GIAO TRINH Điện tử cơ bản

B

MƠN

I NT

CƠNG NGHI P

GIÁO TRÌNH

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
BASIC ELECTRONICS

L U HÀNH N I B
09.2019


LỜI NĨI ĐẦU
Mơn học Điện tử căn bản là một trong những môn học quan trọng bậc
nhất của ngành Điện, Điện tử nói chung. Mơn học này cung cấp kiến thức nền
tảng rất cần thiết cho Sinh viên để có thể học tốt các mơn học sau. Từ đó chúng
ta có thể xem mơn Điện tử cơ bản là một môn xương sống của ngành.
Để đáp ứng nhu cầu học tập của Sinh viên, Bộ môn Điện tử công nghiệp
đã biên soạn cuốn sách Điện tử cơ bản này để làm tài liệu học tập chính cho
sinh viên ngành Điện-Điện tử, Điện tử công nghiệp và làm tài liệu tham khảo rất
có giá trị cho sinh viên các ngành khác
Cuốn sách này được tham khảo các sách trong nước, biên dịch từ các
sách nước ngoài mới xuất bản gần nhất và các trang web hỗ trợ học tập uy tín
của các trường Đại học tiên tiến trên thế giới. Cung cấp các công cụ cần thiết
liên quan trực tiếp đến lĩnh vực Điện tử công nghiệp và cập nhật kiến thức mới
cho Sinh viên.

Cuốn sách gồm 8 chương với được bố trí như sau
Chương 1: Những khái niệm cơ bản
Chương 2: Linh kiện điện tử thụ động
CHương 3: Chất bán dẫn và Diode
Chương 4: Transistor lưỡng cực (BJT)
Chương 5: Transistor hiệu ứng trường (FET)
Chương 6: Mạch khuếch đại thuật toán OPAMP
Chương 7: Linh kiện quang điện tử
Chương 8: Thyristor
Để hoàn thành cuốn sách này có sự đóng góp và góp ý không nhỏ của
quý Thầy/Cô trong Khoa Điện tử-Tin học, các em sinh viên..Nhóm tác giả xin tri
ân và cảm ơn những đóng góp và góp ý để cuốn sách được hồn thành. Trong
lúc biên soạn khơng thể tránh khỏi các thiếu sót, nếu trong q trình sử dụng
giáo trình này có phát hiện sai sót, nhầm lẫn… Xin quý Thầy/Cơ và các em
HSSV vui lịng gửi phản hồi về email:


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

CHƯƠNG 1 .....................................................................................................................1
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN ..........................................................................................1
1.1 Điện áp: ....................................................................................................................1
1.2 Dòng điện: ...............................................................................................................2
1.3. Trở kháng ...............................................................................................................2
1.4 Nguồn cung cấp (pin) ............................................................................................2
CHƯƠNG 2 .....................................................................................................................8
LINH KIỆN THỤ ĐỘNG ...............................................................................................8

2.1 Điện trở (Resistor) ..................................................................................................8
2.1.1 Giới thiệu ..............................................................................................................8
2.1.2 Phân loại điện trở................................................................................................9
2.1.3 Giá trị điện trở chuẩn........................................................................................14
2.1.4 Ghép nối điện trở ..............................................................................................19
2.1.5 Một số ứng dụng của điện trở ........................................................................19
2.2 Tụ điện (Capacitor) ..............................................................................................22
2.2.1 Giới thiệu ............................................................................................................22
2.2.2 Điện dung của tụ điện ......................................................................................23
2.2.3 Phân loại tụ điện ...............................................................................................24
2.3.4 Ứng dụng chung của tụ điện...........................................................................28
2.4 Cuộn cảm (Inductor) ............................................................................................28
2.4.1 Giới thiệu ............................................................................................................28
2.4.2 Ứng dụng của cuộn cảm .................................................................................29


CHƯƠNG 3 ...................................................................................................................34
CHẤT BÁN DẪN VÀ DIODE .....................................................................................34
3.1 Chất bán dẫn ........................................................................................................34
3.1.1 Cấu tạo ...............................................................................................................34
3.1.2 Phân loại: ...........................................................................................................34
3.2 Mối nối P-N ............................................................................................................36
3.2.1 Giới thiệu ............................................................................................................36
3.2.2 Phân cực thuận nối P-N: .................................................................................37
3.3.3 Phân cực nghịch nối P-N: ...............................................................................37
3.3 Diode ......................................................................................................................38
3.3.1 Giới thiệu ............................................................................................................38
3.3.2 Phân loại diode..................................................................................................39
3.3.2.1 Diode chỉnh lưu: .............................................................................................39
3.3.2.2 Diode tín hiệu (signal diode) ........................................................................40

3.3.2.3 Diode Schottky ...............................................................................................40
3.3.2.4 Diode Zener ....................................................................................................41
3.3.2.5 Diode phát sáng (LED): ................................................................................41
3.3.2.6 Diode quang (Photodiode): ..........................................................................42
3.3.2.7 Diode Laser: ...................................................................................................43
3.4 Các mạch điện ứng dụng của Diode ................................................................44
3.4.1 Mạch chỉnh lưu 1 pha bán kỳ ..........................................................................44
3.4.2 Mạch ổn áp dùng diode zener ........................................................................44
3.4.3 Led 7 đoạn .........................................................................................................46


