Giáo trình cấu kiện điện tử

FEE1-PTIT Lecture 1 1
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
ELECTRONIC DEVICES
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT
7/2008
1/116
FEE1-PTIT Lecture 1 1
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
ELECTRONIC DEVICES
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT
7/2008
FEE1-PTIT Lecture 1 2
Nôi dung môn học
Lecture 1- Giớithiệu chung
Lecture 2- Cấukiệnthụđộng
Lecture 3- Vật lý bán dẫn
Lecture 4- P-N Junctions (TiếpgiápP-N)
Lecture 5- Diode (Điốt)
Lecture 6- BJT (Transistor lưỡng cực)
Lecture 7- FET (Transistor hiệu ứng trường)
Lecture 8- Other Semiconductor Devices:
Thyristor – Triac- Diac-UJT
Lecture 9- OptoElectronic Devices
(Cấukiện quang điệntử)
FEE1-PTIT Lecture 1 3
Tài liệuhọctập
- Tài liệu chính:
+ Lecture Notes
+ Giáo trình Cấukiện điệntử và quang điệntử, TrầnThị Cầm, Họcviện

CNBCVT, 2002
-Tàiliệuthamkhảo:
1. Electronic Devices and Circuit Theory, Ninth edition, Robert
Boylestad, Louis Nashelsky, Prentice - Hall International, Inc, 2006.
2. Linh kiện bán dẫnvàvi mạch, Hồ văn Sung, NXB GD, 2005
FEE1-PTIT Lecture 1 4
Yêu cầumônhọc
- Sinh viên phảinắm đượckiếnthứccơ bảnvề vậtlýbándẫn, về tiếp
giáp PN, cấutạo, nguyên lý, sơđồtương đương, tham số, phân cực,
chếđộxoay chiều, phân loại, mộtsốứng dụng của các loạicấukiện
điệntửđượchọc.
- Sinh viên phải đọctrước các Lecture Notes trướckhilênlớp.
-Tích cựctrả lờivàđặt câu hỏitrênlớphoặc qua email:

-Làmbàitậpth
ường xuyên, nộpvở bài tậpbấtcứ khi nào Giảng viên
yêu cầu, hoặc qua email:
-Tự thựchànhtheoyêucầuvới các phầnmềm EDA.
- Điểm môn học:
+ Chuyên cần : 10 %
+ Bài tập : 10 %
+ Kiểm tra giữa kỳ : 10 %
+ Thí nghiệm : 10 %
+ Thi kết thúc : 60 %
Kiểmtra: -Câuhỏingắn
-Bàitập
Thi kết thúc: -Lýthuyết: + Trắc nghiệm
+ Câu hỏingắn
-Bàitập
2/116

FEE1-PTIT Lecture 1 5
Lecture 1 – Giớithiệu chung
-Giớithiệu chung về cấukiện điệntử
-Phânloạicấukiện điệntử
-Giớithiệuvề vậtliệu điệntử
-Nhắclạikiếnthứclýthuyếtmạch cầnbiết
-Giớithiệu các phầnmềmEDA hỗ trợ môn học
FEE1-PTIT Lecture 1 6
1. Giớithiệuchungvề Cấukiện điệntử
-Cấukiện điệntử là các phầntử linh kiên rờirạc, mạch tích hợp (IC)
…tạonênmạch điệntử, các hệ thống điệntử.
-Cấukiện điệntửứng dụng trong nhiềulĩnh vực. Nổibậtnhấtlàứng
dụng trong lĩnh vực điệntử -viễn thông, CNTT.
-Cấukiện điệntử rất phong phú, nhiềuch
ủng loại đadạng.
- Công nghệ chế tạo linh kiện điệntử phát triểnmạnh mẽ, tạoranhững
vi mạch có mật độ rấtlớn(Vi xử lý Pentium 4 - khoảng hơn 40 triệu
Transistor…)
-Xuthế các cấukiện điệntử có mật độ tích hợp ngày càng cao, có tính
năng mạnh, tốc độ lớn…
FEE1-PTIT Lecture 1 7
Vi mạch và ứng dụng
Processors
–CPU, DSP, Controllers
Memory chips
–RAM, ROM, EEPROM
Analog
–Thông tin di động,
xử lý audio/video
Programmable

–PLA, FPGA
Embedded systems
–Thiếtbị ô tô, nhà máy
–Network cards
System-on-chip (SoC)
Images: amazon.com
FEE1-PTIT Lecture 1 8
Ứng dụng củalinhkiện điệntử
Sand…
Chips on Silicon wafers
Chips…
3/116
FEE1-PTIT Lecture 1 9
Lịch sử phát triểncôngnghệ
•Cácthiếtbị bán dẫnnhư diodes, transistors và mạch tích hợp (ICs) có
thể tìm thấykhắpnơi trong cuộcsống (Walkman, TV, ôtô, máy giặt,
máy điều hoà, máy tính,…). Chúng ta ngày càng phụ thuộc vào chúng
và những thiếtbị nàycóchấtlượng ngày càng cao với giá thành rẻ hơn.
• PCs minh hoạ rấtrõxuhướng này.
•Nhântố chính đem lạisự phát triển thành công củanền công nghiệp
máy tính là việc thông qua các kỹ thuậtvàkỹ năng công nghiệptiên
tiếnngườitachế tạo đượ
c các transistor vớikíchthước ngày càng nhỏ
→ giảm giá thành và công suất
•Bàihọc khám phá các đặctínhbêntrongcủathiếtbị bán dẫn, từđóSV
có thể hiểu đượcmốiquanhệ giữacấutạohìnhhọcvàcácthamsố của
vậtliệu, ngoài ra hiểu đượccácđặc tính vềđiệncủa chúng.
FEE1-PTIT Lecture 1 10
1883 Thomas Alva Edison (“Edison Effect”)
1904 John Ambrose Fleming (“Fleming

Diode”)
1906 Lee de Forest (“Triode”)
Vacuum tube devices continued to evolve
1940 Russel Ohl (PN junction)
1947 Bardeen and Brattain (Transistor)
1952 Geoffrey W. A. Dummer (IC concept)
1954 First commercial silicon
transistor
1955 First field effect transistor - FET
Audion (Triode)
1906, Lee De Forest
1906
Lịch sử phát triểncôngnghệ
First point contact transistor
(germanium)
1947, John Bardeen and
Walter Brattain
Bell Laboratories
1947
FEE1-PTIT Lecture 1 11
1958 Jack Kilby (Integrated circuit)
1959 Planar technology invented
1960 First MOSFET fabricated
–At Bell Labs by Kahng
1961 First commercial ICs
–Fairchild and Texas Instruments
1962 TTL invented
1963 First PMOS IC produced by RCA
1963 CMOS invented
–Frank Wanlass at Fairchild

Semiconductor
–U. S. patent # 3,356,858
–Standby power reduced by six orders
of magnitude
Lịch sử phát triểncôngnghệ (cont.)
1958
First integrated circuit
(germanium), 1958
Jack S. Kilby, Texas
Instruments
Contained five
components, three
types:
transistors resistors
and capacitors
FEE1-PTIT Lecture 1 12
Đặc điểmpháttriểncủamạch tích hợp(IC)
Tỷ lệ giá thành/tính năng củaIC giảm 25% –30% mỗinăm.
Số chứcnăng, tốc độ, hiệusuấtchomỗiIC tăng:
Kích thước wafer hợptăng
Mật độ tích hợptăng nhanh
4/116
FEE1-PTIT Lecture 1 13
Định luậtMOORE
FEE1-PTIT Lecture 1 14
Ví dụ: Intel Processor
Intel386
TM
DX
Processor

Intel486
TM
DX
Processor
Pentium® Processor
Pentium® Pro &
Pentium® II Processors
1.5μ 1.0μ 0.8μ 0.6μ 0.35μ 0.25μ
Silicon Process
Technology
45nm
Nowadays!
FEE1-PTIT Lecture 1 15
2. Phân loạicấukiện điệntử
2.1 Phân loạidựatrênđặctínhvậtlý
2.2 Phân loạidựatrênchứcnăng xử lý tín hiệu
2.3 Phân loạitheoứng dụng
FEE1-PTIT Lecture 1 16
2.1 Phân loạidựatrênđặctínhvậtlý
-Linhkiệnhoạt động trên nguyên lý điệntừ và hiệu ứng bề mặt: điện
trở bán dẫn, DIOT, BJT, JFET, MOSFET, điện dung MOS… IC từ mật độ
thấp đếnmật độ siêu cỡ lớn UVLSI
-Linhkiệnhoạt động trên nguyên lý quang điệnnhư: quang trở,
Photođiot, PIN, APD, CCD, họ linh kiện phát quang LED, LASER, họ linh
kiện chuyển hoá năng lượng quang điệnnhư pin mặttrời, họ linh kiện
hiểnthị, IC quang điệntử
-Linhkiệnhoạt động dựa trên nguyên lý cảmbiến như: Họ sensor
nhiệt, điện, từ, hoá học, họ sensor cơ, áp suất, quang bứcxạ, sinh học
và các chủng loại IC thông minh trên cơ sở tổ hợp công nghệ IC truyền
thống và công nghệ chế tạo sensor.

