nguyên cứu thi công một số mô đun linh kiện tử cơ bản phục vụ cho giảng dạy

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (9.64 MB, 109 trang )

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

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD: ThS LÊ QUANG VŨSVTH: NGUYỄN HOÀNG OANH NGUYỄN THIỆN HIẾU

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU, THI CÔNG MỘT SỐ MÔ-ĐUN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN PHỤC VỤ

CHO GIẢNG DẠY

GVHD: ThS. LÊ QUANG VŨ SVTH: NGUYỄN HOÀNG ANH MSSV: 19145339

SVTH: NGUYỄN THIỆN HIẾU MSSV: 19145115

KHÓA: 2019-2023

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2024

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

SVTH: NGUYỄN THIỆN HIẾU MSSV: 19145115

KHÓA: 2019-2023

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2024

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

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

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

iii

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

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

LỜI CẢM ƠN

Nhóm em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã dạy dỗ và hướng dẫn trong suốt 4 năm học vừa qua. Đặc biệt, nhóm em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lê Quang Vũ là người truyền cảm hứng học điện ô tô và truyền đạt cho chúng em những nền tảng kiến thức vững chắc, thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo kịp thời, tạo điều kiện, động viên và giúp đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để vượt qua khó khăn trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thi công các mô đun linh kiện điện tử cơ bản phục vụ cho giảng dạy”.

“Đồ án tốt nghiệp” này đã giúp chúng em có thêm nhiều tự tin và gắn bó hơn với ngành mình học. Một lần nữa chúng em cảm ơn thầy Lê Quang Vũ đã giúp chúng em hình thành ý tưởng về các mô đun linh kiện điện tử cơ bản và xây dựng mơ hình dựa trên nền tảng kiến thức vững chắc đã học.

Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực, nhưng do kiến thức hạn chế cũng như thời gian nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được khơng tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của q thầy cơ, bạn bè để hồn thiện đề tài nghiên cứu được tốt hơn.

Xin kính chúc quý thầy cô sức khoẻ, hạnh phúc và thành cơng trong sự nghiệp trồng người vinh quang.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 01 năm 2024

Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Hoàng Anh Nguyễn Thiện Hiếu

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

TÓM TẮT

Hiện nay với sự phát triển tồn cầu hóa của ngành ơ tơ nhất là ô tô điện, nhu cầu tiền hiểu về điện và các mạch điện tử ngày càng cao để đáp ứng nhu cầu này chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thi công các mô đun linh kiện điện tử cơ bản phục vụ cho giảng dạy” giúp sinh viên và người nghiên cứu có nền tảng kiến thức về linh kiện điện tử để nghiên cứu sâu về lĩnh vực ô tô điện.

Đề tài đưa ra cơ sở lý thuyết và mơ hình thực tế phục vụ cho giảng dạy. Nội dung

của đề tài được thể hiện qua các phần như sau:

Chương 1: Tổng quan về mơ hình điện tử cơ bản Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Thiết kế, thi công một số mô đun linh kiện điện tử Chương 4: Quy trình thực hiện các bài thực hành

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

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

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ... 1

1.4 Nhiệm vụ của đề tài ... 1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 2

2.1 Điện trở và cầu phân áp sử dụng điện trở ... 2

2.1.1 Điện trở ... 2

2.1.2 Mạch cầu phân áp sử dụng điện trở ... 3

2.2 Nhiệt điện trở và cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở ... 4

2.2.1 Nhiệt điện trở ... 4

2.2.2 Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở ... 5

2.3 Quang trở và cầu phân áp sử dụng quang trở ... 6

2.3.1 Quang trở ... 6

2.3.2 Cầu phân áp sử dụng quang trở... 8

2.4 Biến trở ... 9

2.4.1 Khái niệm của biến trở ... 9

2.4.2 Ký hiệu và cấu tạo của biến trở ... 9

2.4.3 Phân loại biến trở ... 9

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

2.4.4 Nguyên lý hoạt động của biến trở ... 9

2.4.5 Sơ đồ mạch điện của biến trở ... 10

2.8.2 Cấu tạo của IC 555 ... 47

2.8.3 Chức năng hoạt động của IC 555 ... 47

2.8.4 Các chế độ hoạt động của IC555 ... 48

2.8.5 Nguyên lý hoạt động của IC 555 ... 55

2.8.6 Ứng dụng của IC 555 ... 58

2.9 Mạch LOGIC ... 59

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

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, THI CÔNG MỘT SỐ MÔ ĐUN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ... 62

