ĐỒ án môn học đề tài thiết kế mạch nghịch lưu 12VDC sang 220VAC

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
------------

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài:

Thiết kế mạch nghịch lưu 12VDC sang 220VAC
Giảng Viên Hướng Dẫn: Th.S Nguyễn Hữu Phước
Sinh Viên Thực Hiện:
1. 0309191101 - Trần Văn Trung
2. 0309191112 - Đỗ Quang Vương
Lớp: Cao Đẳng Điều Khiển và Tự Động Hóa 19A

Tp. HCM, tháng 6 năm 2021


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG ĐẪN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Trong quá trình viết cáo báo sinh viên đã thực hiện:
Thực hiện viết báo cáo theo đúng thời gian quy đinh:



Tốt
Khá
theo yêu cầu:
Tốt 



Trung bình
Khá 



Yếu



Đề tài đạt chất lượng

Trung bình 

Yếu 

Tp.HCM, ngày......tháng......năm 20...
Giảng viên hướng đẫn
(ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn và biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Hữu
Phước, là Giảng viên hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài. Thầy đã tận tình chỉ
bảo, giúp đỡ nhóm trong suốt thời gian thực hiện và cũng là người giúp nhóm đưa
ra những ý tưởng, kiểm tra sự phù hợp của đề tài.
Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể các thầy cơ trường Cao Đẳng Kỹ Thuật
Cao Thắng đã giảng dạy và tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập và nghiên
cứu tại trường.
Cuối cùng, chung em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã luôn ở bên để
động viên và là nguồn cổ vũ lớn lao, là động lực giúp em hoàn thành đề tài này.
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành đề tài trong phạm vi và khả năng có thể. Tuy nhiên
sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy chung em rất
mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cơ, cùng bạn bè để đề tài
được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện:
Trần Văn Trung
Đỗ Quang Vương


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN .......................................................
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................

MỤC LỤC .....................................................................................................................
MỤC LỤC HÌNH ..........................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU ...............................................................................................................

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .....................................

1. Phân tích yêu cầu đề tài .......................................................

2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................

3. Kế hoạch tiến độ từng tuần ................................................

4. Cách phương án thực hiện..................................................

5. Ý nghĩa của đề tài .................................................................

6. Nội dung hoàn thành ............................................................

7. Giới hạn đề tài .......................................................................

CHƯƠNG II: GIỚI CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................

1. Diện trở ..................................................................................
1.1

Khái niệm ...............................

1.2

Cấu tạo của điện trở ...............

1.3

Ký hiệu và hình dáng điện trở

1.4

Cơng thức tính điện trở ..........

2. Tụ điện ...................................................................................
2.1

Khái niệm. .............................

2.2

Cấu tạo của tụ điện ................

2.3

Ký hiệu, nguyên lý làm việc ..

3. Diode công suất .....................................................................


3.1 Đặc điểm và cấu tạo:.................................................................................. 9
3.2 Nguyên lý hoạt động.................................................................................. 9
3.3 Đặc tính Vơn-Ampe:................................................................................ 10
3.4 Các thơng số............................................................................................. 11
4. Transitor lưỡng cựu (BJT)............................................................................ 11

4.1 Khái niệm................................................................................................. 11
4.2 Đặc điểm cấu tạo...................................................................................... 12
4.3 Đặc tuyến của BJT................................................................................... 15

CHƯƠNG III:GIỚI THIỆU VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ẮC QUY.18
1. Máy biến áp .....................................................................................................

1.1Định nghĩa .....................................................

1.2Cấu tạo máy biến áp ......................................

1.3Nguyên lý hoạt động .....................................

2. Ắc quy ....................................................................................
2.1

Khái niệm ...............................

2.2

Cấu tao của bình ắc quy .........

2.3

Ngun lý hoạt động ..............

CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ...............

1. Sơ đồ khối ..............................................................................

2. Chức năng từng khối ............................................................
2.1

Khối nguồn DC ......................

2.2

Khối tạo tần số 50Hz .............

2.3

Khối cơng suất .......................

2.4

Biến áp nghịch lưu ................

3. Tính toán ...............................................................................
3.1

Khối nguồn DC .....................