-Linhkiệnhoạt động dựatrênhiệu ứng lượng tử và hiệu ứng mới:
các linh kiện đượcchế tạobằng công nghệ nano có cấutrúcsiêunhỏ
như : Bộ nhớ một điệntử, Transistor một điệntử, giếng và dây lượng tử,
linh kiệnxuyênhầmmột điệntử, …
5/116
FEE1-PTIT Lecture 1 17
2.2 Phân loạidựatrênchứcnăng xử lý tín hiệu
FEE1-PTIT Lecture 1 18
2.3 Phân loạitheoứng dụng
Linh kiệnthụđộng: R,L,C…
Linh kiệntíchcực: DIOT, BJT, JFET, MOSFET…
Vi mạch tích hợp IC: IC tượng tự, IC số, Vi xử lý…
Linh kiệnchỉnh lưucóđiều khiển
Linh kiện quang điệntử: Linh kiện thu quang, phát quang
FEE1-PTIT Lecture 1 19
3. Giớithiệuvề vậtliệu điệntử
3.1. Chấtcáchđiện
3.2. Chấtdẫn điện
3.3. Vậtliệutừ
3.4. Chấtbándẫn (Lecture 3)
FEE1-PTIT Lecture 1 20
Cơ sở vậtlýcủavậtliệu điệntử
-Lýthuyếtvậtlýchấtrắn
-Lýthuyếtvậtlýcơ họclượng tử
-Lýthuyếtdảinăng lượng củachấtrắn
- Lý thuyếtvậtlýbándẫn
6/116
FEE1-PTIT Lecture 1 21
Lý thuyếtvậtlýchấtrắn
-Vậtliệu để chế tạophầnlớn các linh kiện điệntừ là loạivậtliệutinh

thể rắn
- Cấutrúcđơntinhthể: Trong tinh thể rắn nguyên tửđượcsắpxếp
theo mộttrậttự nhất định, chỉ cầnbiếtvị trí và mộtvàiđặc tính của
mộtsố ít nguyên tử chúng ta có thểđoán vị trí và bảnchất hóa họccủa
tấtcả
các nguyên tử trong mẫu.
- Tuy nhiên trong mộtsố vậtliệucóthể nhấnthấyrằng các sắpxếp chính
xác của các nguyên tử chỉ tồntại chính xác tạicỡ vài nghìn nguyên tử.
Những miềncótrậttự như vậy đượcngăn cách bởibờ biên và dọc theo
bờ biên này không có trậttự - cấutrúcđatinhthể
-Tínhchấttuần hoàn của tinh thể có ảnh hưởng quyết định đến các tính
chất
điệncủavậtliệu.
FEE1-PTIT Lecture 1 22
Lý thuyếtvậtlýcơ họclượng tử
- Trong cấu trúc nguyên tử, điệntử chỉ có thể nằmtrêncácmứcnăng
lượng gián đoạnnhất định nào đógọi là các mứcnăng lượng nguyên
tử.
- Nguyên lý Pauli: mỗi điệntử phảinằmtrênmộtmứcnăng lượng khác
nhau.
-Mộtmứcnăng lượng được đặctrưng bởimộtbộ 4 số lượng tử:
+ n – số lượng tử chính: 1,2,3,4….
+ l – số lượng tử quỹđạo: 0, 1, 2, (n-1) {s, p,d,f,g,h…}
+ m
l
–số lượng tử từ: 0,±1, ±2, ±3… ±l
+ m
s
–số lượng tử spin: ±1/2
- n, l tăng thì mứcnăng lượng của nguyên tử tăng, e- đượcsắpxếp ở lớp,

phân lớpcónăng lượng nhỏ trước.
FEE1-PTIT Lecture 1 23
Sự hình thành vùng năng lượng
-Giả sửđểtạo thành vậtliệugiả sử có N nguyên tử giống nhau ở xa vô
tậntiếnlạigần liên kếtvới nhau:
+ Nếu các NT cách xa nhau đếnmứccóthể coi chúng là hoàn toàn độc
lậpvới nhau thì vị trí của các mứcnăng lượng của chúng là hoàn toàn
trùng nhau (tứclàmộtmức trùng chập).
+ Khi các NT tiếnlạigần nhau đến khoảng cách cỡ A
o
, thì chúng bắt đầu
tương tác với nhau thì không thể coi chúng là độclậpnữa. Kếtquả là
các mứcnăng lượng nguyên tử không còn trùng chậpnữa mà tách ra
thành các mứcnăng lượng rờirạc khác nhau. Ví dụ mức1s sẽ tạothành
2.N mứcnăng lượng khác nhau.
-Nếusố lượng các NT rấtlớnvàgần nhau thì các mứcnăng lượng rời
rạc đórấtgần nhau và tạo thành một vùng năng lượng như liên t
ục
-Sự tách mộtmứcnăng lượng NT ra thành vùng năng lượng rộng hay
hẹpphụ thuộcvàosự tương tác giữa các điệntử thuộc các NT khác
nhau với nhau.
FEE1-PTIT Lecture 1 24
Sự hình thành vùng năng lượng
C6 1s
2
2s
2
2p
2
Si 14 1s

2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
Ge 32 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
2
Sn 50 1s
2
2s
2
2p

6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
6
4d
10
5s
2
5p
2
(Si)
7/116
FEE1-PTIT Lecture 1 25
Minh họasự hình thành vùng năng lượng
- Các vùng năng lượng cho phép xen kẽ nhau, giữa chúng là vùng cấm
-Cácđiệntử trong chấtrắnsẽđiền đầy vào các mứcnăng lượng trong
các vùng cho phép từ thấp đến cao.
-Cóthể có : vùng điền đầy hoàn toàn (thường có năng lượng thấp), vùng
trống hoàn toàn (thường có năng lượng cao), vùng điền đầymộtphần.
- Xét trên lớp ngoài cùng:
+ Vùng năng lượng đã được điền đầycácđiệntử hóa gọilà“Vùng hóa
trị”
+ Vùng năng lượng trống hoặcchưa điền đầy trên vùng hóa trị gọilà

“Vùng dẫn”
+ Vùng không cho phép giữa Vùng hóa trị và Vùng dẫnlà“Vùng cấm”
- Tùy theo sự phân bố của các vùng mà tinh thể rắncótínhchất điện
khác nhau: Chất cách điện–dẫn điệnkém, Chấtdẫn điện–dẫn điện
tốt, Chấtbándẫn.
FEE1-PTIT Lecture 1 26
Cấutrúcdảinăng lượng củavậtchất
E
G
> 2 eV
E
E
C
E
V
E
G
< 2 eV
E
E
C
E
V
E
G
= 0
E
E
C
E

V
Dải
hoá trị
Dải
dẫn
Điệntử
Lỗ trống
Dải
dẫn
Dải
hoá
trị
a- Chấtcáchđiện; b - Chấtbándẫn; c- Chấtdẫn điện
+ Độ dẫn điệncủacủavậtchấtcũng tăng theo nhiệt độ
+ Chấtbándẫn: Sự mất1 điệntử trong dảihóatrị sẽ hình thành mộtlỗ trống
(Mứcnăng lượng bỏ trống trong dải hóa trịđiền đầy, lỗ trống cũng dẫn điệnnhư
các điệntử tự do)
+ Cấutrúcdảinăng lượng c
ủakimloại không có vùng cấm, Dướitácdụng của
điệntrường ngoài các e- tự do có thể nhậnnăng lượng và di chuyển lên các trạng
thái cao hơn, sự di chuyểnnàytạo lên dòng điện.
FEE1-PTIT Lecture 1 27
Các loạivậtliệu điệntử
Các vậtliệusử dụng trong kỹ thuật điệntử thường được phân
chia thành 4 loại:
-Chất cách điện(chất điệnmôi).
-Chấtdẫn điện.
-Vậtliệutừ.
-Chấtbándẫn (Lecture 3).
FEE1-PTIT Lecture 1 28