CHƯƠNG 4 ...................................................................................................................49
TRANSISTOR LƯỢNG CỰC (BJT) ..........................................................................49
4.1 Giới thiệu ...............................................................................................................49
4.2 Các chế độ hoạt động .........................................................................................51
4.3 Các dòng điện trong Transistor .........................................................................51
4.4 Tính tốn mạch Transistor ..................................................................................53
4.4.1 Mạch phân cực cố định....................................................................................53
4.4.2

Mạch phân cực với điện trở ở cực phát ....................................................54

4.4.3

Mạch phân cực bằng cầu phân áp .............................................................56

4.5

Ứng dụng của Transistor với vai trị thiết bị chuyển mạch (Switches) .....57

CHƯƠNG 5 ...................................................................................................................63
TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG FET ...............................................................63
5.1 Giới thiệu ...............................................................................................................63
5.2 JFET .......................................................................................................................65
5.2.1 Cấu tạo và ký hiệu ............................................................................................65
5.2 Đặc tính và phân cực JFET...............................................................................66
5.3 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ...................71
5.3.1 Giới thiệu ............................................................................................................71
5.3.2 MOSFET loại kênh liên tục (Deplention-mode MOSFET) .........................74
5.3.3 MOSFET kênh gián đoạn (Enhancement – mode MOSFET) ...................75
5.4 Ứng dụng MOSFET hoạt động như là công tắc (MOSFET as a Switch) ...78
CHƯƠNG 6 ...................................................................................................................88
MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN ......................................................................88
6.1 Giới thiệu ...............................................................................................................88


6.2 Mạch khuếch đại đảo (Inverting Operational Amplifier) .................................93
6.3 Mạch khuếch đại không đảo ..............................................................................95
6.4 Mạch cộng .............................................................................................................97
6.5 Mạch khuếch đại vi sai ........................................................................................98
6.5 Mạch khuếch đại đo lường (Instrumentation Amplifier) .............................. 101
6.6

Mạch so sánh ................................................................................................. 101

CHƯƠNG 7.............................................................................................................. 110
LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ ......................................................................... 110
7.1 Quang trở (PhotoResistor) ............................................................................................. 110
7.1.1 Giới thiệu............................................................................................................................. 110
7.1.2 Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 110

7.1.3 ứng dụng của quang trở ............................................................................... 111
7.2 Diode quang (Photodiode) ............................................................................... 112
7.2.1 giới thiệu .......................................................................................................... 112
7.2.2 Nguyên lý hoạt động ..................................................................................... 112
7.2.3 Các chế độ hoạt động ................................................................................... 113
7.3 Transistor quang (phototransistor) ................................................................. 115
7.4 Mối nối quang (OPTO Coupler) ...................................................................... 115
7.4.1 Giới thiệu ......................................................................................................... 115
7.4.2 Phân loại ......................................................................................................... 116
7.4.3 Ứng dụng ........................................................................................................ 117
CHƯƠNG 8.............................................................................................................. 119
THYRISTOR ........................................................................................................... 119
8.1 SCR (Silicon Controlled Rectifier) .................................................................. 119
8.1.1 Giới thiệu ......................................................................................................... 119


8.1.2

Đặc tính I-V của SCR ................................................................................ 120

8.1.3 Các thơng số SCR ......................................................................................... 121
8.1.4 Các mạch ứng dụng SCR ............................................................................ 123
8.2 Triac ..................................................................................................................... 124
8.2.1 Giới thiệu ......................................................................................................... 124
8.2.2 Đặc tính I-V của Triac ................................................................................... 125
8.2.3 Các thông số của triac .................................................................................. 126
8.2.4 Ứng dụng Triac .............................................................................................. 126
8.3 Diac...................................................................................................................... 128
8.3.1 Giới thiệu ......................................................................................................... 128
8.3.2 Ký hiệu và đặc tuyến của Diac .................................................................... 128

8.3.3 Ứng dụng của Diac........................................................................................ 129


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

CHƯƠNG 1

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BAÛN

Mỗi loại vật chất được tạo từ các nguyên tử và một nguyên tử có ba loại
hạt. Electron là một loại hạt trong số đó và được tích điện âm. Điện tích là một
khái niệm thuộc về electron và proton. Proton mang điện tích dương. Điện tích
của một electron được gọi là đơn vị điện tích. Trong một vật liệu dẫn điện (bạc,
đồng, vàng, nhơm, v.v...) có rất nhiều các electron tự do chuyển động ngẫu
nhiên. Điện áp là một lực ép buộc các electron di chuyển theo một hướng cụ
thể. Khi điện áp được đặt vào một vật dẫn điện, các điện tử bắt đầu di chuyển
theo một hướng cố định và lưu lượng của các electron trong một hướng cụ thể
này được gọi là dòng điện. Khi các electron di chuyển trong một dây dẫn thì sẽ
phát sinh ra lực ma sát. Lực ma sát này được gọi là trở kháng. Trở kháng chống
lại sự di chuyển tự do của các electron. Vì vậy, chúng ta có thể nói trở kháng
làm giảm (cản trở) dịng điện.
1.1 Điện áp:
Điện áp là lực ép buộc các electron chạy theo một hướng cụ thể trong
một dây dẫn. Đơn vị của điện áp là Volt và ký hiệu là V. Pin là một nguồn của
điện áp. Các mức điện áp 3V, 3.3V, 3.7V và 5V là phổ biến nhất được dùng
trong các mạch điện tử và các thiết bị.

