Báo cáo tụ điện vật liệu điện tử

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (402.29 KB, 16 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

<b>KHOA ĐI쨃⌀N TƯ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<i><b>Hà Nam, tháng 5 năm 2023</b></i>

<b>MỤC LỤC</b>

<b>I.LÝ DO CHỌN Đ쨃II.GIỚI THI쨃⌀U CHUNG Đ쨃III.L䤃⌀CH S唃ऀA TỤ ĐI쨃⌀N...4</b>

<b>IV.B䄃ऀNG PHÂN CÔNG...5</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>A: PHẦN MỞ ĐẦU</b>

Tụ điện theo đúng tên gọi chính là linh kiện có chức năng tích tụ n ăng lượng điện,

là 1 trong số 5 linh kiện quan trọng của thiết bị điện tử. Tụ điện k hông thể thiếu

trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn các tín hi ệu xoay chiều.

Chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong các mạch định thời bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một khoảng thời gian nhất định. Đồngthời tụ điện cũng được sử dụng trong các nguồn điện với chức năng làm giảm

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

độ gợn sóng của nguồn trong các nguồn xoay chiều, hay trong các mạch lọc bởi chức năng của tụ nói một cách đơn giản đó là tụ ngắn mạch (cho dòng điện đi qu a) đối với dòng điện xoay chiều và hở mạch đối với dòng điện một chiều. Hiểu được cấu tạo và ứng dụng của tụ điện trong khoa học kĩ thuật là điều rất cần thiết.

<b>II. GIỚI THI쨃⌀U CHUNG Đ쨃</b>

<b>T甃⌀ đi⌀n chính l愃linh ki⌀n đi⌀n tử phऀ biĀn v愃ứng d甃⌀ng rộng rãi đời sĀng, trongnhit甃⌀ đi⌀n? Hôm nay nh漃Ām 1 sẽ cùngc愃Āc b愃⌀n tìm hiểu một sĀ thơng tin</b>

<b>cơ b愃ऀn như kh愃Āi ni⌀m, cĀu t愃⌀o, đặc điểm v愃t甃⌀ đi⌀n nhé! </b>

Vào tháng 10 năm 1745, nhà vật lý

Kleist ở Pomerania, nước Đức, phát hiện ra điện tích có thể được lưu trữ bằng cách nối máy phát tĩnh điện cao áp với một đoạn dây qua một bình thủy tinh chứa nước. Tay của Von Kleist và nước đóng vai trị là chất dẫn điện, và bình

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

thủy tinh là chất cách điện (mặc dù các chi tiết ở thời điểm đó được xác nhận là miêu tả chưa đúng). Von Kleist phát hiện thấy khi chạm tay vào dây dẫn thì phát ra một tia lửa điện lớn và sau đó ơng cảm thấy rất đau, đau hơn cả khi chạm tay vào máy phát tĩnh điện. Sau đó một năm, nhà vật lý người Hà Lan Pieter van Musschenbroek làm việc tại đại học Leiden, phát minh ra một bình tích điện tương tự, được đặt tên là bình Leyden.

Sau đó Daniel Gralath là người đầu tiên kết hợp nhiều bình tích điện song song với nhau thành một quả "pin" để tăng dung lượng lưu trữ. Benjamin Franklin điều tra chiếc bình Leyden và đi đến kết luận rằng điện tích đã được lưu trữ trên chiếc bình thủy tinh, không phải ở trong nước như những người khác đã giả định. Từ đó, thuật ngữ "battery" hay Tiếng Việt gọi là "pin" được thơng qua. Sau đó, nước được thay bằng các dung dịch hóa điện, bên trong và bên ngồi bình Layden được phủ bằng lá kim loại. Để lại một khoảng trống ở miệng để tránh tia lửa điện giữa các lá. Bình layden là bình tích điện đầu tiên có điện dung khoảng 1,11 nF (nano Farad).