3.1 CHẤT CÁCH ĐIỆN (CHẤT ĐIỆN MÔI)
a. Định nghĩa
Là chấtdẫn điện kém, là các vậtchấtcóđiệntrở suất cao vào khoảng 10
7
÷ 10
17
Ωm ở nhiệt độ bình thường. Chất cách điệngồmphầnlớncácvật
liệuvôcơ cũng như hữucơ.
Đặc tính ảnh hưởng rấtlớn đếnchấtlượng củalinhkiện. Các đặctính-
trị số giớihạn độ bềnvềđiện, nhiệt, cơ học, độ cách điện, sự tổnhaođiện
môi… Các tính chấtcủach
ất điện môi lạiphụ thuộc vào nhiệt độ và độ
ẩmmôitrường.
b. Các tính chấtcủachất điệnmôi.
b.1 Độ thẩmthấu điệntương đối (hay còn gọilàhằng sốđiện môi)
b.2 Độ tổn hao điệnmôi(P
a
)
b.3 Độ bềnvềđiệncủachất điệnmôi(E
đ.t.
)
b.4 Nhiệt độ chịu đựng
b.5 Dòng điện trong chất điện môi (I)
b.6 Điệntrở cách điệncủachất điệnmôi
8/116
FEE1-PTIT Lecture 1 29
b.1 Hằng sốđiệnmôi
-C
d
là điện dung củatụđiệnsử dụng chất điện môi;

-C
0
là điện dung củatụđiệnsử dụng chất điện môi là chân không
hoặc không khí.
Do đó ε biểuthị khả năng phân cựccủachất điện môi. Chất điệnmôi
dùng làm tụđiệncầncóhằng sốđiệnmôiε lớn, còn chất điệnmôi
dùng làm chất cách điệncóε nhỏ.
d
0
C
C
(kh«n
g
thø n
g
u
y
ªn)ε=
FEE1-PTIT Lecture 1 30
b.2 Độ tổnhaođiệnmôi(P
a
)
Độ tổnhaođiện môi là công suất điệntổnhaođể làm nóng chất điệnmôi
khi đặt nó trong điệntrường , đượcxácđịnh thông qua dòng điệnrò.
Trong đó:
U là điệnápđặtlêntụđiện(V)
C là điện dung củatụđiện dùng chất điện môi (F)
ω là tầnsố góc đobằng rad/s
tgδ là góc tổnhaođiệnmôi
Nếutổnhaođiện môi trong tụđ

iệncơ bản là do điệntrở của các bảncực,
dây dẫnvàtiếpgiáp(vídụ lớpbạcmỏng trong tụ mi ca và tụ gốm) thì
tổnhaođiện môi sẽ tăng tỉ lệ vớibìnhphương củatầnsố:
P
a
= U
2
ω
2
C
2
R
Do đó, trên thựctế các tụđiệnlàmviệc ở tầnsố cao cầnphảicóđiệntrở
của các bảncực, dây dẫnvàtiếpgiápnhỏ nên các chi tiếtnàythường
được tráng bạc để giảm điệntrở của chúng
2
a
PUCtg=ωδ
FEE1-PTIT Lecture 1 31
b3. Độ bềnvềđiệncủachất điệnmôi(E
đ.t
)
- Đặtmộtchất điện môi vào trong một điệntrường, khi tăng cường độ
điệntrường lên quá mộtgiátrị giớihạnthìchất điệnmôiđómấtkhả
năng cách điện → hiệntượng đánh thủng chất điện môi.
-Cường độ điệntrường tương ứng với điểm đánh thủng gọilàđộ bền
vềđiệncủachất điệnmôiđó(E
đ.t.
).
U

đ.t.
-làđiệnápđánh thủng chất điệnmôi
d - độ dày củachất điệnmôi
-Hiệntượng đánh thủng chất điệnmôicóthể do nhiệt, do điệnvàdo
quá trình điện hóa.
U
E [KV / mm;KV /cm]=
®.t
®.t
d
FEE1-PTIT Lecture 1 32
b5. Dòng điệntrongchất điệnmôi(I)
- Dòng điện chuyểndịch I
C.M.
(hay gọi là dòng điệncảm ứng):
Quá trình chuyểndịch phân cựccủacácđiện tích liên kết trong chất
điện môi xảyrachođến khi đạt đượctrạng thái cân bằng sẽ tạonên
dòng điện phân cựchay còngọi là dòng điện chuyểndịch trong chất
điệnmôiI
C.M
.
- Dòng điệnròI
rò
: đượctạo ra do các điện tích tự do và điệntử phát
xạ ra chuyển động dướitácđộng của điệntrường.
Nếu dòng rò lớnsẽ làm mất tính chất cách điệncủachất điện môi.
Dòng điệntổng qua chất điện môi sẽ là:
I = I
C.M.
+ I

rò
Sau khi quá trình phân cựckết thúc thì qua chất điệnmôichỉ còn dòng
điệnrò
9/116
FEE1-PTIT Lecture 1 33
Phân loạivàứng dụng củachất điệnmôi.
Phân loại: Chất điệnmôithụđộng và tích cực
- Chất điệnmôithụđộng còn gọilàvậtliệu cách điệnvàvậtliệutụ
điện. Đây là các vậtchất được dùng làm chất cách điệnvàlàmchất
điện môi trong các tụđiệnnhư mi ca, gốm, thuỷ tinh, pôlyme tuyến
tính, cao su, sơn, giấy, bộttổng hợp, keo dính,
- Chất điện môi tích cực là các vậtliệucó
ε có thểđiều khiển được
bằng:
+ Điệntrường (VD: gốm, thuỷ tinh, )
+ Cơ học(chấtápđiệnnhư thạch anh)
+ Ánhsáng(chấthuỳnh quang)
…
FEE1-PTIT Lecture 1 34
3.2 CHẤT DẪN ĐIỆN
a. Định nghĩa
-Chấtdẫn điệnlàvậtliệucóđộ dẫn điệncao. Trị sốđiệntrở suấtcủanó
nhỏ hơn so với các loạivậtliệu khác. Điệntrở suấtcủachấtdẫn điệnnằm
trong khoảng 10
-8
÷ 10
-5
Ωm.
- Trong tự nhiên chấtdẫn điệncóthể là chấtrắn – kim loại, chấtlỏng–kim
loại nóng chảy, dung dịch điện phân hoặcchất khí ởđiệntrường cao.

b. Các tính chấtcủachấtdẫn điện
b.1 Điệntrở suất
b.2 Hệ số nhiệtcủa điệntrở suất(
α
)
b.3 Hệ số dẫn nhiệt: λ
b.4 Công thoát của điệntử trong kim loại
b.5 Điệnthế tiếpxúc
FEE1-PTIT Lecture 1 35
3.2 CHẤT DẪN ĐIỆN
b.1 Điệntrở suất
- Điệntrở củavậtliệu trong một đơnvị thiếtdiệnvàchiều dài:
- Điệntrở suấtcủachấtdẫn điệnnằm trong khoảng từ: ρ = 0,016 μΩ.m
(bạc Ag) đến ρ= 10 μΩ.m (hợpkimsắt - crôm - nhôm)
b.2 Hệ số nhiệtcủa điệntrở suất(α)
-Hệ số nhiệ
tcủa điệntrở suấtbiểuthị sự thay đổicủa điệntrở suấtkhi
nhiệt độ thay đổi10
0
C.
- Khi nhiệt độ tăng thì điệntrở suấtcũng tăng lên theo quy luật:
b.3 Hệ số dẫn nhiệt: λ [w/ (m.K)]
-Hệ số dẫn nhiệtlàlượng nhiệttruyền qua một đơnvị diện tích trong
một đơnvị thời gian khi gradien nhiệt độ bằng đơnvị.
S
R [ .m], [ .mm],[ .m]
l
ρ= Ω Ω μΩ
t0
(1 t)ρ=ρ +α

T
QSt
l
Δ
=λ
Δ
FEE1-PTIT Lecture 1 36
3.2 CHẤT DẪN ĐIỆN
b.4 Công thoát của điệntử trong kim loại:
- Công thoát củakimloạibiểuthị năng lượng tốithiểucần cung cấpcho
điệntửđang chuyển động nhanh nhất ở 0
0
K để điệntử nàycóthể thoát
ra khỏibề mặt kim loại. E
W
= E
B
-E
F
b.5 Điệnthế tiếpxúc
-Sự chênh lệch thế năng E
AB
giữa điểmA vàB được tính theo công
thức:
V
AB
= E
AB
= E
W2