2019

TRANG 1

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

1.2 Dịng điện:
Dịng điện là dòng dịch chuyển của các electron theo một hướng cụ thể.
Chính xác hơn, dịng điện là tỉ lệ thay đổi của electron theo một hướng cụ thể.
Đơn vị dòng điện là Ampe và ký hiệu là I. Dòng điện trong các mạch điện tử
thường dùng đơn vị là milliampere (1 Ampe = 1000 milliampere). Ví dụ, dịng
điện đặc trưng cho một đèn LED là 20mA.
Điện áp là nguyên nhân và dòng điện là kết quả.
1.3. Trở kháng
Trở kháng là cản trở sự dịch chuyển của dịng điện tích hay electron. Đơn
vị SI của điện trở là ohm (Ω).
Có một mối quan hệ quan trọng giữa ba đại lượng - điện áp, dịng điện,
điện trở:

Hình 1.1: Mối liên hệ giữa dịng điện, điện áp và trở kháng
Mối quan hệ này được gọi là định luật Ohm. Vôn kế, ampe kế và đồng hồ
đo ohm được sử dụng để đo điện áp, dòng điện, điện trở tương ứng.
1.4 Nguồn cung cấp (pin)
pin điện là một nguồn điện áp hay chính xác hơn là nguồn năng lượng
điện. Pin (ắc quy) cung cấp năng lượng điện bằng phản ứng hóa học bên trong.
Pin là một thiết bị có hai cực. Một cực là cực dương (+V) và một là cực âm (-V)
hoặc đất (GND). Thơng thường pin có hai loại: Pin sơ cấp và Pin thứ cấp
Pin sơ cấp được sử dụng một lần và bỏ đi. Pin thứ cấp có thể được sử
dụng và sạc lại nhiều lần. Pin có nhiều hình dạng và kích cỡ. Một số loại pin
2019

TRANG 2

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

phổ biến sử dụng trong robot và dự án công nghệ cao. Hai thông số đặc trưng
của Pin là điện áp và dòng điện.
-

Pin 1,5 V
Pin 1.5V có các loại khác nhau về kích thước. Kích thước phổ biến nhất là

AA và AAA. Dịng điện có độ lớn từ 500-3000 mAh.
-

Pin Lithium dạng đồng tiền 3V
Pin có hình dạng mỏng dẹt. Pin lithium được cung cấp điện áp danh nghĩa

khoảng 3 volt (on-load), với điện áp mở rộng khoảng 3,6 volt. Dịng có thể từ
30-500 mAh. Sử dụng rộng rãi trong các thiết bị kích thước nhỏ.
-

Pin Alkaline
Là loại pin không sạc lại (dùng 1 lần) và có thể được sử dụng trong các

robot nhỏ.
-

Pin Nickel-Metal Hydride (NIMH)
Là loại pin có mật độ năng lượng cao, và có thể được sạc một cách nhanh

chóng. Pin NIMH có giá rẻ nếu so với kích thước và dung lượng của nó. Đây là
loại pin thường được sử dụng trong các ứng dụng robot.

Hình 1.2: Pin nickel
-

Pin 3,7 V Li-ion và Li-polymer
Pin Lithium ion và lithium polymer là những pin có thể sạc lại. Chúng có

dung tích xả cao, mật độ năng lượng cao, công suất cao và kích thước nhỏ. Pin
Li-polymer được sử dụng rộng rãi trong các robot và dự án RC. Công suất cụ
thể của pin Li-poly là 100-265 W·h/kg.
2019

TRANG 3


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Hình 1.3: Pin lipo
-

Pin 9 V
Pin 9 volt có hình dạng hình chữ nhật với các cạnh tròn và một jack nối 2

phân cực dạng chụp ở đầu. Kích thước: chiều cao 48,5 mm, chiều dài 26,5 mm,
rộng 17,5 mm (hoặc 1,9 "x1.0" x0.68 "). Cả hai cực nằm ở một đầu. Dòng điện
khoảng 600 mAh.
-

Pin Acid Chì (Ắc quy)
Ắc quy axit chì là dạng pin phổ biến của ngành công nghiệp. Chúng cực

kỳ rẻ, có thể sạc lại, và dễ dàng có sẵn. Pin axít chì được sử dụng trong máy
móc, UPS (uninterruptable power supply), robot, và các hệ thống khác, những
thiết bị mà cần cung cấp rất nhiều năng lượng, cịn kích thước và trọng lượng
Pin là khơng quan trọng. Pin axit chì có đặc trưng tế bào (cell) 2V, nghĩa là bạn
có thể có một pin với bội số của 2 volt. Các điện áp phổ biến nhất là 2V, 6V,
12V và 24V.
Pin có thể được kết nối dạng nối tiếp hoặc song song. Khi chúng được
mắc nối tiếp với nhau, thì điện áp cung cấp ở hai đầu của dãy pin tăng lên, khi
kết nối song song thì dịng điện tăng lên.
Lựa chọn Pin
+ Dung lượng pin:
Dung lượng pin là một chỉ số (thường là Ampe/giờ) của điện tích được
lưu trữ trong pin, và được xác định bằng khối vật liệu hóa học hoạt động có
trong pin. Dung lượng pin đại diện cho năng lượng tối đa có thể được xuất ra
từ pin trong điều kiện quy định nhất định. Tuy nhiên, khả năng lưu trữ năng
lượng thực tế của pin có thể thay đổi đáng kể so với năng lượng đánh giá "danh
2019