3.2

Khối tạo tần số.......................


Hoạt động của IC CD4047 .......................................................

3.3Khối động lực công suất..

4.Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch .............................

4.1Sơ đồ ...............................
4.2Nguyên lý hoạt động của

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..........

1.Kết luận .................................................................................

1.1Các vấn đề đã thực hiện đ

1.2Các vấn đề chưa thực hiện

1.3Nguyên nhân ...................

2.Hướng phát triển ..................................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................


DANH MỤC HÌNH
Hình

Trang

Hình 2. 1: Ký hiệu của điện trở trong mạch.............................................................. 5
Hình 2. 2: Hình dáng điện trở thường........................................................................ 6
Hình 2. 3: Cấu tao của tụ điện................................................................................... 7
Hình 2. 4: Ký hiệu tụ điện trong mạch điện............................................................... 8

Hình 2. 5: Cấu tạo và ký hiệu diode cơng suất.......................................................... 9
Hình 2. 6: Phân cực thuận....................................................................................... 10
Hình 2. 7: Phân cực nghịch..................................................................................... 10
Hình 2. 8: Đặc tính Von-Ampe và đặc tính lý tưởng............................................... 10
Hình 2. 9: Cấu tạo và kí hiệu của BJT loại NPN..................................................... 12
Hình 2. 10: Cấu tạo và kí hiệu của BJT loại PNP.................................................... 13
Hình 2. 11: Mạch tương đương với cấu tạo............................................................. 13
Hình 2. 12: Hoạt động của NPN.............................................................................. 14
Hình 2. 13: Hoạt động của PNP.............................................................................. 15
Hình 2. 14: Mạch khảo sát đặc tuyến tính BJT........................................................ 16
Hình 2. 15: Đặc tuyến ngõ vào của BJT.................................................................. 16
Hình 2. 16: Đặc tuyến ngõ ra của BJT.................................................................... 17
Hình 3. 1: Cấu tạo máy biến áp............................................................................... 18
Hình 3. 2: Vỏ máy biến áp...................................................................................... 19
Hình 3. 3: Lõi thép máy biến áp.............................................................................. 19
Hình 3. 4: Dây quấn máy biến áp............................................................................ 20
Hình 3. 5: Nguyên lý hoạt động máy biến áp.......................................................... 21
Hình 3. 6: Cấu tạo bình ắc quy................................................................................ 23
Hình 4. 1: Sơ đồ chân IC CD4047........................................................................... 25
Hình 4. 2: Sơ đồ khối IC 4047................................................................................ 27
Hình 4. 3: Sơ đồ logic IC 4047................................................................................ 27
Hình 4. 4: Sơ đồ máy biến áp có điểm giữa............................................................. 29
Hình 4. 5: Hình dạng H1061................................................................................... 31
Hình 4. 6: Hình dạng D718..................................................................................... 31


Hình 4. 7: Sơ đồ nguyên lý của mạch...................................................................... 32
Hình 4. 8: Sơ đồ mạch board................................................................................... 32
Hình 4. 9: Mạch hoàn chỉnh.................................................................................... 33

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay nước ta là một nước đang phát triển nên cịn một số khó khăn về kinh
tế, trình độ khoa học kỹ thuật. Vì vậy điện phục vụ cho đất nước vẫn chủ yếu được
sản xuất ra từ các nhà máy thủy điện và nhiệt điện, một số ít được lấy từ năng lượng
gió. Và vì trình độ khoa học kỹ thuật chưa đáp ứng đủ nên nước ta chưa xây dựng
được các nhà máy điện nguyên tử như các nước phát triển trên thế giới. Cho nên ở
nước ta hiện nay ngành điện “vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu điện” nên vẫn có một số
vùng khơng có điện và các vùng phải cắt điện ln phiên.
Vì vậy em làm đồ án này với mục đích nghiên cứu và xây dựng bộ biến đổi cho
phép khi mất điện lưới ta vẫn có thể sử dụng năng lượng từ ắc quy để thắp sáng,
cũng như để sử dụng một số vật dụng như quạt, đèn điện, tivi.....
Trong các bộ biến đổi Điện tử công suất không thể không nhắc tới các bộ biến đổi
DC/DC, DC/AC. Các bộ biến đổi này ngày càng được ứng dụng rộng rãi đặc biệt trong
lĩnh vực điều khiển động cơ, truyền động, tiết kiệm năng lượng và sử dụng khi mất
điện lưới. Như trình bày ở trên và đây cũng chính là đề tài của đồ án này:

“Xây dựng mơ hình bộ biến đổi DC/AC có điện áp 12VDC ra 220VAC, tần số
50hz”
Nội dung báo cáo gồm 5 chương:
 CHƯƠNG I: Tổng quan về đề tài, chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập

lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiêm cứu, các giới hạn thông số và
bố cục đồ án.
 CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết, chương này trình bày và hệ thống lại những

kiến thức nền cơ bản.
 CHƯƠNG III: Giới thiệu về máy biến áp và ắc quy, chương này trình bày

thêm về thống số hoạt động của máy biến áp và bình ắc quy.

 CHƯƠNG IV: Tính tốn và thiết kế mạch, chương này trình bày phần thiết

kế mạch, tính tốn các giá trị, thơng số linh kiện, biến áp...
 CHƯƠNG V: Kết luận và hướng phát triển, chương này đánh giá về kết các

quả khoa học đạt được và các mặt hạn chế của đề tài.


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1. Phân tích yêu cầu đề tài
Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta đi thiết kế một bộ nghịch lưu cho ra điện
áp xoay chiều là 220VAC từ nguồn cấp ắc quy 12VDC, tần số trong mạch đo được
là 50Hz.
Mạch lấy nguồn ắc quy 12VDC cấp trực tiếp cho mạch và cho biến áp. Biến áp
ở đây sử dụng như một bộ kích nhằm kích nguồn áp lên giá trị cao hơn nhiều lần so
với giá trị áp ban đầu. Chính vì mạch có khả năng biến đổi nguồn một chiều thành
nguồn xoay chiều nên mạch có tính thiết thực rất lớn trong thực tế.
Mạch là mạch cơng suất vì vậy linh kiện được sử dụng phần lớn là linh kiện công

suất. Mạch sử dụng các van bán dẫn công suất như Transistor, MOSFET, IGBT...
Trong quá trình chạy mạch thì xung tạo ra là xung vuông và được khuyếch đại
lên bằng các van bán dẫn là Transistor, diode, diac...

2. Mục tiêu của đề tài
Nắm được một cách tổng quan về các phần tử bán dẫn công suất.
Tạo ra bộ nghịch lưu một pha bậc tăng áp có ngõ ra điện áp được cải thiện hơn
về độ gợn sóng và tần số ổn định hơn.
Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu, hiểu được nguyên lý làm việc của mạch

nghịch lưu, các phương pháp biến đổi từ đó lựa chọn một phương án tối ưu nhất để
có thể áp dụng trên đồ án của mình và ngồi thực tiễn.
Có khả năng tính tốn, thiết kế và chế tạo mạch nghịch lưu điện áp một pha với
công suất cho trước.

3.

Kế hoạch tiến độ từng tuần

STT
1

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

2

3

4

4.

Cách phương án thực hiện

Phương pháp nghiên cứu chính của đề tài dựa trên những yếu tố sau:
 Nghiên cứu lý thuyết dựa trên các bài báo khoa học đã công

bố. 2

6

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
 Nguồn tài liệu chủ yếu bằng tiếng anh được tìm kiếm trên mạng Internet.
 Có tính kế thừa những phần cứng đã thiết kế từ các cơng trình nghiên cứu

trước đó và từ đó tiếp tục đào sâu nghiên cứu để phát triển thêm các tính
năng mới.
 Dựa vào lý thuyết tến hành mơ phỏng bằng phần mềm và xây dựng mơ hình

chạy thực tế.
 Ghi nhận kết quả từ thực nghiệm và đánh giá.
5.

Ý nghĩa của đề tài

Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến
thức chuyên nghành cũng như kiến thức ngoài thực tế.
Đề tài còn thiết kế chế tạo thiết bị, mơ hình để các sinh viên trong trường đặc biệt
là sinh viên khoa Điện – Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các
học sinh, sinh viên khố sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập.

Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp
chúng em có thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lưu, các phương pháp biến đổi điện
áp. Từ đó sẽ tích luỹ được kiến thức cho các năm học sau và ra ngoài thực tế.

6. Nội dung hoàn thành
Lập kế hoạch thực hiện
Giới thiệu một số ứng dụng và đặc điểm của mạch nghịch lưu một pha.
Phân tích nguyên lý làm việc và các thông số trong mạch nghịch lưu một pha.
Thiết kế, chế tạo mạch nghịch lưu một pha đảm bảo yêu cầu:
 Điện áp đầu vào một chiều U = 12VDC lấy từ bình ắc quy.
 Điện áp đầu ra dùng cho các thiết bị điện xoay chiều U = 220VAC, tần số

f = 50Hz, và công suất đạt được P = 300AV.
Thí nghiệm, kiểm tra sản phẩm, sản phẩm phải đạt yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật.
Làm quyển thuyết minh báo cáo về quá trình thực hiện.

7. Giới hạn đề tài
Chỉ áp dụng với công suất nhỏ.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Chỉ áp dụng với thông số lưới điện phân phối ở Việt Nam.
Đề tài chỉ xây dựng mơ hình với mục đích mang tính tham khảo để kiểm chứng
giữa lý thuyết và thực tế.
Các trang thiết bị dễ gây ra sai số trong quá trình thực nghiệm.

4


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.

Diện trở
1.1 Khái niệm
Điện trở hay Resistor là một trong những linh kiện điện tử rất phổ biến trong

các mạch điện tử. Trên các bản mạch điện tử và các sơ đồ nguyên lý thì điện trở
được ký hiệu là R. Điện trở thường được dùng để hạn chế cường độ dịng điện chảy
trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh
kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có
trong rất nhiều ứng dụng khác.
1.2 Cấu tạo của điện trở
Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điện trở suất cao như làm bằng
than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quất. Để biểu thị giá trị điện trở.
Người ta dùng các vòng màu để bểu thị giá trị điện trở.
1.3 Ký hiệu và hình dáng điện trở

Điện trở thay đổi theo

điện áp (Varixto)
Điện trở cố định

Quang điện trở

Điện trở thay đổi

Điện trở thay đổi theo

(Biến trở - chiết áp)

nhiệt độ (Thermixto)

Hình 2. 1: Ký hiệu của điện trở trong mạch

5


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 2: Hình dáng điện trở thường
1.4 Cơng thức tính điện trở
Điện trở của một vật dẫn điện phụ thuộc vào chất liệu làm nên vật dẫn điện đó.

Ta có cơng thức như sau:
R=

ρ. L
S

Trong đó:
R là điện trở (Đơn vị: Ohm).

là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu.
L là chiều dài dây dẫn.
S là tiết diện của dây dẫn.
Cơng thức trên chính xác cho dòng điện một chiều. Còn đối với dòng điện
xoay chiều thì trong mạch điện chỉ có điện trở. Tại thời điểm cực đại của điện áp thì
dịng điện đạt cực đại. Khi điện áp bằng khơng thì dịng điện trong mạch cũng bằng
khơng. Điện áp và dịng điện cùng pha.

Tất cả các công thức dùng cho mạch điện một chiều đều có thể dùng cho mạch
điện xoay chiều chỉ có điện trở mà các trị số dịng điện xoay chiều lấy theo trị số
hiệu dụng.
6


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.

Tụ điện
2.1 Khái niệm.
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến. Tụ điện được cấu tạo

bới hai bản cực đặt song song, có tính chất cách điện 1 chiều nhưng cho dịng điện
xoay chiều đi qua nhờ ngun lý phóng nạp.
2.2 Cấu tạo của tụ điện
Cấu tạo của tụ điện bao gồm hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại.
Hai bề mặt này được đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp điện
môi. Dây dẫn của tụ điện có thể sử dụng là giấy bạc, màng mỏng ....
Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy,
giấy tẩm hố chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc khơng khí. Các điện môi này không
dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.