-E
W1
A B
1
2
C
10/116
FEE1-PTIT Lecture 1 37
Phân loạivàứng dụng củachấtdẫn điện
Phân loại: 2 loại
- Chấtdẫn điệncóđiệntrở suấtthấp – Ag, Cu, Al, Sn, Pb… và một
số hợpkim–Thường dùng làm vậtliệudẫn điện.
- Chấtdẫn điệncóđiệntrở suấtcaonhư Hợp kim Manganin,
Constantan, Niken-Crôm, Cacbon – thường dùng để chế tạocác
dụng cụđo điện, các điệntrở, biếntrở, các dây may so, các thiếtbị
nung nóng bằ
ng điện.
FEE1-PTIT Lecture 1 38
3.3 VẬT LIỆU TỪ
a. Định nghĩa.
Vậtliệutừ là vậtliệu khi đặt vào trong mộttừ trường thì nó bị nhiễm
từ.
b. Các tính chất đặctrưng cho vậtliệutừ
b.1 Từ trở và từ thẩm
b.2 Độ từ thẩmtương đối(μ
r
)
b.3 Đường cong từ hóa
FEE1-PTIT Lecture 1 39
Phân loạivàứng dụng củavậtliệutừ

-Vậtliệutừ mềmcóđộ từ thẩm cao và lực kháng từ nhỏ (H
c
nhỏ và μ
lớn). để làm lõi biến áp, nam châm điện, lõi cuộncảm…
-Vậtliệutừ cứng có độ từ thẩmnhỏ và lực kháng từ cao (H
c
lớnvàμ
nhỏ).
+ Theo ứng dụng thì vậtliệutừ cứng có 2 loại:
Vậtliệu để chế tạo nam châm vĩnh cửu.
Vậtliệutừđểghi âm, ghi hình, giữ âm thanh, v.v
+ Theo công nghệ chế tạo thì chia vậtliệutừ cứng thành:
-
Hợpkimthépđược tôi thành Martenxit (là vậtliệu đơngiảnvàrẻ nhất để chế
tạo nam châm vĩnh cửu)
-Hợpkimlátừ cứng.
- Nam châm từ bột.
-Ferittừ cứng: Ferit Bari (BaO.6Fe
2
O
3
) để chế tạo nam châm dùng ở tầnsố
cao.
-Băng, sợikimloại và không kim loại dùng để ghi âm thanh.
FEE1-PTIT Lecture 1 40
4. Nhắclạikiếnthứclýthuyếtmạch cầnbiết
- Các phầntử mạch điệncơ bản: R, L, C; Nguồn dòng, nguồn áp không
đổi; Nguồn dòng, nguồnápcóđiều khiển…
-
Phương pháp cơ bảnphântíchmạch điện:

+ M1 (Method 1) : Các định luật Kirchhoff : KCL, KVL
+ M2: Xếpchồng (Superposition)
+ M3: Biến đổitương đương Thevenin, Norton
-Mạng bốncực: tham số hỗnhợpH
11/116
FEE1-PTIT Lecture 1 41
5. Giớithiệu các phầnmềm EDA hỗ trợ môn học
- OrCAD (R 9.2): Phân tích, mô phỏng cấukiệnvàmạch điệntử dùng
Pspice. Cài đặt các tool sau:
+ OrCAD Capture CIS
+ OrCAD Capture CIS Option
+ PSpice A/D
+ PSpice Optimizer
+ PSpice Advanced Analysis
+ SPECCTRA 6U for OrCAD
(Hướng dẫnsử dụng Pspice: Tutorial on Pspice (McGill), Pspice
Tutorial (UIUC), CircuitMaker User Manual …)
- Multisim (R 7)-Electronic Workbench, Circuit Maker, Proteus …
- Mathcad (R 11): Tính toán biểuthức, giảiphương trình toán họcphức
tạp.
(Sinh viên nên sử dụng Circuit Maker/OrCAD (R 9.2) để thực hành, làm
bài tập, phân tích, mô phỏng cấukiệnvàmạch điệntửởnhà)
12/116
FEE1-PTIT Lecture 2 1
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
ELECTRONIC DEVICES
Lecture 2- Passive Components (Cấukiệnthụđộng)
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT
7/2008

FEE1-PTIT Lecture 2 2
Lecture 2- Passive Components (Cấukiệnthụđộng)
1. Điệntrở (Resistor)
2. Tụđiện (Capacitor)
3. Cuộncảm (Inductor)
4. Biếnáp(Transformer
)
FEE1-PTIT Lecture 2 3
1. Điệntrở (Resistors)
1.1. Định nghĩa
1.2. Các tham số kỹ thuật đặctrưng của điệntrở
1.3. Ký hiệucủa điệntrở
1.4 Cách ghi và đọcthamsố trên thân điệntrở
1.5. Điệntrở cao tầnvàmạch tương đương
1.6. Phân loại
FEE1-PTIT Lecture 2 4
1.1 Định nghĩa
- Điệntrở là phầntử có chứcnăng ngăncản dòng điệntrongmạch
-Mức độ ngăncản dòng điện được đặctrưng bởitrị sốđiệntrở
- Đơnvịđo: μΩ, mΩ, Ω, kΩ, MΩ, GΩ, TΩ
- Điệntrở có rất nhiều ứng dụng như: định thiên cho các cấukiệnbán
dẫn, điều khi
ểnhệ số khuyếch đại, cốđịnh hằng số thời gian, phốihợp
trở kháng, phân áp, tạo nhiệt … Tùy theo ứng dụng, yêu cầucụ thể và
dựavàođặc tính của các loại điệntrởđểlựachọn thích hợp
-Kếtcấu đơngiảncủamột điệntrở thường:
I
U
R =
Vỏ bọc

Lõi
Vậtliệucản điện
Mũ chụpvàchânđiệntrở
13/116
FEE1-PTIT Lecture 2 5
1.2. Các tham số kỹ thuậtvàđặctínhcủa điệntrở
a. Trị sốđiệntrở và dung sai
b. Hệ số nhiệtcủa điệntrở
c. Công suất tiêu tán danh định
d. Tạpâmcủa điệntrở
FEE1-PTIT Lecture 2 6
a. Trị sốđiệntrở và dung sai
-Trị số của điệntrở: (Resistance [Ohm]-Ω) được tính theo công thức:
ρ - điệntrở suấtcủavậtliệudâydẫncản điện
l - chiềudàidâydẫn
S- tiếtdiệncủadâydẫn
- Dung sai hay sai số (Resistor Tolerance): Biểuthị mức độ chênh lệch củatrị số thựctế
của điệntrở so vớitrị số danh định và được tính theo %.
+ Tùy theo dung sai phân chia điệntrở thành 5 cấp chính xác (tolerance levels ):
Cấp005: cósaisố ± 0,5 %
Cấp01: cósaisố ± 1 %
CấpI: cósaisố ± 5 %
Cấp II: có sai số ± 10 %
Cấp III: có sai số ± 20 %
S
l
ρ
R =
%100
R