TRANG 4


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

nghĩa", như dung lượng pin phụ thuộc nhiều vào tuổi pin và cách sử dụng pin,
sạc pin, chế độ xả của pin và nhiệt độ.
Dung lượng pin được đo bằng một trong hai đơn vị là watt-giờ (Wh),
kilowatt-giờ (kWh) hoặc ampe-giờ (Ahr), milliampere giờ (mAh). Một Watt/giờ là

điện áp (V) mà pin cung cấp nhân với dịng điện (Amps) mà pin có thể cung cấp
trong một khoảng thời gian (thường tính bằng giờ).
Điện áp * Amps * giờ = Wh.
Kể từ khi điện áp được ấn định cho từng loại pin tùy thuộc vào chất hóa
học phân cực có trong nó (kiềm, lithium, chì axit, v.v...), thì thường chỉ có các
thơng số về Amps*giờ được in trên bề mặt pin, thể hiện bằng các đơn vị Ah
hay mAh (1000mAh = 1Ah). Để có được cơng suất Wh, nhân dung lượng Ah
với điện áp danh định. Ví dụ, chúng ta có một pin cho phép giá trị danh nghĩa
3V với cơng suất 1amp/giờ, do đó nó có cơng suất 3 Wh. Pin sẽ tốt hơn khi
dịng điện chạy trong nó càng thấp. Để xác định tuổi thọ pin, ta chia cơng suất
cho độ lớn của dịng điện sử dụng thực tế từ pin để có được số giờ tuổi thọ của
pin. Ví dụ một mạch mà tiêu hao dòng 10 mA được cung cấp bởi một pin 9 volt
hình chữ nhật sẽ hoạt động khoảng 50 giờ: 500 mAh/10 mA = 50 giờ.
Trong nhiều loại pin, năng lượng đầy đủ được lưu trữ trong pin không thể
xuất ra (nói cách khác, pin có thể khơng được xả hồn tồn) mà khơng gây ra
thiệt hại pin, và thường không thể bù đắp cho pin. Depth of Discharge (DOD)
(mức khả năng xả) của một pin xác định phần của năng lượng có thể được xả
ra từ pin. Ví dụ, nếu DOD của pin được đưa ra bởi các nhà sản xuất tới 25%,
thì nghĩa là chỉ cho phép 25% dung lượng pin có thể được sử dụng bởi tải/1 lần
sạc đầy.
Tỷ lệ sạc/xả ảnh hưởng đến đánh giá dung lượng pin. Nếu pin đã được xả
ra rất nhanh chóng (ví dụ, việc xả dịng cao), thì sau đó số lượng năng lượng
có thể được cung cấp từ pin giảm và dung lượng pin sẽ bị thấp xuống. Nói cách
khác, nếu pin đã được xả ra với tốc độ rất chậm bằng một dịng điện thấp, thì
năng lượng có thể được cung cấp từ pin và dung lượng pin cao hơn. Ví dụ, một
pin dạng đồng xu có thơng số 1 Ah không thể thực sự cung cấp 1 Amp của dòng
2019

TRANG 5

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

điện cho một giờ, trong thực tế, nó thậm chí khơng thể cung cấp 0,1 Amp khi
đã tới ngưỡng thấp quá hạn cho phép. Nó giống như nói rằng một con người
có khả năng để đi lên đến 30 dặm: tất nhiên chạy 30 dặm là rất nhiều khác biệt
so với đi bộ! Tương tự như vậy, một pin dạng tiền xu 1Ah không gặp vấn đề gì
khi cung cấp một 1mA cho 1000 giờ, nhưng nếu bạn cố gắng ép nó cấp cho tải
100mA, nó sẽ chỉ đáp ứng ít hơn rất nhiều so với 10 giờ.
Nhiệt độ của pin cũng sẽ ảnh hưởng đến năng lượng có thể được xuất ra.
Ở nhiệt độ cao, dung lượng pin thường cao hơn ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, cố
ý nâng cao nhiệt độ pin không phải là một phương pháp hiệu quả để tăng dung
lượng pin, vì như thế sẽ làm giảm tuổi thọ pin.
+ C-rate:
Các thơng số sạc và xả dịng điện của pin được đo bằng tỉ lệ C (C-rate).
Hầu hết pin cầm tay, trừ ắc quy axit chì, được đánh giá ở 1C. Việc xả 1C xuất
ra một dòng điện bằng với cơng suất định mức. Ví dụ, một pin được đánh giá ở
1000mAh cung cấp 1000mA một giờ nếu xả tại tỷ lệ 1C. Cùng một bộ pin xả tại
0.5C cung cấp 500mA trong hai giờ. Tại 2C, cùng một bộ pin trên sẽ cung cấp
2000mA cho 30 phút. 1C thường được gọi là sự phóng điện (xả) một giờ; 0.5C
sẽ là xả hai giờ, và 0.1C là xả 10 giờ.
Phẩm chất của một pin thường được đo bằng một máy phân tích pin. Phân
tích khả năng của pin được hiển thị theo tỷ lệ phần trăm của các thông số danh
nghĩa, thông số 100 phần trăm được hiển thị nếu 1000mA có thể được xuất ra
trong một giờ từ một pin được đánh giá có dung lượng 1000mAh. Nếu pin chỉ
kéo dài trong 30 phút trước khi ngắt, 50 phần trăm được chỉ định. Một pin mới
đôi khi cung cấp dung lượng hơn 100 phần trăm. Trong một trường hợp như
vậy, pin được đánh giá kỹ thêm và có thể chịu đựng một thời gian xả dài hơn
quy định bởi nhà sản xuất.
Mức sạc thường được ký hiệu là C hoặc tỉ lệ-C và biểu thị việc sạc hoặc