3.1 Quy trình thiết kế mơ hình ... 62

3.2 Thiết kế phần mềm ... 62

3.2.1 Thiết kế trên phần mềm Autodesk Inventor ... 62

3.2.2 Thiết kế mạch trên phần mềm Proteus ... 65

3.3 Thi công phần cứng ... 66

3.3.1 Thiết kế mạch in PCB ... 66

3.3.2 Thi công khung mơ hình ... 67

3.3.3 Thi cơng hộp mơ đun ... 68

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THỰC HIỆN CÁC BÀI THỰC HÀNH ... 72

4.1 Dụng cụ thực hiện ... 72

4.2 Module Diode – Voltage Divider ... 72

4.2.1 Mạch Diode chỉnh lưu thường và led diode ... 72

4.2.2 Mạch diode quang và diode zener ... 73

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

4.3.4 Transistor JFET kênh P ... 77

4.3.5 Transistor MOSFET kênh N ... 78

4.3.4 Transistor MOSFET kênh P ... 79

4.4 Mô đun Opamp ... 80

4.4.1 Mạch Opamp So sánh dùng điện trở ... 80

4.4.2 Mạch Opamp So sánh dùng quang trở ... 81

4.5 Mạch Opamp So sánh khuếch đại vi sai có phân áp ngõ vào ... 81

4.6 Mô đun IC định thời 555 ... 82

4.6.1 Chế độ lưỡng ổn – Bistable Mode ... 82

4.6.2 Chế độ phi ổn - Astable Mode ... 82

4.6.3 Chế độ đơn ổn – Monostable Mode ... 83

4.7 Mô đun Logic Gates ... 83

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

Hình 2.1 Ký hiệu của điện trở ... 2

Hình 2.2 Cấu tạo của điện trở ... 2

Hình 2.3 Sơ đồ mạch phân áp điện trở ... 4

Hình 2.4 Ký hiệu nhiệt điện trở dương và âm ... 5

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp nhiệt điện trở ... 6

Hình 2.6 Ký hiệu của quang trở ... 7

Hình 2.7 Ký hiệu của quang trở ... 7

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng quang trở ... 8

Hình 2.9 Ký hiệu của biến trở ... 9

Hình 2.10 Sơ đồ mạch biến trở ... 10

Hình 2.11 Diode chỉnh lưu thường ... 11

Hình 2.12 Ký hiệu của Diode ... 11

Hình 2.13 Cấu tạo của Diode ... 11

Hình 2.14 Diode phân cực và Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode ... 12

Hình 2.15 Diode phân cực ngược ... 13

Hình 2.16 Diode phân cực thuận ... 14

Hình 2.17 Diode phân cực ngược ... 14

Hình 2.18 Ký hiệu Diode Zenner ... 15

Hình 2.19 Cấu tạo của Diode Zener ... 15

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của Diode Zener ... 16

Hình 2.21 Sơ đồ mạch điện Diode Zener ... 16

Hình 2.22 Đường đặc tuyến I-V của Diode Zener ... 17

Hình 2.23 Đường đặc tuyến của diode zener ... 17

Hình 2.24 Ký hiệu led diode ... 18

Hình 2.25 Sơ đồ mạch Diode phân cực thuận ... 18

Hình 2.26 Cấu tạo của Diode quang ... 19

Hình 2.27 Ký hiệu photodiode ... 19

Hình 2.28 Nguyên lý hoạt động của Diode quang ... 20

Hình 2.29 Diode quang khi được chiếu sáng ... 20

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình 2.41 Transistor khuếch đại ... 28