2 bản
cực

Lớp cách
điện
2 lớp kim

loại
Vỏ alumium
Vỏ nhựa
Chất điện mơi

Hình 2. 3: Cấu tao của tụ điện

7


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3 Ký hiệu, nguyên lý làm việc
a) Ký hiệu

Hình 2. 4: Ký hiệu tụ điện trong mạch điện
b) Nguyên lý làm vệc của tụ điện
Nguyên lý hoạt động của tụ điện dựa trên hai nguyên lý đó là nguyên lý phóng
nạp và nguyên lý xả nạp. Cụ thể như sau:


Nguyên lý phóng nạp: Nguyên lý này được hiểu là khả năng tích trữ năng

lượng điện của tụ điện giống như một chiếc bình ắc quy cỡ nhỏ dưới dạng năng
lượng là điện trường. Nó có khả năng lưu trữ hiệu quả các electron và có thể
phóng ra các điện tích này để sản sinh ra dịng điện. Tuy nhiên nó lại khơng thể

tự sản sinh ra được các điện tích electron. Đây chính là điểm khác biệt lớn
nhất của tụ điện và bình ắc quy.


Nguyên lý xả nạp: Nguyên lý xả nạp của tụ điện cũng chính là tính chất

đặc trưng và cơ bản nhất trong nguyên lý làm việc của linh kiện điện tử thụ
động này. Nhờ vào tính chất này mà nó có thể dẫn được điện xoay chiều. Khi
điện áp của 2 bên bản mạch khơng có sự thay đổi đột ngột mà biến thiên theo
thời gian nếu ta thực hiện cắm nạp hoặc thực hiện xả sẽ dễ xảy ra hiện tượng
nổ kèm theo tia lửa điện. Sở dĩ điều này xảy ra là do dòng điện tăng vọt đột
ngột.
3. Diode công suất
8


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 Đặc điểm và cấu tạo:
Diode công suất là một loại diode được sử dụng phổ biến trong các mạch
điện tử công suất. Cũng giống như một diode thơng thường, một diode cơng suất có
hai đầu cực và dẫn dòng điện theo một chiều. Một diode công suất khác nhau về cấu
tạo so với diode tiêu chuẩn để cho phép đánh giá dòng điện cao hơn.
Diode bán dẫn thường đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn
loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và
cathode. Mạch chỉnh lưu là một mạch điện điện tử chứa các linh kiện điện tử có tác
dụng biến đổi dịng điện xoay chiều thành dịng điện một chiều.

A

A

A

K

K

Hình 2. 5: Cấu tạo và ký hiệu diode công suất

3.2 Nguyên lý hoạt động
Khi tiếp giáp PN của diode được đặt đưới tác dụng của điện áp bên ngoài,
nếu điện trường ngoài cùng chiều với điện trường E thì vùng nghèo điện tích xẽ
được mở rộng ra, nên điện trở tương đương của diode càng lớn và dịng điện xẽ
khơng thể chạy qua. Lúc này tồn bộ điện áp xẽ được đặt lên vùng nghèo điện tích,
ta nói rằng diode bị phân cực ngược. Hình 2.7
Khi điện trường ngồi ngược chiều với điện trường E thì vùng nghèo điện tích
xẽ bị thu hẹp lại. Nếu điện áp bên ngồi lớn hơn 0,65V thì vùng nghèo điện tích xẽ
thu hẹp lại đến bằng khơng, và các điện tích có thể di chuyển tự do qua cấu trúc của

9


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
diode. Dòng điện đi qua diode lúc này chỉ bị hạn chế do điện trở tải ở mạch ngồi.
Khi đó ta nói rằng diode được phân cực thuận. Hình 2.6
-

Eng

Eng

+

+

n

P

-

P

n

E

Hình 2. 6: Phân cực thuận

3.3 Đặc tính Vơn-Ampe:

Hình 2. 8: Đặc tính Von-Ampe và đặc tính lý tưởng
Đặc tính gồm 2 phần, đặc tính thuận nằm trong góc phần tư thứ I tương ứng
với UAK >0, đặc tính ngược nằm trong góc phần tư thứ III tương ứng với UAK < 0.
Trên đường đặc tính thuật, nếu điện áp A-K tăng dần từ 0 đến khi vượt qua
ngưỡng điện áp VF, dịng có thể chảy quan Diode. Dịng điện áp iD có thể thay đổi rất