RR
d.d
d.dt.t
−
FEE1-PTIT Lecture 2 7
b. Hệ số nhiệtcủa điệntrở -TCR
- TCR (temperature coefficient of resistance): biểuthị sự thay đổitrị
số của điệntrở theo nhiệt độ.
-Hệ số nhiệtcủa điệntrở có thể âm hoặcdương tùy loạivậtliệu:
+ Kim loạithuầnthường có hệ số nhiệtdương.
+ Mộtsố hợp kim (constantin, manganin) có hệ số nhiệtbằng 0
+ Carbon, than chì có hệ số nhiệtâm
TTCR
R
R Δ=Δ .
10
6
C][ppm/ .10
T
R
.
R
1
TCR
06
Δ
Δ
=
FEE1-PTIT Lecture 2 8
c. Công suấttiêutándanhđịnh của điệntrở (P

t.t.max
)
-P
t.t.max
: công suất điện cao nhấtmàđiệntrở có thể chịu đựng được
trong điềukiệnbìnhthường, làm việc trong mộtthời gian dài không
bị hỏng.
][ R.I P
2
max
2
maxt.t.max
W
R
U
==
-P
t.t.max
tiêu chuẩn cho các điệntrở dây quấnnằm trong khoảng từ 1W
đến 10W hoặc cao hơn nhiều. Để tỏa nhiệtcầnyêucầudiện tích bề
mặtcủa điệntrở phảilớn → các điệntrở công suất cao đềucókích
thướclớn.
-Các điệntrở than là các linh kiện có công suất tiêu tán danh định
thấp, khoảng 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W và 2W.
14/116
FEE1-PTIT Lecture 2 9
d. Tạpâmcủa điệntrở
-Tạpâmcủa điệntrở gồm:
+ Tạp âm nhiệt(Thermal noise): sinh ra do sự chuyển động của các
hạtmangđiện bên trong điệntrở do nhiệt độ

fTRkE
RMS
Δ= 4
E
RMS
= the Root-Mean-Square or RMS voltage level
k = Boltzmans constant (1,38.10
-23
)
T = temperature in Kelvin (Room temp = 27°C = 300°K)
R = resistance
Δf = Circuit bandwidth in Hz (Δf= f
2
-f
1
)
FEE1-PTIT Lecture 2 10
d. Tạpâmcủa điệntrở
-Trongđó:
+ NI: Noise Index (Hệ số nhiễu).
+ U
DC
: điện áp không đổi đặttrên2 đầu điệntrở
+ U
noise
: điệnáptạp âm dòng điện
+ f
1
–> f
2

: khoảng tầnsố làm việccủa điệntrở
Mứctạpâmphụ thuộcchủ yếuvàoloạivậtliệucản điện. Bột than nén
có mứctạp âm cao nhất. Màng kim loạivàdâyquấncómứctạpâmrất
thấp.
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
1
2
20/
log10.
f
f
UE
NI
DCRMS
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

=
DC
noise
U
U
NI
10
log20
+ Tạp âm dòng điện(Current Noise) : sinh do các thay đổi bên trong của
điệntrở khi có dòng điệnchạy qua nó
FEE1-PTIT Lecture 2 11
1.3 Ký hiệucủa điệntrở trên các sơđồmạch
Điệntrở thường
Điệntrở công suất
Biếntrở
0,25W
0,5W
1 W
10 W
Sườn nhôm
FEE1-PTIT Lecture 2 12
1.4 Cách ghi và đọcthamsố trên thân điệntrở
- Cách ghi trựctiếp: ghi đầy đủ các tham số chính và đơnvịđotrên
thân của điệntrở, ví dụ: 220KΩ 10%, 2W
- Cách ghi theo quy ước: có rất nhiều các quy ước khác nhau. Xét một
số cách quy ước thông dụng:
+ Quy ước đơngiản
: Không ghi đơnvị Ôm, R (hoặcE) = Ω,
M = MΩ, K = KΩ
Ví dụ

: 2M=2MΩ, 0K47 =0,47KΩ = 470Ω, 100K = 100 KΩ,
220E = 220Ω, R47 = 0,47Ω
+ Quy ướctheomã
: Mã này gồm các chữ số và mộtchữ cái để chỉ %
dung sai. Trong các chữ số thì chữ số cuối cùng chỉ số số 0 cầnthêm
vào. Các chữ cái chỉ % dung sai qui ướcgồm: F = 1 %, G = 2 %,
J = 5 %, K = 10 %, M = 20 %.
Ví dụ
: 103F = 10000 Ω±1% = 10K ± 1%
153G = 15000 Ω±2% = 15 KΩ±2%
4703J = 470000 Ω±5% = 470KΩ±5%
15/116
FEE1-PTIT Lecture 2 13
1.4 Cách ghi và đọcthamsố trên thân điệntrở
+ Quy ướcmầu:
-Loại 4 vòng màu:
(Nâu-đen-đỏ-Không mầu) =
-Loại5 vạch màu:
(Nâu-cam-vàng-đỏ-Bạch kim) =
Màu Giá trị
Đen 0
Nâu 1
Đỏ 2
Cam 3
Vàng 4
Lục 5
Lam 6
Tím 7
Xám 8
Trắng 9

Vàng kim 0,1 / 5%
Bạch kim 0,001 / 10%
Không màu - / 20%
1 2 3 4
1 2 3 4 5
FEE1-PTIT Lecture 2 14
1.5 Điệntrở cao tầnvàmạch tương đương
- Khi làm việc ở tầnsố cao điệncảmvàđiện dung ký sinh là đáng kể,
Sơđồtương đương của điệntrởởtầnsố cao như sau:
-Tầnsố làm việchiệudụng của điệntrởđượcxácđịnh sao cho sự sai
khác giữatrở kháng tương đương của nó so với giá trịđiệntrở danh
định không vượt quá dung sai.
- Đặc tính tầnsố của đi
ệntrở phụ thuộcvàocấutrúc, vậtliệuchế
tạo Kích thước điệntrở càng nhỏ thì đặctínhtầnsố càng tốt, điện
trở cao tầnthường có tỷ lệ kích thướclàtừ 4:1 đến 10:1
FEE1-PTIT Lecture 2 15
1.6 Phân loại điệntrở
+ Điệntrở có trị số cốđịnh
+ Điệntrở có trị số thay đổi
a. Điệntrở cốđịnh
-Thường đượcphânloạitheovậtliệucản điện
+ Điệntrở than tổng hợp (than nén): cấutrúctừ hỗnhợpbột cacbon (bột
than chì) được đóng thành khuôn, kích thướcnhỏ và giá thành rấtrẻ.
+ Điệntrở than nhiệtgiảihoặc than màng (màng than tinh th
ể).
+ Điệntrở dây quấn
+ Điệntrở màng hợp kim, màng oxit kim loạihoặc điệntrở miếng.
+ Điệntrở cermet (gốmkimloại).
- Ngoài ra còn phân loạitheokếtcấu đầunối để phụcvụ lắpráp; phân

loại theo loạivỏ bọc để dùng ở những môi trường khác nhau; phân loại
theo loại ứng dụng….
FEE1-PTIT Lecture 2 16
1.6 Phân loại điệntrở
-Cácđặc tính chính của điệntrở cốđịnh
Loại điệntrở Trị số R P
t.t.max
[w]
t
0
làmviệc
0
C
TCR
ppm/
0
C
Chính xác
Dây quấn
Màng hợpkim
Bán chính xác
Oxit kim loại
Cermet
Than màng
Đadụng
Than tổng hợp
Công suất
Dây quấn
Hình ống
Bắtsườnmáy

Chính xác
Màng kim loại
Điệntrở miếng
(màng vi điệntử)
0,1Ω÷1,2M
10Ω÷ 5M
10Ω÷1,5M
10Ω÷1,5M
10Ω÷5M
2,7Ω÷100M
0,1Ω÷180K
1,0Ω÷3,8K
0,1Ω÷40K
20Ω÷2M
1Ω÷22M
1/8 ÷3/4 ở125
0
C
1/20÷ 1/2 ở125
0
C
1/4 ÷ 2 ở 70
0
C
1/20÷1/2 ở125
0
C
1/8 ÷ 1 ở 70
0
C

1/8 ÷ 2 ở 70
0
C
1 ÷ 21 ở 25
0
C
5 ÷ 30 ở 25
0
C
1 ÷ 10 ở 25
0
C
7 ÷1000 ở 25
0
C
-55÷+145
-55÷+125
-55÷+150
-55÷+175
-55÷+165
-55÷+130
-55÷+275
-55÷+275
-55÷+275
-55÷+225
-55÷+125
± 10
± 25
± 200
± 200

± 200;
± 510
±1500
± 200
± 50
± 20
±500
±25đến ± 200
16/116
FEE1-PTIT Lecture 2 17
1.6 Phân loại điệntrở
b. Biếntrở
-Dạng kiểm soát dòng công suấtlớndùngdâyquấn(ítgặp trong các
mạch điệntrở)
-Chiết áp: so với điệntrở cốđịnh thì n có thêm mộtkếtcấu con chạy
gắnvớimộttrục xoay để điềuchỉnh trị sốđiệntrở. Con chạycókếtcấu
kiểu xoay (chiết áp xoay) hoặc theo kiểutrượt(chiếtáptrượt). Chiếtáp
có 3 đầura, đầugiữa ứ
ng với con trượt còn hai đầu ứng vớihaiđầucủa
điệntrở.
a. loạikiểm soát dòng b. loạichiếtáp
FEE1-PTIT Lecture 2 18
Mộtsốđiệntrởđặcbiệt
- Điệntrở nhiệt: Tecmixto
- Điệntrở Varixto:
- Điệntrở Mêgôm : có trị sốđiệntrở từ 10
8
÷ 10
15
Ω

