đơn vị đo là Ampe (A).

+ Cảm kháng (X_L):

• Đại lượng biểu thị mức độ cản trở của cuộn cảm đối với dòng điện xoay chiều (biến thiên) chạy qua nó.
• Đơn vị là Ohm (\(\Omega\)).
• Công thức (f là tần số của dòng điện chạy qua cuộn cảm):

\(X_L=2\pi fL\)

3. Tụ điện (C)

- Tụ điện dùng để cản trở dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều đi qua.

- Khi kết hợp với cuộn cảm, tụ điện tạo thành mạch cộng hưởng.

- Ngoài ra sử dụng trong các mạch lọc, mạch truyền tín hiệu,...

- Tụ điện là sự kết hợp của hai hoặc nhiều vật dẫn được phân cách bởi lớp điện môi.

- Hình dạng và kí hiệu của một số loại tụ điện:

- Thông số kĩ thuật:

+ Điện dung (C):

• Là đại lượng biểu thị khả năng lưu trữ năng lượng điện trường của tụ điện khi có điện áp đặt lên hai cực của nó.
• Đơn vị đo là Fara (F).

+ Điện áp định mức U_đm:

• Là giá trị điện áp tối đa cho phép đặt lên hai cực của tụ điện.
• Đơn vị đo là Volt (V).

+ Dung kháng (X_C):

• Là đại lượng thể hiện mức độ cản trở của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều chạy qua nó.
• Đơn vị đo là Ohm (\(\Omega\)).
• Công thức (f là tần số của điện áp đặt lên tụ điện):

\(X_C=\dfrac{1}{2\pi fC}\)

II. LINH KIỆN TÍCH CỰC

1. Diode (D)

- Ứng dụng diode:

+ Mạch điện chỉnh lưu.

+ Mạch ghim điện áp.

+ Mạch ổn áp,...

- Hình dạng và kí hiệu của một số loại diode cơ bản:

- Diode là linh kiện được cấu tạo từ hai lớp vật liệu bán dẫn P và N:

+ Lớp bán dẫn P mang điện tích dương (anode).

+ Lớp bán dẫn N mang điện tích âm (cathode).

- Khi diode được phân cực thuận (U_AK > 0), dòng điện sẽ chảy theo chiều thuận từ anode đến cathode.

- Thông số kĩ thuật:

+ Điện áp ngược lớn nhất đặt lên diode (U_max khi U_AK < 0):

• Là giá trị điện áp ngược cao nhất có thể áp dụng lên hai cực của diode mà không làm diode bị đánh thủng.
• Đơn vị: Volt (V).

+ Dòng điện định mức qua diode (I_đm):

• Là giá trị dòng điện lớn nhất cho phép chạy qua diode mà không gây hư hại.
• Đơn vị: Ampe (A).

2. Transistor lưỡng cực (BJT)

- Transistor lưỡng cực được cấu tạo từ ba lớp bán dẫn, tương ứng với ba cực:

+ Base (B).

+ Collector (C).

+ Emitter (E).

- Phân loại:

+ NPN:

+ PNP:

- Transistor lưỡng cực được ứng dụng trong các mạch như:

+ Khuếch đại tín hiệu, tạo sóng, tạo xung, và nhiều mạch điện tử khác.

- Hình ảnh và kí hiệu của hai loại transistor NPN và PNP:

+ Transistor lưỡng cực NPN:

+ Transistor lưỡng cực PNP:

- Tùy vào ứng dụng của mạch điện tử, ta chọn loại transistor NPN hoặc PNP. Chiều dòng điện trong transistor được chỉ ra qua mũi tên kí hiệu:

+ Loại NPN: dòng điện I_C từ C đến E khi có dòng điện I_B đi từ B qua E (U_BE > 0, U_CE > 0).

+ Loại PNP: dòng điện I_C từ E đến C khi có dòng điện I_B đi từ E qua B (U_BE < 0, U_CE < 0).

- Thông số kĩ thuật:

+ Điện áp định mức collector-emitter (U_CEO):

• Điện áp tối đa giữa hai cực C và E mà transistor vẫn có thể hoạt động mà không bị hư hỏng.
• Đơn vị: Volt (V).