10


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
lớn nhưng điện áp rơi trên Diode UAK hầu như ít thay đổi. Như vậy đặc tính thuận
của Diode đặc trưng bởi tính chất có điện trở tương đương nhỏ.
Trên đường đặc tính ngược, nếu điện áp U AK tăng dần từ 0 đến giá trị U ng.max

gọi là điện áp ngược lớp nhất, thì dịng qua Diode vẫn có giá trị rất nhỏ gọi là dòng
rò. Nghĩa là Diode cản trở dòng chạy qua theo chiều ngược. Cho đến khi U AK đạt
đến giá trị Ung.max thì xảy ra hiện tượng dịng qua Diode tăng đột ngột, tính chất cản
trở dịng điện ngược của Diode bị phá vỡ. Q vì này khơng có đảo ngược nghĩa là
nếu ta lại giảm điện áp trên A-K thì dịng điện vẫn khơng giảm. Ta nói Diode bị
đánh thủng.
Đặc tính Von-Ampe của các Diode khác nhau, tuy nhiên để phân tích sơ đồ
các bộ biến đổi thì một đặc tính lý tưởng như hình trên được sử dụng nhiều hơn cả.
Theo đặc tính lý tưởng, Diode có thể cho phép một dịng điện lớp bất kì chạy qua
với sụt áp trên nó bằng 0 và chịu được điện áp ngược lớn bất kì với dịng rị bằng 0.
Nghĩa là, theo đặc tính lý tưởng, Diode có điện trở tương đương khi dần bằng 0 và
khi khóa bằng ∞.
3.4 Các thơng số
Dịng điện thuận ID: Giá trị trung bình của dòng điện cho phép chạy qua
diode theo chiều thuận ID. Đây là giá trị lựa chọn diode cho ứng dụng thực tế.
Điện áp ngược UNg.max: Giá trị điện áp ngược lớn nhất mà diode có thể chịu
dựng được. Ln lựa chọn:
UAK < UNg.max
Dòng điện thuận ID: Giá trị trung bình của dịng điện cho phép chạy qua
diode theo chiều thuận ID. Đây là giá trị lựa chọn diode cho ứng dụng thực tế.
4.

Transitor lưỡng cựu (BJT)
4.1 Khái niệm

11


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Transistor lưỡng cực nối, viết tắt theo tiếng anh là BJT (Bipolar junction

transistor) là loại linh kiện bán dẫn có cấu trúc 2 tiếp xúc của 3 khối chất bán dẫn có
đặc tính dẫn điện khác nhau.
4.2 Đặc điểm cấu tạo
Transistor có cấu tạo gồm các miền bán dẫn p và n xen kẽ nhau.
Miền bán dẫn thứ nhất của Transistor là miền Emitter (miền phát) với đặc
điểm là có nồng độ tạp chất lớn nhất, điện cực nối với miền này gọi là cực Emitter
(cực phát) ký hiệu E.
Miền thứ hai là miền Base (miền gốc) với nồng độ tạp chất nhỏ và độ dày
của nó nhỏ cỡ µ m, điện cực nới với miền này gọi là cực Base (cực gốc) ký hiệu B.
Miền còn lại là miền Collector (miền thu) với nồng độ tạp chất trung bình và
điện cực tương ứng là Collector (cực thu) ký hiệu C.

Hình 2. 9: Cấu tạo và kí hiệu của BJT loại NPN

12


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 10: Cấu tạo và kí hiệu của BJT loại PNP
Điểm khác nhau duy nhất giữa hai loại transistor NPN và PNP đó là hướng
mũi tên ở cực phát. Mũi tên ở cực phát trên transistor NPN hướng đi ra và trên
transistor PNP, hướng đi vào.
Các transistor dựa vào chất bán dẫn để làm nên kỳ diệu của chúng. Chất bán dẫn
là một vật liệu khơng hồn tồn là một chất dẫn điện thuần khiết (như dây đồng)
nhưng cũng không phải là chất cách điện (như khơng khí). Độ dẫn điện của chất bán
dẫn phụ thuộc vào các biến như nhiệt độ hoặc mật độ của các electron.
 Mạch tương đương của transitor:

Transistor giống như một phần mở rộng của một linh kiện bán dẫn khác: diode.