- Điệntrở cao áp: Là điệntrở chịu được điệnápcao5 KV ÷ 20 KV.
- Điệntrở chuẩn: Là các điệntrở dùng vậtliệudâyquấn đặcbiệtcóđộ
ổn định cao.
- Mạng điệntrở: Mạng điệntrở là mộtloạivi mạch tích hợpcó2 hàng
chân. Mộtphương pháp chế tạo là dùng công nghệ màng mỏng, trong
đó dung dịch chấ
tdẫn điện đượclắng đọng trong mộthìnhdạng theo
yêu cầu.
Tecmixto
t
0
VDR
FEE1-PTIT Lecture 2 19
2. Tụđiện(Capacitors)
2.1. Định nghĩa
2.2. Các tham số kỹ thuật đặctrưng củatụđiện
2.3. Ký hiệucủatụđiện
2.4 Cách ghi và đọcthamsố trên tụđiện
2.5. Sơđồtương đương
2.6. Phân loại
FEE1-PTIT Lecture 2 20
2.1 Định nghĩa
-Tụđiệnlàlinhkiện dùng để chứa điện tích. Mộttụđiệnlýtưởng có
điện tích ở bảncựctỉ lệ thuậnvớihiệu điệnthếđặt trên nó theo công
thức: Q = C . U [culông]
-Dung lượng củatụđiệnC [F]
ε
r
-hằng sốđiện môi củachất điệnmôi
ε

0
-hằng sốđiện môi của không khí
hay chân không
S - diện tích hữudụng củabảncực[m
2
]
d - khoảng cách giữa2 bảncực[m]
- ĐơnvịđoC: F, μF, nF, pF …
d
S
U
Q
C
r
.
0
ε
ε
==
Bảncực
Chất điệnmôi
Vỏ bọc
Chân tụ
12
9
0
10.84,8
10.36
1
−

==
π
ε
17/116
FEE1-PTIT Lecture 2 21
2.2 Các tham số kỹ thuật đặctrưng củatụđiện
-Trị số dung lượng và dung sai
- Điệnáplàmviệc
-Hệ số nhiệt
- Dòng điệnrò
-Sự phân cực
FEE1-PTIT Lecture 2 22
2.2 Các tham số kỹ thuật đặctrưng củatụđiện
a. Trị số dung lượng (C)
Dung sai củatụđiện: Đây là tham số chỉđộchính xác củatrị số
dung lượng thựctế so vớitrị số danh định của nó. Dung sai củatụ
điện được tính theo công thức:
b. Điệnáplàmviệc: Điệnápcực đạicóthể cung cấp cho tụđiệnhay
còn gọilà"điện áp làm việcmộtchiều“, nếu quá điệnápnàylớp
cách đ
iệnsẽ bịđánh thủng và làm hỏng tụ.
%100.
C
CC
d.d
d.dt.t
−
FEE1-PTIT Lecture 2 23
c. Hệ số nhiệt
-Mỗimộtloạitụđiệnchịumột ảnh hưởng với khoảng nhiệt độ do nhà

sảnxuấtxácđịnh. Khoảng nhiệt độ tiêu chuẩnthường từ:
-20
0
C đến+65
0
C
-40
0
C đến+65
0
C
-55
0
C đến +125
0
C
- Để đánh giá sự thay đổicủatrị sốđiện dung khi nhiệt độ thay đổi
người ta dùng hệ số nhiệt TCC và tính theo công thứcsau:
60
1C
.10 [ppm/ C]
CT
TCC
Δ
=
Δ
FEE1-PTIT Lecture 2 24
d. Dòng điệnrò
-Do chất cách điện đặtgiữa2 bảncựcnênsẽ có một dòng điệnròrấtbé
chạy qua giữa2 bảncựccủatụđiện. Trị số I

rò
phụ thuộcvàođiệntrở
cách điệncủachất điện môi.
- Đặctrưng cho I
rò
có thể dùng tham sốđiệntrở cách điệncủatụ (có trị
số khoảng vài MΩ và phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ) nếutụ có dòng
điệnrònhỏ
-Tụđiện màng Plastic có điệntrở cách điện cao hơn 100000 MΩ, còn tụ
điện điệngiải thì dòng điệnròcóthể lên tớivàiμA khi điệnápđặtvào
2 bảncựccủatụ chỉ 10 Vôn.
- Đốivới điện áp xoay chiều, tổn hao công suất trong tụđượcthể hiện
qua hệ số tổnhaoD:
-Tụ tổnhaonhỏ dùng sơđồtương đương nốitiếp: …
-Tụ tổnhaolớn dùng sơđồtương đương song song: …
pk
th
P
P
Q
D ==
1
18/116
FEE1-PTIT Lecture 2 25
e. Sự phân cực
-Cáctụđiện điệngiải ở các chân tụ thường có đánh dấucực tính dương
(dấu+) hoặcâm(dấu -) gọilàsự phân cựccủatụđiện. Khi sử dụng
phải đấutụ vào mạch sao cho đúng cực tính củatụ. Như vậychỉ sử
dụng loạitụ này vào những vị trí có điệnáplàmviệc không thay đổi
cực tính.

FEE1-PTIT Lecture 2 26
2.3 Ký hiệucủatụ
+ +
Tụ thường TụđiệngiảiTụ có điện dung thay đổi
Tụđiệnlớnthường có tham sốđiện dung ghi trựctiếp, tụ
điệnnhỏ thường dùng mã: XYZ = XY * 10
Z
pF
FEE1-PTIT Lecture 2 27
2.4 Cách đọcvàghitrị số trên tụ
- Hai tham số quan trọng nhấtthường được ghi trên thân tụđiệnlàtrị số
điện dung (kèm theo dung sai sảnxuất) và điệnáplàmviệc(điệnáp
lớnnhất). Có 2 cách ghi cơ bản:
- Ghi trựctiếp: cách ghi đầy đủ các tham số và đơnvịđocủa chúng.
Cách này chỉ dùng cho các loạitụđiệncókíchthướclớn.
Ví dụ
: Trên thân mộttụ mi ca có ghi: 5.000PF ± 20% 600V
- Cách ghi gián tiếp theo qui ước :
+ Ghi theo qui ướcsố: Cách ghi này thường gặp ở các tụ Pôlystylen
Ví dụ 1
: Trên thân tụ có ghi 47/ 630: tức giá trịđiện dung là 47 pF, điện
áp làm việcmộtchiều là 630 Vdc.
Ví dụ 2
: Trên thân tụ có ghi 0.01/100: tứclàgiátrịđiện dung là 0,01 μF
và điệnáplàmviệcmộtchiều là 100 Vdc.
+ Quy ước theo mã: Giống nhưđiệntrở: 123K/50V =12000 pF ± 10% và
điệnáplàmviệclớnnhất 50 Vdc
FEE1-PTIT Lecture 2 28
2.4 Cách đọcvàghitrị số trên tụ
+ Ghi theo quy ướcmàu:

-
Loạicó4 vạch màu:
Hai vạch đầulàsố có nghĩathựccủanó
Vạch thứ ba là số nhân (đơnvị pF) hoặcsố số 0 cầnthêmvào
Vạch thứ tư chỉđiệnáplàmviệc.
-Loạicó5 vạch màu:
Ba vạch màu đầugiống như loai 4 vạch màu
Vạch màu thứ tư chỉ % dung sai
Vạch màu thứ 5 chỉđiện áp làm việc
TCC 1 1
1 2 3
2 3 2
3 4 4
4 5
+
Tụ hình ống Tụ hình kẹoTụ Tantan
19/116
FEE1-PTIT Lecture 2 29
2.4 Cách đọcvàghitrị số trên tụ
FEE1-PTIT Lecture 2 30
2.5 Sơđồtương đương củatụ
R
P
R
L
L R
S
R
S
C