Hình 2.42 JFET kênh N và kênh P ... 29

Hình 2.43 Sơ đồ mạch nguyên lý của transistor JFET ... 29

Hình 2.44 Đặc điểm hoạt động của JFET ... 30

Hình 2.45 Đặc tuyến truyền đạt của JFET ... 31

Hình 2.46 Đồ thị của JFET ... 31

Hình 2.47 Kí hiệu của JFET ... 32

Hình 2.48 Cấu tạo Mosfet ... 32

Hình 2.49 Sự hình thành kênh dẫn của MOSFET loại P ... 33

Hình 2.50 Mosfet kênh N và Mosfet kênh P ... 34

Hình 2.51 Đặc tính của E-MOSFET ... 34

Hình 2.52 Đặc tính của E-MOSFET ... 35

Hình 2.53 Cấu tạo của Op-amps ... 37

Hình 2.54 Đường đặc tính truyền đạt ... 38

Hình 2.55 Nguồn cung cấp cho opamp ... 38

Hình 2.56 Sơ đồ khối Op-amp lý tưởng ... 39

Hình 2.57 Sơ đồ chân của opamp ... 39

Hình 2.58 Ký hiệu và mạch tương đương của Opamp ... 41

Hình 2.59 Đặc tuyến truyền đạt của Opamp thực tế và lý tưởng ... 41

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Hình 2.60 Mạch Opamp khuếch đại khơng đảo ... 42

Hình 2.61 Đồ thị của mạch Opamp so sánh ... 42

Hình 2.62 Mạch Opamp khuếch đại đảo ... 43

Hình 2.63 Mạch Opamp khuếch đại đảo ... 43

Hình 2.64 Sơ đồ mạch Opamp khuếch đại có phân áp ngõ vào ... 44

Hình 2.65 Đồ thị đặc tuyến của mạch Opamp khuếch đại vi sai ... 45

Hình 2.66 Mạch cảm biến bóng tối ... 46

Hình 2.67 Mạch cảm biến ánh sáng ... 46

Hình 2.68 Hình ảnh thực tế NE555P ... 46

Hình 2.69 Cấu trúc mạch bên trong NE555... 47

Hình 2.70 Sơ đồ mạch dao động đa hài phi ổn ... 49

Hình 2.71 Sơ đồ nguyên lý của chế độ đa hài phi ổn (Astable Mode) ... 50

Hình 2.72 Dạng sóng của điện áp tụ điện và ngõ ra ở chế độ phi ổn ... 51

Hình 2.73 Mạch dao động đơn ổn (Monostable Mode) ... 52

Hình 2.74 Đồ thị tín hiệu ngõ ra output khi cấp xung cạnh xuống cho trigger input mạch dao động đơn ... 53

Hình 2.75 Đồ thị quá trình nạp xả của tụ mạch dao động đơn ... 53

Hình 2.76 Sơ đồ mạch dao động lưỡng ổn ... 54

Hình 2.77 Sơ đồ cấu trúc bên trong IC555 ... 55

Hình 2.78 Sơ đồ mạch dao động đa hài 555 ... 56

Hình 2.79 Đồ thị thời gian tích điện và reset của mạch điện ... 56

Hình 2.80 Sơ đồ mạch dao động đơn ổn 555... 57

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 3. 1 Mơ đun Logic Gates ... 63

Hình 3. 2 Mơ đun IC-555 ... 64

Hình 3. 9 Ảnh lắp linh kiện và dây dẫn ... 69

Hình 3. 10 Nối dây vào mạch để hồn thành modun ... 69

Hình 3. 11 Kê mạch vào hộp Module ... 70

Hình 3. 12 Module hồn chỉnh ... 70

Hình 3. 13 Khung mơ hình hồn thiện ... 71

Hình 4. 1 Đồng hồ VOM ... 72

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

E-MOSFET Mosfet kênh cảm ứng

GND Chân nối đất hay mass

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Dựa vào tài liệu đã được học và một số tài liệu từ bên ngoài liên quan đến điện tử cơ bản, đề tài nghiên cứu một cách tổng quan nhất về các loại linh kiện điện tử, mạch điện cơ bản và tính ứng dụng của chúng, giúp hiểu cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như công dụng mà sơ đồ mang lại cho chúng ta.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài thuộc điện tử cơ bản và xây dựng mơ hình dựa trên lý thuyết đã học.

1.4 Nhiệm vụ của đề tài

Tổng quan về linh kiện điện tử cơ bản.