Theo một cách nào đó, các transistor chỉ là hai diode với cực âm (hoặc cực dương)
được gắn với nhau:

Hình 2. 11: Mạch tương đương với cấu tạo
13


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Ở đây, diode nối giữa cực gốc với cực phát là một diode quan trọng nó khớp với

hướng của mũi tên trên ký hiệu mạch của transistor, và cho thấy hướng đi của dòng
điện chạy qua transistor.
Chúng ta có thể tìm hiểu hoạt động của transistor dựa vào mạch tương đương ở
trên, tuy nhiên nó khơng thật sự chính xác. Vì có rất nhiều thứ ở cấp độ vật lý lượng
tử kỳ lạ kiểm soát sự tương tác giữa ba chân của transistor.
 Nguyên lý hoạt động của transitor:

Xoay quanh vấn đề này: Chúng ta lại có một cách nhìn mới lạ về các dịng
transistor. Mặc dù nó hoạt động theo 2 phương thức thuận nghịch khác nhau. Nhưng
điểm mấu chốt ở đây nếu ta hiểu một trong 2 phương thức trên thì phương thức hoạt
động còn lại chỉ cần đổi cực là xong.
 Nguyên lý làm việc của transitor nghịch NPN

Transitor NPN được thiết kế để chuyển các electron từ cực phát sang cực thu (vì
vậy dịng điện thơng thường đi từ cực thu đến cực phát). Cực phát “phát” electron
vào cực nền, cực gốc sẽ điều khiển số lượng electron mà cực phát phát ra. Hầu hết
các electron được phát ra được “thu” bởi cực thu, cực thu sẽ gửi các electron này
đến phần tiếp theo của mạch.

Hình 2. 12: Hoạt động của NPN

14


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Ta có thể hiểu, con transistor nghịch này cho dòng điện IB đi qua theo hướng truyền từ khu B sang khu E. Lúc này transistor sẽ tạo ra một dòng điện IC
mới truyền từ khu C sang khu E. Và chắc chắn với 1 điều: “Ở bất kỳ trường hợp nào đi chăng nữa “Thì cái dịng điện IC nó cũng lớn gấp nhiều lần dịng IB.

 Phần tăng dịng này chính là sự khuếch đại dòng điện một chiều của con linh
kiện transistor.

Nguyên lý cụ thể như sau: Dòng điện từ chân B truyền vào hướng như hình
thì lập tức 2 chân C và E sẽ tạo thành một hình nối tiếp.
 Nguyên lý làm việc của transitor thuận PNP

Hình 2. 13: Hoạt động của PNP
Thật ra con Transistor PNP nó có nguyên lý vận hành hoàn toàn tương tự nguyên lý lấy ra
từ dòng Transistor NPN. Nhưng yêu cầu chúng ta phải đổi cực âm dương của các nguồn ngược lại.
Và các dòng điện IC sẽ chạy từ chân E sang chân C / Dòng điện IB chạy từ chân E sang chân B.

4.3 Đặc tuyến của BJT

15


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 14: Mạch khảo sát đặc tuyến tính BJT
Xét mạch như hình 2.14. Với VBE là hiệu điện thế giữa cực nền B và cực phát E.
VCE là hiệu điện thế giữa cực thu C và cực phát E.

Đặc tuyến ngõ vào IB(VBE) ứng với VCE = const

Hình 2. 15: Đặc tuyến ngõ vào của BJT
Chọn nguồn VCC dương xác định để có VCE = const. Chỉnh nguồn VBB để
thay đổi VBE từ 0 tăng lên đến giá trị nhỏ hơn điện thế ngưỡng Vγ thì đo dịng I B≈
0. Tiếp tục tăng nguồn VBB để có VBE = Vγ thì bắt đầu có dòng IB và IB cũng tăng
theo dạng hàm số mũ như dòng ID của diode phân cực thuận.

16