xả tỷ lệ tương đương với công suất của pin trong một giờ.
Một bộ sạc pin có thể được quy định trong điều khoản của dung lượng pin
hoặc tỷ lệ C; một bộ sạc ghi C/10 sẽ trả lại dung lượng pin trong 10 giờ, một bộ
2019

TRANG 6


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

sạc tỉ lệ 4C sẽ sạc pin trong 15 phút. Nếu 1 bộ sạc có tỉ lệ quá nhanh, trong 1
giờ hoặc ít hơn, thường phải theo dõi một cách cẩn thận các thông số như điện
áp đầu cuối và nhiệt độ để ngăn ngừa sự quá mức và gây hại cho các tế bào
pin.

CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Trình bày các khái niệm về dịng điện, điện áp, điện trở
2. Đổi các đơn vị sau sang đơn vị SI chuẩn
100KΩ, 10µF, 220mV, 500pF, 20mA, 100mH
3. Trình bày cách chọn nguồn PIN, khi chọn PIN cần chú ý đến những thông
số nào

2019

TRANG 7


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

CHƯƠNG 2

LINH KIỆN THỤ ĐỘNG

2.1 Điện trở (Resistor)
2.1.1 Giới thiệu
Điện trở là một thành phần mạch điện mà nó cản trở dịng dịch chuyển của
electron. Điện trở là một phần tử mạch rất cơ bản và phổ biến nhất. Chúng ta
sử dụng điện trở để điều khiển dịng điện trong một mạch điện. Kiểm sốt dòng
điện là rất quan trọng và kỹ thuật điện tử. Điện trở có thể tìm thấy trên bất kỳ
thiết bị điện hoặc mạch điện, điện tử
Điện trở là những thành phần thụ động, nghĩa là nó chỉ tiêu thụ điện năng
(và không thể tạo ra điện năng). Điện trở thường được thêm vào các mạch mà
chúng bổ sung thành phần hoạt động như op-amps, vi điều khiển, và các mạch
tích hợp khác. Thông thường điện trở được sử dụng để hạn dòng, phân chia
điện áp, và kéo lên các đường vào/ra (pull-up I/O) trong các mạch kỹ thuật số.
Giá trị của một điện trở được đo bằng ohms (Ω). Các bội số như là: kilo,
mega, hay giga. Đơn vị phổ biến của điện trở là kilohm (kΩ).
Ví dụ, một điện trở 4 700Ω tương đương với một điện trở 4.7kΩ, và một
điện trở 5 600 000Ω có thể được viết như 5 600kΩ hoặc (thường là) 5.6MΩ.

Hình 2.1: Ký hiệu điện trở
2019

TRANG 8


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

2.1.2 Phân loại điện trở
Có hàng ngàn loại điện trở khác nhau và được sản xuất theo nhiều cách,

bởi vì đặc điểm cụ thể của chúng phù hợp với một số lĩnh vực ứng dụng, chẳng
hạn như tính ổn định cao, điện áp cao, dịng cao v.v..., hoặc được sử dụng như
điện trở cho mục đích chung, nơi đặc điểm riêng ít được quan tâm hơn.
Một số đặc điểm chung liên quan đến điện trở là: hệ số nhiệt độ, hệ số điện
áp, nhiễu, tần số đáp ứng, công suất cũng như điểm mức của điện trở nhiệt,
kích thước vật lý và độ tin cậy.
Dựa vào tính chất dẫn điện của điện trở, chúng có thể được phân loại như
sau:
-

Điện trở tuyến tính (Linear resistor): Một điện trở tuyến tính là loại điện

trở có trở kháng không đổi khi gia tăng sự chênh lệch điện áp trên nó. Hoặc trở
kháng hoặc dịng điện thơng qua điện trở không thay đổi khi điện áp (P.D) thay
đổi. Các đặc tính V-I của điện trở như là một đường thẳng (tuyến tính).
- Điện trở phi tuyến tính (Non-Linear): Là những loại điện trở trong đó
dịng điện đi qua nó là khơng chính xác tỷ lệ thuận với sự chênh lệch điện áp
trên nó. Những loại điện trở có đặc tính phi tuyến V-I sẽ khơng tn theo định
luật ohm.
Có một số loại điện trở phi tuyến, nhưng phổ biến nhất được sử dụng bao
gồm: điện trở NTC (Negative Temperature Co-efficient) - trở kháng của nó sẽ
giảm khi nhiệt độ tăng. Điện trở PTC (Positive Temperature Co-efficient) - trở
kháng của nó tăng lên cùng với sự gia tăng nhiệt độ. Điện trở LDR (điện trở phụ
thuộc ánh sáng) - trở kháng của nó giảm với sự gia tăng của ánh sáng. Điện
trở VDR (Voltage dependent Resistors) điện trở phụ thuộc điện áp - trở kháng
của nó giảm mạnh khi điện áp vượt quá một giá trị nhất định.
Điện trở phi tuyến tính được sử dụng trong các dự án khác nhau. LDR
được sử dụng như một bộ cảm biến trong robot, hay một dự án nông nghiệp.