Nghiên cứu, thi công mô đun linh kiện điện tử cơ bản. Kết luận và kiến nghị.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Điện học là một lĩnh vực đa đạng, nó nghiên cứu về các hiện tượng liên quan đến điện tích và dịng điện. Nó bao gồm các khái niệm về điện trường, điện tích, dịng điện, điện áp và cơng suất.

2.1 Điện trở và cầu phân áp sử dụng điện trở 2.1.1 Điện trở

2.1.1.1 Khái niệm của điện trở

Điện trở là một linh kiện điện tử có hai tiếp điểm được kết nối một cách thụ động, dùng để điều chỉnh mức độ tín hiệu của mạch điện, đặc trưng cho tính chất cản trở dịng điện trong mạch. Điện trở dùng để chia điện áp hoặc kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor.

2.1.1.2 Ký hiệu và cấu tạo của điện trở

Hình 2.1 Ký hiệu của điện trở

Ký hiệu điện trở là R. Được đo bằng đơn vị Ohm.

Hình 2.2 Cấu tạo của điện trở

Điện trở có cấu tạo từ hỗn hợp carbon, một số loại làm bằng gốm hoặc sợi thủy tinh và được tráng men thủy tinh hoặc xi măng. Nó sẽ được gắn trong một lớp vỏ nhơm có thể kẹp vào bộ tản nhiệt... Ngồi ra cịn một số loại được làm bằng từ miếng kim loại, miếng

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

3 carbon…

2.1.1.3 Phân loại điện trở

Điện trở được chia làm hai loại:

- Điện trở theo công suất: điện trở thường, điện trở công suất, điệnt trở sứ, điện trở nhiệt,… - Điển trở theo chất liệu, cấu tạo: điện trở cacbon, điện trở dây quấn, điện trở bề mặt…

2.1.1.4 Nguyên lý hoạt động

Điện trở đặc trưng cho tính chất giảm lượng dòng điện chảy qua trong mạch. Theo định luật Ohm: điện áp tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện và được tính theo cơng thức: U=I.R

2.1.1.5 Ứng dụng

Được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử đặc biệt trong kỹ thuật điện tử ô tô người ta thường sử dụng điện trở than.

2.1.2 Mạch cầu phân áp sử dụng điện trở

2.1.2.1 Khái niệm cầu phân áp điện trở

Cầu phân áp điện trở là mạch biến điện áp lớn từ nguồn Vcc thành điện áp nhỏ hơn. Là mạch đơn giản mà không cần phải sử dụng transitor hay mosfet.

Công thức tính mạch phân áp như sau:

Dịng điện và điện áp đầu ra trong mạch: 𝐼 = 𝑉𝐶𝐶

𝑅1+𝑅2 (Ω); 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐼. 𝑅2(V)

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

2.1.2.2 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng điện trở

Hình 2.3 Sơ đồ mạch phân áp điện trở

2.1.2.3 Nguyên lý hoạt động cầu phân áp sử dụng điện trở

Cầu phân áp sử dụng điện áp đầu vào, mắc nối tiếp 2 hay nhiều điện trở để hạ điện áp mong muốn theo cách tính tốn riêng biệt.

2.2.1.1 Khái niệm và cấu tạo nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở là một thiết bị có điện trở phụ thuộc và chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngồi, tuy vậy nó vẫn có khả năng cản trở dịng điện trong mạch; ta thường gọi nó là một nhiệt kế điện trở.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

2.2.1.2 Ký hiệu và cấu tạo của nhiệt điện trở

Hình 2.4 Ký hiệu nhiệt điện trở dương và âm

Nhiệt điện trở có cấu tạo từ oxit kim loại được đúc thành hình hạt, đĩa hoặc hình trụ và sau đó được bao bọc bằng epoxy hoặc thủy tinh.

2.2.1.3 Phân loại nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở được chia ra làm 2 loại:

Điện trở nhiệt PTC hay còn gọi là nhiệt điện trở dương, khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng.

Điện trở nhiệt NTC hay còn gọi là điện trở nhiệt âm, khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm.