C C
a. Sơđồtương đương b. Sơđồtương đương c. sơđồtương đương
tổng quát song song nốitiếp
L - là điệncảmcủa đầunối, dây dẫn(ở tầnsố thấpL ≈ 0)
R
S
-làđiệntrở của đầunối, dây dẫnvàbảncực(R
S
thường rấtnhỏ)
R
P
-làđiệntrở rò củachất cách điệnvàvỏ bọc.
R
L
, R
S
-làđiệntrở rò củachất cách điện
C - là tụđiệnlýtưởng
FEE1-PTIT Lecture 2 31
2.6 Phân loạitụđiện
-Tụđiệncótrị sốđiện dung cốđịnh
-Tụđiệncótrị sốđiện dung thay đổi được.
a. Tụđiệncótrị sốđiện dung cốđịnh:
+ Tụ giấy: chất điện môi là giấy, thường có trị sốđiện dung khoảng từ
500 pF đến 50 μF và điệnáplàmviệc đến 600 Vdc. Tụ giấycógiá
thành rẻ nhất so với các loạitụ có cùng trị sốđiện dung.
Ưu điểm: kích thướcnhỏ, điện dung lớn.
Nhược điểm
: Tổnhaođiện môi lớn, TCC lớn.
+ Tụ màng chấtdẻo: chất điệnmôilàchấtdẻo, có điệntrở cách điệnlớn

hơn 100000 MΩ. Điệnáplàmviệc cao khoảng 600V. Dung sai tiêu
chuẩncủatụ là ± 2,5%; hệ số nhiệttừ 60 đến 150 ppm/
0
C
Tụ màng chấtdẻonhỏ hơntụ giấynhưng đắthơn. Giá trịđiện dung của
tụ tiêu chuẩnnằm trong khoảng từ 5 pF đến 0,47 μF.
FEE1-PTIT Lecture 2 32
2.6 Phân loạitụđiện
+ Tụ mi ca: chất điệnmôilàmi ca, tụ mi ca tiêu chuẩncógiátrịđiện dung
khoảng từ 1 pF đến0,1 μF và điệnáplàmviệc cao đến 3500V tuỳ.
Nhược điểm
: giá thành củatụ cao.
Ưu điểm
:Tổnhaođiện môi nhỏ, Điệntrở cách điệnrất cao, chịu được nhiệt độ
cao.
+ Tụ gốm
: chất điệnmôilàgốm. Màng kim loại đượclắng đọng trên mỗimặt
củamột đĩagốmmỏng và dây dẫnnốitớimàngkimloại. Tấtcảđượcbọc
trong mộtvỏ chấtdẻo.
Giá trịđiện dung củatụ gốm tiêu chuẩn khoảng từ 1 pF đến0,1 μF, với điệnáp
làm việcmộtchiều đến 1000 Vdc
Đặc điểmcủatụ
gốmlàkíchthướcnhỏ, điện dung lớn, có tính ổn định rấttốt, có
thể làm việc lâu dài mà không lão hoá.
+ Tụ dầu:
chất điệnmôilàdầu
Tụ dầucóđiện dung lớn, chịu được điệnápcao
Có tính năng cách điệntốt, có thể chế tạothànhtụ cao áp.
Kếtcấu đơngiản, dễ sảnxuất.
20/116

FEE1-PTIT Lecture 2 33
2.6 Phân loạitụđiện
+ Tụđiệngiải nhôm: Cấutrúccơ bảnlàgiống tụ giấy. Hai lá nhôm
mỏng làm hai bảncực đặt cách nhau bằng lớpvảimỏng đượctẩmchất
điện phân (dung dịch điện phân), sau đó đượcquấnlại và cho vào trong
mộtkhốitrụ bằng nhôm để bảovệ.
Các tụđiệngiải nhôm thông dụng thường làm việcvới điệnápmột
chiềulớnhơn 400 Vdc, trong trường hợp này,
điện dung không quá
100 μF. Điệnáplàmviệcthấp và dòng rò tương đốilớn
+Tụ tantan
: (chất điệngiải Tantan) Đây là mộtloạitụđiệngiải, Bột
tantan đượccôđặc thành dạng hình trụ, sau đó đượcnhấnchìmvào
mộthộpchứachất điện phân. Dung dịch điện phân sẽ thấm vào chất
tantan. Khi đặtmột điệnápmộtchiều lên hai chân tụ thì mộtlớpoxit
mỏng đượctạothànhở vùng tiếp xúc củachất điệ
n phân và tantan.
Tụ tantan có điệnáplàmviệclênđến 630 Vdc nhưng giá trịđiện dung
chỉ khoảng 3,5 μF.
FEE1-PTIT Lecture 2 34
2.6 Phân loạitụđiện
b. Tụđiệncótrị sốđiện dung thay đổi
+ Loại đadụng còn gọilàtụ xoay: Tụ xoay được dùng làm tụđiềuchỉnh
thu sóng trong các máy thu thanh, v.v Tụ xoay có thể có 1 ngănhoặc
nhiềungăn. Mỗingăn có các lá động xen kẽ, đốinhauvới các lá tĩnh
(lá giữ cốđịnh) chế tạotừ nhôm. Chất điệnmôicóthể là không khí, mi
ca, màng chấtdẻo, gốm, v.v
+ Tụ vi điềuchỉnh (thường g
ọitắt là Trimcap), có nhiềukiểu. Chất điện
môi cũng dùng nhiềuloạinhư không khí, màng chấtdẻo, thuỷ tinh hình

ống Trong các loại Trimcap chuyên dùng, thường gặpnhấtlàloại
chất điện môi gốm. Để thay đổitrị sốđiện dung ta thay đổivị trí giữa
hai lá động và lá tĩnh. Khoảng điềuchỉnh củatụ từ 1,5 pF đến3 pF,
hoặctừ 7 pF đến 45 pF và từ 20 pF đến 120 pF tuỳ theo h
ệ số nhiệtcần
thiết.
FEE1-PTIT Lecture 2 35
Ứng dụng
+ Tụ không cho dòng điệnmộtchiều qua nhưng lạidẫn dòng điện xoay
chiều, nên tụ thường dùng để cho qua tín hiệu xoay chiều đồng thờivẫn
ngăn cách được dòng mộtchiềugiữamạch này vớimạch khác, gọilà
tụ liên lạc.
+ Tụ dùng để triệtbỏ tín hiệu không cầnthiếttừ một điểmtrênmạch
xuống đất (ví dụ như tạp âm), g
ọilàtụ thoát.
+ Tụ dùng làm phầntử dung kháng trong các mạch cộng hưởng LC gọilà
tụ cộng hưởng.
+ Tụ dùng trong mạch lọcgọilàtụ lọc. Tụ dùng trong các mạch chia dải
tầnlàmviệc, tụ cộng hưởng v.v Tụ dùng cho mục đích này thuộc
nhóm chính xác.
+ Các tụ trong nhóm đadụng dùng để liên lạc, lọc nguồn điện, thoát tín
hiệu ngoài ra tụ còn dùng để trữ năng lượ
ng, định thời
+ Do có tính nạp điện và phóng điện, tụ dùng để tạomạch định giờ, mạch
phát sóng răng cưa, mạch vi phân và tích phân.
FEE1-PTIT Lecture 2 36
Mộtsố hình ảnh củaTụđiện
Tụ hoá (Electrolytic Capacitors)
Tụ Tantan (Tantalum Capacitors)
21/116

FEE1-PTIT Lecture 2 37
Mộtsố hình ảnh củaTụđiện
Tụ gốm ( Ceramic Capacitors ) Tụ gốmnhiềutầng (Multilayer
Ceramic Capacitors )
Tụ film nhựa (Polystyrene
Film Capacitors)
FEE1-PTIT Lecture 2 38
Mộtsố hình ảnh củaTụđiện
Tụ Mica
Biến dung
FEE1-PTIT Lecture 2 39
Mộtsố hình ảnh củaTụđiện
Capacitors: SDM ceramic
at top left; SMD tantalum
at bottom left; through-
hole tantalum at top right;
through-hole electrolytic
at bottom right. Major
scale divisions are cm.
Surface mount technology (SMT)
FEE1-PTIT Lecture 2 40
Mộtsố hình ảnh củaTụđiện
Various types of capacitors.
tantalum
capacitor
Polypropylene
Capacitor
High
Voltage/power
Capacitors

Polyester
capacitor
Multilayer Chip
Ceramic Capacitor
Motor Running &
Start Capacitors
Variable
Capacitor
Tuning/Air
Variable
Capacitor
22/116
FEE1-PTIT Lecture 2 41
3. Cuộncảm(Inductor)
3.1. Định nghĩa
3.2 Ký hiệucủacuộn dây.
3.3 Các tham số kỹ thuật đặctrưng củacuộndây
3.4 Cách ghi và đọcthamsố trên cuộndây
3.5. Mạch tương đương
3.6. Phân loại
FEE1-PTIT Lecture 2 42
3.1 Định nghĩa
-Cuộncảmlàphầntử sinh ra hiệntượng tự cảm khi dòng điệnchạy
qua nó biến thiên. Khi dòng điện qua cuộncảmbiến thiên sẽ tạoratừ
thông thay đổivàmộtsức điệntừđượccảm ứng ngay trong cuộncảm
hoặccóthể cảm ứng mộtsức điệntừ sang cuộncảmkề cậnvới nó.
-Mức độ cảm ứng trong mỗ
itrường hợpphụ thuộcvàođộ tự cảmcủa
cuộncảmhoặcsự hỗ cảmgiữa hai cuộncảm. Các cuộncảm đượccấu
trúc để có giá trịđộcảm ứng xác định.