2019

TRANG 9


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Dựa trên giá trị của điện trở, chúng có thể được phân loại như sau:
-

Điện trở có giá trị cố định (Fix value resistor)
Điện trở có giá trị cố định là những loại điện trở đã được cố định giá trị

trong khi sản xuất và khơng thể thay đổi trong q trình sử dụng.

Hình 2.2: Điện trở có giá trị cố định
-

Biến trở hoặc chiết áp (Variable Resistor or Potentiometer):
Biến trở hoặc chiết áp là những loại điện trở có giá trị có thể thay đổi được

trong quá trình sử dụng. Những loại điện trở này thường chứa một trục có thể
xoay hoặc di chuyển bằng tay hoặc một khe điều khiển bằng vít để thay đổi giá
trị của nó ở giữa một khoảng phạm vi cố định. Ví dụ: 0 Kilo Ohms đến 100 Kilo
Ohms.
Chiết áp được sử dụng để điều khiển âm lượng và kiểm soát tốc độ trong
các dự án và các thiết bị khác nhau.

Hình 2.3: Biến trở
2019

TRANG 10


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

-

Điện trở đóng gói (Package Resistor):
Là loại điện trở có chứa 2 hoặc nhiều điện trở bên trong nó. Nó có nhiều

chân đầu ra để có thể lựa chọn các mức trở kháng khác nhau, hoặc cũng có
thể được sử dụng như là một mảng điện trở cho các mục đích khác nhau.

Hình 2.4: Điện trở đóng gói
Phân loại dựa trên thành phần cấu tạo của điện trở:
-

Điện trở cấu tạo từ Carbon (Carbon Composition):
Là loại điện trở được làm từ các hạt carbon và được ghép ràng giữ với

nhau. Tỷ trọng của các hạt carbon quyết định giá trị của điện trở. Ở cả hai đầu
của các thành cacbon này được nối ra bằng thiếc kim loại để làm chân điện trở.
Sau đó tồn bộ được gói trong một vỏ nhựa để ngăn độ ẩm và phản ứng với
khơng khí.
Loại điện trở này thường tạo ra tiếng ồn trong mạch do electron đi qua một
hạt carbon, do đó chúng khơng được sử dụng trong các mạch quan trọng mặc
dù có giá rất rẻ.
-

Điện trở Carbon Deposition:

Các điện trở được làm bằng cách đặt một lớp mỏng carbon quanh một que

bằng sứ được gọi là điện trở Carbon Deposition. Chúng được làm bằng cách
đun nóng một que bằng sứ bên trong một bình khí methane và cơ đọng carbon
xung quanh nó bằng cách sử dụng quá trình Cracking Glass. Giá trị của điện
trở được xác định bởi số lượng carbon lắng xung quanh que gốm.

2019

TRANG 11


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Điện trở Metal Film:

-

Điện trở Metal Film được thực hiện bằng cách làm lắng kim loại khi cho
bốc hơi trong chân không trên một thanh lõi gốm. Loại điện trở này là rất đáng
tin cậy, có khả năng chống chịu và cũng có hệ số nhiệt độ cao. Chúng đắt hơn
so với những loại khác nhưng thường được sử dụng trong các hệ thống quan
trọng.
-

Điện trở dây quấn (Wire Wound)
Là điện trở được làm bằng cuộn dây kim loại xung quanh một lõi sứ. Dây

kim loại là một hợp kim của các kim loại khác nhau dựa trên những đặc điểm
và trở kháng của điện trở cần sử dụng. Loại điện trở này có độ ổn định cao và

cũng có thể chịu được cường độ cao nhưng thường cồng kềnh hơn so với
các loại điện trở khác.
-

Điện trở kim loại gốm:
Loại điện trở này được thực hiện bằng cách bắn một số kim loại pha trộn

với gốm sứ trên một chất nền gốm. Tỷ lệ hỗn hợp trong gốm pha trộn và kim
loại xác định giá trị của điện trở. Loại điện trở này là rất ổn định và cũng có trở
kháng chính xác. Chúng được sử dụng chủ yếu như Surface Mount, sử dụng
trong SMD PCB.
Phân Dựa trên chức năng của điện trở:
-

Điện trở chính xác (Precision Resistors)
Điện trở chính xác là điện trở có giá trị dung sai rất thấp, nó rất chính xác

(gần với giá trị danh nghĩa của nó).
Tất cả các điện trở đi với một giá trị, được đưa ra như là một tỷ lệ phần
trăm. Các giá trị dung sai cho chúng ta biết thông số thực gần với giá trị danh
nghĩa. Ví dụ, một điện trở 500Ω mà có giá trị dung sai 10%, có thể có một trở
kháng vào khoảng từ 10% trên 500Ω (550Ω) hoặc 10% dưới 500Ω (450Ω). Nếu
cùng một điện trở có dung sai 1%, trở kháng của nó sẽ chỉ khác nhau bởi 1%.
Do đó, một điện trở 500Ω sau đó có thể khác nhau giữa 495Ω và 505Ω.