2.2.1.4 Nguyên lý hoạt động của nhiệt điện trở

Khi ta đặt một nhiệt điện trở vào trong mơi trường có nhiệt độ khác nhau sẽ làm tăng hoặc giảm giá trị điện trở bên trong và ta cũng có thể dựa vào giá trị điện trở của nó để suy ra được nhiệt độ mơi trường bên ngồi.

Nhiệt điện trở có phạm vi đo trong khoảng âm 50 đến 150 độ C. Khi nhiệt độ bên ngoài vượt quá giá trị mà nhà cung cấp đưa ra sẽ làm hỏng thiết bị.

2.2.1.5 Ứng dụng

Nhiệt điện trở thường được sử dụng trong kỹ thuật ô tô để đo nhiệt độ dầu, chất làm mát trong động cơ.

2.2.2 Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở

2.2.2.1 Khái niệm cầu phân áp nhiệt điện trở

Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở là mạch biến điện áp lớn từ nguồn 𝑉𝐶𝐶 thành điện

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

6 áp nhỏ hơn bằng cách tăng hoặc giảm nhiệt độ.

2.2.2.2 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở

Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp nhiệt điện trở

2.3.1.1 Khái niệm quang trở

Quang trở còn được gọi là điện trở quang là linh kiện điện tử nhạy cảm với ánh sáng, có điện trở phụ thuộc ánh sáng chiếu vào. Giá trị điện trở của nó giảm khi mức độ ánh sáng tăng lên và ngược lại. Nó cịn được gọi là điện trở phụ thuộc vào ánh sáng, viết tắt là LDR (Light Dependent Resistor).

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2.3.1.2 Ký hiệu và cấu tạo

Hình 2.6 Ký hiệu của quang trở

Hình 2.7 Ký hiệu của quang trở

Quang trở được cấu tạo từ vật liệu nhạy cảm với ánh sáng, bên trên được phủ một lớp cách điện với hai chân kim loại có thể dễ dàng thay đổi giá trị khi được chiếu sáng.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

2.3.1.3 Phân loại quang trở

Quang trở được phân loại thành hai loại dựa trên vật liệu được sử dụng để chế tạo ra

chúng. Có hai loại quang trở: quang trở thuần khiết và quang trở tạp chất.

2.3.1.4 Nguyên lý hoạt động của quang trở

Khi cường độ ánh sáng tăng thì số electron tự do bên trong cũng tăng lên, độ dẫn điện của vật liệu quang dẫn tăng và giảm điện trở suất của vật liệu.

2.3.1.5 Ứng dụng của quang trở

Quang trở thường được dùng làm cảm biến ánh sáng, mạch cảnh báo trộm…

2.3.2 Cầu phân áp sử dụng quang trở

2.3.2.1 Khái niệm cầu phân áp sử dụng quang trở

Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở là mạch biến điện áp lớn từ nguồn Vcc thành điện áp nhỏ hơn bằng cách thay đổi ánh sáng bên ngoài chiếu vào quang trở.

2.3.2.2 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng quang trở

Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng quang trở

2.3.2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch cầu phân áp sử dụng quang trở

Tương tự như mạch cầu phân áp điện trở, mạch cầu phân áp nhiệt quang trở sử dụng điện áp đầu vào, mắc nối tiếp một điện trở và một quang trở để hạ điện áp mong muốn theo

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

9 cách tính tốn riêng biệt.

2.3.2.4 Ứng dụng của mạch cầu phân áp sử dụng quang trở

Quang điện trở được ứng dụng khá nhiều trong cách mạch tự động đóng cắt đèn, trong camera chống trộm hay các thiết bị báo động…

2.4 Biến trở

2.4.1 Khái niệm của biến trở

Biến trở là một loại điện trở có thể thay đổi được giá trị hay trị số, mục đích để thay đổi cường độ dịng điện trong mạch một cách tùy ý.

2.4.2 Ký hiệu và cấu tạo của biến trở

Hình 2.9 Ký hiệu của biến trở

Biến trở được cấu tạo từ ba bộ phận chính:

- Một con chạy hay chân chạy. Nó có thể chạy dọc cuộn dây và làm thay đổi giá trị của trở kháng.

- Cuộn dây: được làm từ hợp kim, điện trở suất của nó lớn.

- Chân ngõ ra: Gồm có 3 chân hay là 3 cực. Các cực đều được làm hoàn toàn bằng kim loại.