<b>B愃ऀng phân công vi⌀c</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

-Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động, là một hệ hai vật dẫn và ngăn cách nhau bởi một lớp cách điện, có khả năng phóng nạp điện tích. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

-Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện. Hay tích tụ điện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường. 2 bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

(dielectric) – là những chất không dẫn điện như: Giấy, giấy tẩm hố chất, gốm, mica…

Có nhiều loại tụ điện khác nhau và nó được phân loại dựa trên cấu tạo của tụ điện.

- Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho phép dòng điện xoay chiều đi qua. Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Người ta coi tụ điện là một ắc quy mini bởi khả năng lưu trữ năng lượng điện. Tuy nhiên, cấu tạo của tụ điện cũng như nguyên lý làm việc của tụ điện với Ắc quy hoàn toàn khác nhau.

-Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hồn tồn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó khơng thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một ưu thế của nó so với ắc qui. Đơn vị của tụ điện là Fara.

- Cách quy đổi 1 Fara: 1F = F = nF =pF

- Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Từ hai bản cực nối với hai dây dẫn ra ngoài làm hai cân tụ, toàn bộ đạt trong v漃ऀ bảo vệ.

- Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hoá 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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọi tương ứng. Ví dụ như nếu như lớp cách điện là khơng khí ta có

tụ khơng khí, là giấy ta có tụ giấy, cịn là gốm ta có tụ gốm và nếu là lớp hóa chất thì cho ta tụ hóa.

ký hiệu của tụ điện

- Tụ điện cho biết khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc qui và ưu điểm lớn nhất của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng.

- Cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nh漃ऀ. Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện. - Do nguyên lý hoạt động của tụ điện là khả năng nạp, xả

thông minh, ngăn điện áp một chiều, cho điện áp xoay chiều lưu thơng giúp truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế.

- Có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại b漃ऀ pha âm.

- Tụ điện có thể xây dựng các bộ nhớ kỹ thuật số động cho các máy tính nhị phân sử dụng các ống điện tử, trong các chế tạo đặc biệt về vấn đề quân sự, ứng dụng của tụ điện dùng trong các máy phát điện, thí nghiệm vật lý, rada, vũ khí hạt nhân...

Lọc điện nguồn

- Hầu hết tụ hóa là tụ điện phân cực, tức là nó có cực xác định. Khi đấu nối phải đúng cực âm - dương.

- Thường trên tụ có kích thước đủ lớn thì cực âm phân biệt bằng dấu - trên vạch màu sáng dọc theo thân tụ, khi tụ mới chưa cắt chân thì chân dài hơn sẽ là cực dương.

- Các tụ cỡ nh漃ऀ, tụ dành cho hàn dán SMD thì đánh dấu + ở cực dương để đảm bảo tính rõ ràng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

- Trị số của tụ phân cực vào khoảng 0,47μF - 4.700μF, thường dùng trong các mạch tần số làm việc thấp, dùng lọc nguồn.

gốm, tụ mica,... Các tụ có trị số điện dung nh漃ऀ hơn 1 μF

thường được sử dụng trong các mạch điện tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu. Các tụ cỡ lớn, từ một vài μF đến cỡ Fara thì dùng trong điện dân dụng (tụ quạt, mô tơ,...) hay dàn tụ bù pha cho lưới điện.

Tụ khơng phân cực

- Đó là các tụ có mật độ năng lượng cực cao (supercapacitor) như Tụ điện Li ion (tụ LIC), là tụ phân cực và dùng cho tích điện một chiều. Chúng có thể trữ điện năng cho vài tháng, cấp nguồn thay các pin lưu dữ liệu trong các máy điện tử.

- Khả năng phóng nạp nhanh và chứa nhiều năng lượng hứa hẹn ứng dụng tụ này trong giao thông để khai thác lại năng

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

lượng hãm phanh (thắng), cung cấp năng lượng đỉnh đột xuất cho ô tô điện, tàu điện, tàu hoả nhanh,..

Tụ Li ion LIC 200F cho mạch in

- Tụ điện có trị số biến đổi, hay còn gọi tụ xoay (cách gọi theo cấu tạo), là tụ có thể thay đổi giá trị điện dung. Tụ này thường được sử dụng trong kỹ thuật Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài (kênh tần số).