-Cuộncảmcũng có thểđấunốitiếphoặc song song. Ngay cả một
đoạndâydẫnngắnnhấtcũng có sự cảm ứng.
FEE1-PTIT Lecture 2 43
Ký hiệucủacuộncảm
L
Cuộn dây lõi Ferit
L
Cuộndâylõisắttừ
L
Cuộn dây lõi không khí
FEE1-PTIT Lecture 2 44
3.2. Các tham số kỹ thuật đặctrưng củacuộncảm
- Độ tự cảm(L)
- Hệ số phẩmchấtcủacuộncảm(Q)
- Tầnsố làm việcgiớihạn(f
g.h.
)
23/116
FEE1-PTIT Lecture 2 45
a. Độ tự cảm(L)
Trong đó: S - là tiếtdiệncủacuộndây (m
2
)
N - là số vòng dây
l - là chiềudàicủacuộndây(m)
μ - độ từ thẩmtuyệt đốicủavậtliệu lõi (H/ m)
μ = μ
r
. μ
0

- Đơnvịđo: μH, mH, H…
- Độ từ thẩmtuyệt đốicủamộtsố loạivậtliệu
Chân không: 4π x 10
-7
H/m Ferrite T38 1.26x10
-2
H/m
Không khí: 1.257x10
-6
H/m Ferrite U M33 9.42x10
-4
H/m
Nickel 7.54x10
-4
H/m Iron 6.28x10
-3
H/m
Silicon GO steel 5.03x10
-2
H/m supermalloy 1.26 H/m
l
S
NL
2
μ
=
FEE1-PTIT Lecture 2 46
b. Hệ số phẩmchấtcủacuộncảm(Q)
- Dung sai của độ tự cảm: Đây là tham số chỉđộchính xác của độ từ
cảmthựctế so vớitrị số danh định của nó. Dung sai được tính theo

công thức:
-Mộtcuộncảmlýtưởng không có tổn hao khi có dòng điệnchạy qua,
thựctế luôn tổnhaođó là công suất điệntổnhaođể làm nóng cuộndây.
Tổn hao này đượcbiểuthị bởimột điệntrở t
ổnhaoR
S
.
- Để đánh giá chấtlượng củacuổncảm dùng Hệ số phẩmchấtQ của
cuộncảm: (Cuộncảmtổnhaonhỏ dùng sơđồtương đương nốitiếp,
cuộncảmtổnhaolớn dùng sơđồtương đương song song.
SS
L
th
pk
nt
R
L
R
X
P
P
D
Q
ω
====
1
LR
S
%100.
.

dd
ddtt
L
LL −
L
R
X
R
P
P
D
Q
p
L
P
th
pk
ω
====
1
//
L
R
p
FEE1-PTIT Lecture 2 47
c. Tầnsố làm việcgiớihạn(f
g.h.
)
- Khi tầnsố làm việcnhỏ bỏ qua điện dung phân tán giữa các vòng dây

củacuộncảm, nhưng khi làm việc ở tầnsố cao điện dung này là đáng
kể.
-Do đó ở tầnsốđủcao cuộncảmtrở thành mộtmạch cộng hưởng song
song. Tầnsố cộng hưởng củamạch cộng hưởng song song này gọilà
tầnsố cộng hưởng riêng củacuộndâyf
0
.
-Nếucuộndâylàmviệc ở tầnsố cao hơntầnsố cộng hưởng riêng này
thì cuộn dây mang dung tính nhiềuhơn. Do đótầnsố làm việc cao nhất
củacuộndâyphảithấphơntầnsố cộng hưởng riêng của nó.
LC
fff
ghlv
π
2
1
0max
==<
FEE1-PTIT Lecture 2 48
3.4 Cách ghi và đọcthamsố trên cuộncảm
- Ghi trựctiếp: cách ghi đầy đủ các tham sốđộtự cảm L, dung sai, loại
lõi cuộncảm… Cách này chỉ dùng cho các loạicuộncảmcókíchthước
lớn.
- Cách ghi gián tiếp theo qui ước :
+ Ghi quy ướctheomầu: Dùng cho các cuộncảmnhỏ
Vòng màu 1: chỉ số có nghĩathứ nhấthoặcchấmthập phân
Vòng màu 2: chỉ số có nghĩathứ hai hoặcchấmthập phân
Vòng màu 3: chỉ số 0 cần thêm vào, đơnvịđolàμH
Vòng màu 4: ch
ỉ dung sai %.

1,2,3,4
24/116
FEE1-PTIT Lecture 2 49
3.4 Cách ghi và đọcthamsố trên cuộncảm
Màu Giá trị củacácsố Dung sai
Đen
Nâu
Đỏ
Cam
Vàng
Xanh lá cây
Xanh lam
Tím
Xám
Trắng
Bạch kim
Vàng kim
Không vạch màu
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
Chấmthậpphân

-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
10%
5%
20%
Bảng mã mầu dùng cho các cuộncảm
FEE1-PTIT Lecture 2 50
3.5 Phân loạivàứng dụng
-Dựatheoứng dụng:
+ Cuộncộng hưởng –cuộncảm dùng trong các mạch cộng hưởng LC.
+ Cuộnlọc –cuộncảm dùng trong các bộ lọcmộtchiều.
+ Cuộnchặn dùng để ngăncản dòng cao tần, v.v
- Dựa vào loại lõi củacuộncảm:
+ Cuộn dây lõi không khí: Loạicuộn dây không lõi hoặccuốntrêncác
cốt không từ tính, thường dùng là các cuộncộng hưởng làm việc ở tần
số cao và siêu cao. Các yêu cầu chính củacuộn dây không lõi là:
- Điệncảmphải ổn định ở tầnsố làm việc.
-Hệ số phẩmchất cao ở tầnsố làm việc.
- Điện dung riêng nhỏ.
-Hệ số nhiệtcủa điệncảmthấp.
-Bềnchắc, kích thướcvàgiáthànhphảihợplý.

FEE1-PTIT Lecture 2 51
3.5 Phân loạivàứng dụng
+ Cuộncảm lõi sắtbụi: Dùng bộtsắt nguyên chấttrộnvớichấtdínhkết
không từ tính là lõi cuộncảm, thường dùng ở tầnsố cao và trung tần.
Cuộndâylõisắtbụicótổnthấtthấp, đặcbiệtlàtổnthất do dòng điện
xoáy ngược, và độ từ thẩmthấphơnnhiềuso vớiloại lõi sắttừ.
+ Cuộncảm lõi Ferit : thường là các cuộncả
mlàmviệc ở tầnsố cao và
trung tần. Lõi Ferit có nhiềuhìnhdạng khác nhau như: thanh, ống, hình
chữ E, chữ C, hình xuyến, hình nồi, hạt đậu,v.v Dùng lõi hình xuyến
dễ tạo điệncảm cao, tuy vậylạidễ bị bão hòa từ khi có thành phầnmột
chiều.
+ Cuộncảm lõi sắttừ: Lõi củacuộncảmthường hợpchấtsắt - silic,
hoặcsắt- niken …. Đây là các cuộncảmlàmviệc ở
tầnsố thấp. Dùng
dây đồng đã được tráng men cách điệnquấn thành nhiềulớp có cách
điệngiữa các lớpvàđượctẩmchống ẩm.
FEE1-PTIT Lecture 2 52
SMD Wound Chip
Inductor
Ferrite Rod Inductor
Roller inductor for
FM diplexer
DC filter
choke
Inductor
3.6 Mộtsố hình ảnh củacuộncảm
Spiral inductor with N=1.5
turns, W=20 μm, S=10 μm
and R

in
=100 μm
(area=0.14 mm
2
).
(called On-chip inductor)
25/116