2019

TRANG 12

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Một điện trở có độ chính xác là một điện trở có sai số thấp dưới 0,005%.
Điều này có nghĩa là một điện trở có độ chính xác sẽ chỉ sai số 0,005% so với
giá trị danh nghĩa của nó.
-

Điện trở nóng chảy (Fusible Resistor)
Điện trở nóng chảy là một điện trở dây quấn được thiết kế để bị nung hỏng

dễ dàng khi công suất qua điện trở vượt mức cho phép. Bằng cách này, một
điện trở nóng chảy phục vụ chức năng kép. Khi cơng suất khơng bị vượt q,
nó hoạt động như một điện trở hạn dịng. Khi cơng suất vượt q mức cho
phép, nó có chức năng như một cầu chì, nó bị nóng chảy, và làm hở mạch để
bảo vệ các thành phần trong mạch điện khơng bị dịng q mức chạy qua.
-

Điện trở xi măng (Cement Resistors):
Là điện trở công suất có khả năng chịu nhiệt và chống cháy. Điện trở xi

măng được thiết kế để xử lý một lượng lớn cơng suất qua nó mà khơng bị hư
hại do nhiệt hoặc lửa. Nếu bạn đang thiết kế một mạch mà có rất nhiều dịng
điện chạy qua một điện trở, nó cần phải có khả năng chịu nhiệt độ cao và sức
nóng, điện trở xi măng là một sự lựa chọn rất tốt. Công suất sử dụng thông
thường khoảng từ 1W đến 20W trở lên. Dung sai của các điện trở này là khoảng
5%.
-

Điện trở nhiệt (Thermistor):
Một thermistor là một điện trở nhạy cảm với nhiệt, giá trị điện trở của nó

thay đổi theo những thay đổi trong nhiệt độ hoạt động. Do hiệu ứng tự làm nóng
của dịng điện trong một điện trở nhiệt, các thiết bị tự thay đổi trở kháng với
những thay đổi của dịng điện.
Thermistor có 2 loại đặc trưng là Positive temperature coefficient (PTC) hệ
số nhiệt độ dương hoặc là Negative temperature coefficient (NTC) hệ số nhiệt
độ âm. Nếu một điện trở nhiệt có hệ số nhiệt độ dương, trở kháng của nó tăng
khi tăng nhiệt độ hoạt động. Ngược lại, nếu một điện trở nhiệt có hệ số nhiệt độ
âm, trở kháng của nó giảm khi tăng nhiệt độ hoạt động.

2019

TRANG 13


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Trở kháng thay đổi bao nhiêu khi nhiệt độ làm việc thay đổi phụ thuộc vào
kích thước và cấu tạo của điện trở nhiệt. Bạn hãy tra bảng datasheet của điện
trở nhiệt để nắm rõ hơn về các thơng số kỹ thuật của nó.
Thermistor thường được sử dụng trong các mạch điện tử đo nhiệt độ, kiểm
soát nhiệt độ, và bù nhiệt độ.
-

Điện trở quang (Photoresistors)
Quang trở là điện trở có giá trị trở kháng thay đổi theo ánh sáng chiếu vào

bề mặt của nó. Trong một môi trường tối, điện trở của một photoresistor là rất
cao, có thể một vài MΩ, tùy thuộc vào hiệu suất trở kháng riêng của
photoresistor được sử dụng. Khi ánh sáng cực mạnh chạm bề mặt, sức đề

kháng của photoresistor giảm đáng kể, có thể là thấp như 400Ω.
Như vậy, photoresistors là biến trở có giá trị điện trở thay đổi liên quan đến
số lượng ánh sáng chạm bề mặt của nó.
-

Điện trở gắn kết bề mặt (Surface mount resistors)
Loại điện trở này được sử dụng ngày càng nhiều kể từ khi có sự ra đời

của cơng nghệ gắn kết bề mặt. Thông thường điện trở loại này được sản xuất
bằng công nghệ màng mỏng.
2.1.3 Giá trị điện trở chuẩn
Hiệp hội Công nghiệp Điện tử (EIA), và các cơ quan khác, xác định giá trị
tiêu chuẩn cho điện trở, được gọi là giá trị tham chiếu. Hệ thống giá trị tham
chiếu có nguồn gốc trong những năm đầu của thế kỷ trước tại một thời điểm khi
hầu hết các điện trở là than-graphite với sai số khơng chính xác. Lý do rất đơn
giản - chọn giá trị cho các thành phần dựa trên sai số mà họ có thể sản xuất
được. Sử dụng 10% sai số là một ví dụ, giả sử rằng điện trở có giá trị là 100
ohms. Điện trở đó có thể có giá trị từ 90 đến 110 ohm. Giá trị tham chiếu tiếp
theo là 120 ohms với sai số 10% có một giá trị khác nhau giữa 110 và 130 ohms.
Theo logic này, các giá trị ưu tiên cho 10% điện trở dung sai giữa 100 và 1000
ohms sẽ là 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 và v.v... (làm trịn một cách thích
hợp)
2019