2.4.3 Phân loại biến trở

Biến trở được chia làm bốn nhóm: biến trở con chạy, biến trở tay quay, biến trở than và biến trở dây cuốn.

2.4.4 Nguyên lý hoạt động của biến trở

Một biến trở thường sẽ có 3 cực. Trong đó, 2 cực sẽ được cố định ở 1 đầu của điện trở, cực còn lại di chuyển được gọi là cần gạt. Vị trí cần gạt được nằm trên dải điện trở và nó sẽ quyết định giá trị của biến trở này. Thông thường, biến trở sẽ được nối trực tiếp với các linh kiện điện tử khác ở trong một mạch điện.

Nguyên lý hoạt động của biến trở chủ yếu là dựa trên các dây dẫn được tách rời với

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

10 độ dài ngắn khác nhau. Trên biến trở có núm vặn hoặc vi mạch điều khiển, khi điều khiển núm vặn thì các mạch kín sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn, từ đó làm cho điện trở trong mạch bị thay đổi theo ý muốn.

2.4.5 Sơ đồ mạch điện của biến trở

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

2.5 Diode

2.5.1 Diode chỉnh lưu thường

2.5.1.1 Khái niệm

Hình 2.11 Diode chỉnh lưu thường

Diode thường là diode chỉ cho phép dịng điện đi theo một hướngduy nhấttừ phía P sang N mà không chạy ngược lại từ N sang P.

Diode chỉnh lưu thường có khả năng chịu được tải lớn chúng ta biết được dựa trên thông số của nhà sản xuất và có áp ngược chịu đựng được dưới 1000V.

2.5.1.2 Ký hiệu và cấu tạo của Diode chỉnh lưu thường

Hình 2.1 Ký hiệu của Diode

Hình 2.13 Cấu tạo của Diode Hình 2.12 Ký hiệu của Diode

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Diode thường

Diode thường được chế tạo các nguyên tố để dễ dàng tạo ra hai lớp bán dẫn loại P và loại N được tiếp xúc với nhau. Một cực của diode đấu với lớp P được gọi là Anode (A), cực còn lại đấu với lớp N được gọi là Cathode (K).

Tại bề mặt tiếp xúc của hai tiếp điểm P-N, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N di chuyển sang vùng bán dẫn P kết hợp vào các lỗ trống tạo thành một lớp ion không mang điện. Lớp ion này tạo thành ranh giới cách điện giữa hai chất bán dẫn được gọi là miền bão hòa.

2.5.1.3 Nguyên lý hoạt động của diode

Phân cực thuận

Khi ta đặt một điện áp bên ngoài tối thiểu 0.6V vào diode, ở cực anode được kết nối với nguồn (+) và cực cathode được kết nối với nguồn (-). Tại đây, lỗ trống có mật độ dày lên tại lớp bán dẫn loại P và tại lớp bán dẫn N mật độ electron sẽ nhiều lên. Sau đó làm vùng nghèo giữa 2 lớp bán dẫn co lại và dần mất đi. Kết quả là sẽ có một dòng electron chạy qua diode một cách trơn tru.

Điện thế ngưỡng là ngưỡng electron có thể dễ dàng đi qua. Khi điện thế nhỏ hơn điện thế ngưỡng, cường độ dòng điện sẽ tăng tỉ lệ thuận với điện áp. Khi điện thế lớn hơn điện thế ngưỡng thì cường độ dịng điện sẽ khơng tăng nữa do tồn bộ lớp tiếp giáp gần như khơng cịn.

Phân cực ngược

Hình 2.14 Diode phân cực và Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Hình 2.15 Diode phân cực ngược

Khi ta cấp (+) vào cathode và (-) vào anode.

Khi ta đảo ngược chiều nguồn cung cấp cực dương được kết nối với cathode và cực âm được kết nối với anode. Khi đó các lỗ trống sẽ bị kéo về phía cực âm, cịn các electron thì bị kéo về phía cực dương. Làm vùng nghèo mở to ra ngăn khơng cho dịng điện đi qua.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

2.5.1.4 Sơ đồ mạch điện

Hình 2.16 Diode phân cực thuận

Hình 2.17 Diode phân cực ngược

2.5.1.5 Ứng dụng về diode chỉnh lưu thường

Các diode thường được sử dụng trong các mạch giảm áp, chỉnh lưu dòng điện xoay chiều hay mạch tránh cắm nhầm cực âm dương.