Tụ xoay

<b>III. Công thức đi⌀n dung1. C愃Āc cơng thức chung</b>

- Điện dung

Vật thể nói chung đều có khả năng tích điện, và khả năng này đặc trưng bởi điện dung C, xác định tổng quát qua điện lượng theo biểu thức:

Trong đó:

<small></small> C: điện dung, có đơn vị là farad;

<small></small> Q: điện lượng, có đơn vị là coulomb, là độ lớn điện tích được tích tụ ở vật thể;

<small></small> U: điện áp, có đơn vị là vơn, là điện áp ở vật thể khi tích điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Điện Dung Của Tụ Điện

Trong tụ điện thì điện dung phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo cơng thức:

Trong đó:

 C: điện dung, có đơn vị là farad [F];

 : Là hằng số điện mơi hay cịn gọi là điện thẩm tương đối (so với chân không) của lớp cách điện;

 : Là hằng số điện thẩm ( ; );

 d: là chiều dày của lớp cách điện;  S: là diện tích bản cực của tụ điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- Ghi bằng số và chữ: Chữ K, Z, J, a ứng với đơn vị pF; chữ n, H ứng với đơn vị nF chữ M, m ứng với đơn vị UF. Vị trí của chữ thể hiện chữ số thập phân, giá trị của số thể hiện giá trị tụ điện.

- Ghi bằng các con số không kèm theo chữ:

+ Nếu các con số kèm theo dấu chấm hay phẩy thì đơn vị là “F, vị trí dấu phẩy (dấu chấm) thể hiện chữ số thập phân

+ Nếu các con số khơng kèm theo dấu thì đơn vị là pF và con số cuối cùng biểu thị số luỹ thừa của 10. Đặc biệt số cuối cùng là số

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Cách hiểu ký tự này như sau:

Ký hiệu đầu tiên: thể hiện nhiệt độ tối thiểu. Trong đó, Z = 10ºC, Y = -30ºC, X = -55ºC.

Ký hiệu thứ hai: thể hiện nhiệt độ tối đa. Trong đó, 2 = 45ºC, 4 = 65ºC, 5 = 85ºC, 6=105ºC, 7 = 125ºC.

Ký hiệu thứ ba: thể hiện sự thay đổi về điện tích dung trong phạm vi nhiệt độ này. Khoảng dao động sẽ từ chính xác nhất, là A = ± 1.0%, đến độ chính xác thấp nhất của tụ là V = +22.0% / - 82%. R là một trong những ký hiệu phổ biến với R= ± 15%

<b>c, Gi愃ऀi thích c愃Āc mã đi⌀n 愃Āp c甃ऀa t甃⌀ đi⌀n</b>

Biểu đồ điện áp EIA có danh sách đầy đủ của các mã điện áp. Nhưng bạn không cần nhất thiết phải dùng đến bảng điện áp này. Hầu hết các tụ điện dùng các mã phổ biến dưới đây cho điện áp tối đa. ( Lưu ý: các giá trị này chỉ dành cho tụ điện 1 chiều).

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Mã chữ cái là chữ viết tắt của một trong những giá trị phổ biến ở

Ví dụ : 2A638J là có điện áp là 100v và ddiejn dung là 63 x5% pF

Khi tụ điện được biểu diễn theo các vạch màu thì giá trị các vạch màu cũng giống như điện trở, đơn vị tính của nó là pF.

Ví dụ: Vàng tím đ漃ऀ nhũ vàng: 47.10 pF 5%

Riêng đối với tụ phân cực thì cực tính được ghi trên thân tụ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

- Nhóm đã tìm hiểu và hồn thành được bài báo cáo một cách đầy đủ, đúng thời hạn và chỉnh chu nhất.

- Hiểu hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tụ điện

- Biết thêm được nhiều loại tụ

- Tìm hiểu thêm được nhiều ứng dụng của tụ điện trong ngành học

- Giáo Trình Linh Kiện Điện Tử