TRANG 14


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Các mã màu của điện trở

Các loại điện trở khác nhau có thể được sử dụng trong cả hai mạch điện
và điện tử để kiểm sốt dịng điện hoặc để tạo ra một điện áp bằng nhiều cách
khác nhau. Nhưng để làm được điều này. Điện trở có các giá trị khác nhau từ
các phần phân đoạn của một Ohm (Ω) cho đến hàng triệu Ohms .
Các giá trị điện trở, sai số, và công suất thường được in lên vỏ của điện
trở bằng số hoặc chữ khi nó có kích thước đủ lớn để đọc, in, chẳng hạn như
điện trở suất lớn. Nhưng khi điện trở là nhỏ như loại carbon 1/4W hoặc film, các
thông số kỹ thuật phải được thể hiện theo một số cách khác do các bản in quá
nhỏ để đọc.
Vì vậy, để khắc phục điều này, điện trở nhỏ sử dụng các băng sơn màu để
chỉ cả hai thông số của nó: giá trị trở kháng và dung sai, với kích thước vật lý
của điện trở chỉ giá trị cơng suất của nó. Chúng được sơn những dải màu theo
một hệ thống nhận dạng thường được biết đến là Mã màu điện trở (Resistors
Colour Code). Một Đề án quốc tế về hệ thống mã màu điện trở được chấp nhận
và đã được phát triển trong nhiều năm trước đây như là một cách đơn giản và
nhanh chóng xác định một giá trị điện trở mà khơng liên quan gì đến kích thước
hoặc tình trạng của nó. Nó bao gồm một tập hợp các vòng màu riêng để đại
diện cho mỗi chữ số của các giá trị điện trở. Mã vạch màu điện trở luôn đọc từ
vạch đầu tiên từ bên trái sang bên phải, với vạch chỉ dung sai ở về phía bên
phải. Bằng cách kết hợp màu sắc của mã vạch đầu tiên với số liên quan của nó
trong cột chữ số của bảng màu bên dưới chữ số đầu tiên là xác định được chữ
số đầu tiên của giá trị điện trở. Tiếp theo, bằng cách kết hợp màu sắc của vạch
thứ hai với số liên quan của nó trong cột chữ số của biểu đồ màu sắc ta nhận
được số thứ hai của giá trị điện trở. Sau đó, các mã màu điện trở được đọc từ
trái sang phải như minh họa trong hình.

2019

TRANG 15

GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Ví dụ: Một điện trở có giá các vịng màu lần lượt là: Đỏ, tím, đen, bạc. Giá
trị của điện trở là 27x100 ±10% = 270±10% Ohm
Các lần đọc có thể khơng phải ln ln rõ ràng. Đơi khi có khoảng cách
tăng giữa vạch 3 và 4 đi theo hướng đọc. Ngoài ra, vạch đầu tiên thường đứng
riêng gần nhất với chân linh kiện. Một vạch màu vàng hay bạc (sai số) luôn ở
cuối dãy vạch. Cách tốt nhất là kiểm tra tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất để
chắc chắn về hệ thống mã hóa được sử dụng. Thậm chí tốt hơn là đo trở kháng
với đồng hồ đo. Trong một số trường hợp điều này thậm chí có thể là cách duy
nhất để tìm ra giá trị trở kháng; ví dụ như khi các dải màu bị mờ do nhiệt độ.

2019

TRANG 16


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

Hình 2.5: Bảng mã màu của điện trở
Điện trở dán
Điện trở Surface mount hoặc điện trở SMD, là một màng mỏng oxit kim
loại hình chữ nhật rất nhỏ (như tên gọi của nó) được thiết kế để được hàn trực
tiếp lên bề mặt của board mạch. Điện trở dán thường có một chất nền gốm trên
đó được tráng một lớp dày trở kháng oxit kim loại. Các giá trị trở kháng của điện
trở được kiểm soát bằng cách tăng độ dày mong muốn, chiều dài hoặc độ kết
tụ màng được sử dụng và điện trở có độ chính xác cao, sai số thấp, có thể đến
0,1%. Chúng cũng có rìa hoặc mũ kim loại ở hai đầu cho phép chúng được hàn
trực tiếp lên bo mạch in. Điện trở Surface Mount được in với 3 hoặc 4 ký tự mã

2019

TRANG 17


GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

số, chúng được đọc như sử dụng trên các điện trở loại trục thông dụng để biểu
thị giá trị điện trở. Điện trở SMD tiêu chuẩn được đánh dấu bằng một mã ba
chữ số, trong đó hai chữ số đầu tiên đại diện cho hai số đầu tiên của giá trị điện
trở, số thứ ba là hệ số, hoặc là x1, x10, x100 v.v... Ví dụ:

"103" = 10 × 1.000 ohms = 10 kiloΩ
"392" = 39 × 100 ohms = 3.9 kiloΩ's
"563" = 56 × 1.000 ohms = 56 kiloΩ's
"105" = 10 × 100,000 ohms = 1 MegaΩ

Hình 2.6: Điện trở dán và cách tính giá trị
Điện trở dán có giá trị nhỏ hơn 100Ω thường được viết như sau: "390",
"470", "560" với số không nghĩa là cho 100, tương đương với 1. Ví dụ: "390" =
39 × 1Ω = 39Ω's hoặc 39RΩ, "470" = 47 × giá trị 1Ω = 47Ω's hoặc 47RΩ. Trở
kháng có giá trị dưới 10 có một chữ "R" để biểu thị vị trí của điểm thập phân, ví
dụ 4R7 = 4.7Ω. Điện trở dán có đánh dấu "000" hoặc "0000" là điện trở zeroOhm (0Ω) hay nói cách khác liên kết ngắn (dính), các thành phần này có trở
kháng bằng không.

2019

TRANG 18