2.5.2 Diode Zener

2.5.2.1 Khái niệm Diode Zener

Diode Zener còn được gọi là diode ổn áp là một linh kiện bán dẫn silicon có thể làm việc ở chế độ phân cực ngược trên vùng điện áp đánh thủng. Điện áp này còn gọi là điện áp Zener. Điện áp đánh thủng của diode zener được biết chính xác thơng qua thơng số của nhà sản xuất, tại thời điểm đánh thủng nó bắt đầu cho dịng chạy qua ở chế độ phân cực

ngược mà không làm hỏng thiết bị.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

15 Diode zener là phần tử rất quan trọng của các mạch điều chỉnh điện áp và các mạch lưu điện áp cố định trên dịng tải mặc dù có sự thay đổi lớn về điện áp cấp và điện trở tải.

2.5.2.2 Ký hiệu của Diode Zenner

Hình 2.18 Ký hiệu Diode Zenner

2.5.2.3 Cấu tạo của Diode Zenner

Diode zener có cấu tạo như diode thơng thường, tuy nhiên khu vực pha tuyến giữa hai lớp P và N được thiết kế thêm lớp 𝑆𝑖𝑂2 để có khả năng phá vỡ ngược.

Hình 2.19 Cấu tạo của Diode Zener

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

2.5.2.4 Nguyên lý hoạt động của Diode Zenner

Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của Diode Zener

Ở trường hợp mạch phân cực thuận điện áp zener thay đổi từ 0,3 đến 0,7V.

Thế nhưng, khi ở trường hợp mạch đảo ngược thì dịng rị nhỏ chạy qua. Và khi điện áp ngược tăng lên đến điện áp đánh thủng được xác định trước (Vz), dòng điện bắt đầu chạy qua diode. Dòng điện tăng ở mức tối đa sẽ được xác định bởi điện trở nối tiếp. Sau đó, nó ổn định và khơng đổi trong phạm vị rộng của điện áp ứng dụng.

2.5.2.5 Sơ đồ mạch điện

Hình 2.21 Sơ đồ mạch điện Diode Zener

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Hình 2.22 Đường đặc tuyến I-V của Diode Zener

Thiết lập công thức tính tốn trong mạch diode zener: Dịng điện đi qua điện trở 𝑅𝑠: 𝐼𝑆 = 𝐼𝐿 + 𝐼𝑍 = 𝐼𝐿𝑚𝑎𝑥 + 𝐼𝑍𝑘

Với 𝐼𝐿là dòng qua 𝑅𝐿𝐼𝑍 là dòng qua diode

Cơng suất tối đa: 𝑃𝑍 = 𝑉𝑍. 𝐼𝑍

Hình 2.23 Đường đặc tuyến của diode zener

2.5.2.6 Ứng dụng của Diode Zenner

Diode zener được sử dụng trong bộ điều chỉnh điện áp, mạch điều chỉnh quá áp hay trong các mạch cắt sóng AC…

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

2.5.3 Led Diode

2.5.3.1 Khái niệm Led Diode

Led diode hay còn gọi là diode phát sáng là một diode liên kết p-n cũng giống như diode thường. Nó phát sáng khi một dòng điện đi qua theo một chiều thuận, chúng có thể phát sáng với các màu khác nhau như đỏ, vàng và xanh lục.

2.5.3.2 Cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý hoạt động của led diode

Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống như Diode chỉnh lưu thường. Led diode có ký hiệu như sau:

Hình 2.24 Ký hiệu led diode

2.5.3.3 Sơ đồ mạch điện

Hình 2.25 Sơ đồ mạch Diode phân cực thuận

2.5.3.4 Ứng dụng của Led Diode

Led Diode được ứng dụng trong một số lĩnh vực như bộ phận hiển thị điện tử, thiết bị điện trên ơ tơ, các loại đèn trang trí, đèn quảng cáo, đèn giao thơng. Ưu điểm của nó rất

</div>