+ Dòng điện collector định mức (I_C):

• Dòng điện tối đa cho phép qua cực collector của transistor.
• Đơn vị: Ampe (A).

+ Dòng điện base định mức (I_B):

• Dòng điện tối đa cho phép qua cực base của transistor.
• Đơn vị: Ampe (A).

+ Điện áp định mức base-emitter (U_BEO):

• Điện áp tối đa giữa hai cực B và E mà transistor vẫn có thể hoạt động mà không bị hư hỏng.
• Đơn vị: Volt (V).

+ Hệ số khuếch đại dòng điện (β):

• Là tỉ số giữa I_C (dòng điện đầu ra) và I_B (dòng điện đầu vào) của transistor.

- Các thông số kĩ thuật cụ thể của transistor được cung cấp trong tài liệu kĩ thuật của nhà sản xuất.

III. MẠCH TÍCH HỢP IC

- IC (Integrated Circuit):

+ Là tập hợp các linh kiện bán dẫn và thụ động được chế tạo bằng công nghệ tinh vi, có độ chính xác cao.

- Các tên gọi khác của IC:

+ Chíp.

+ Vi mạch điện tử.

+ Vi mạch tích hợp,...

* Mỗi IC có kí hiệu và các chân (pin) khác nhau:

- Khi sử dụng IC cần tra cứu sổ tay và các tài liệu kĩ thuật tương ứng.

- Thông thường, các chân IC được bố trí theo kiểu hình răng lược có:

+ Một hàng chân.

+ Hai hàng chân.

- Đối với IC có một hàng chân:

+ Nhìn theo mặt bên phải (mặt có ghi các chữ số kí hiệu của IC).

+ Đếm từ số 1 đến số cuối theo chiều từ trái qua phải.

- Đối với chân IC có hai hàng chân:

+ Nhìn từ trên xuống.

+ Đếm số 1 đến số cuối theo chiều ngược kim đồng hồ.

+ Bắt đầu từ bên có đánh dấu trên thân của IC.

* Công dụng của IC:

- Ứng dụng trong mạch điện tử

+ Khuếch đại tín hiệu.

+ Tạo dao động.

+ Bộ nhớ máy tính,...

- Đặc điểm:

+ Kích thước nhỏ gọn.

+ Hiệu năng xử lí cao.

+ Giá thành rẻ.

- Ý nghĩa:

+ Giảm kích thước thiết bị.

+ Giảm giá thành sản phẩm.

+ Tăng hiệu năng và độ chính xác.

* IC có thể phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau:

- Phân loại dựa theo mật độ tích hợp:

+ SSI: mật độ tích hợp nhỏ, chỉ loại IC chứa vài chục transistor.

+ MSI: mật độ tích hợp trung bình, chỉ loại IC chứa vài trăm transistor.

+ LSI: mật độ tích hợp lớn, chỉ loại IC chứa hàng nghìn transistor.

+ VLSI: mật độ tích hợp rất lớn, chỉ loại IC chứa hàng trăm ngàn đến vài tỉ transistor.

- Phân loại theo đặc điểm tín hiệu xử lí:

+ IC tương tự:

• Làm việc với tín hiệu tương tự.
• Điển hình là IC tuyến tính và IC cao tần.

+ IC số:

• Làm việc với tín hiệu số.
• IC số được thiết kế với phần tử cơ bản là cổng logic, mạch logic tổ hợp.

+ IC kết hợp tương tự và số:

• Các khối có khả năng xử lí và làm việc với cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số.

- Phân loại theo công dụng:

+ IC sử dụng trong các:

• Bộ xử lí trung tâm (CPU).
• Bộ vi xử lí, vi điều khiển.
• Bộ nhớ máy tính.

+ IC sử dụng trong các thiết bị cảm biến như:

• Cảm biến nhiệt.
• Cảm biến áp suất,...

+ IC dùng trong các mạch xử lí dòng điện và điện áp lớn (IC công suất).