hệ thống điện động cơ ô tô 1

Điện động cơ ô tô











……… , tháng … năm …….

1
chơng 1: các vấn đề chung
1.1. các kháI niệm,quy ớc và m cơ bản :
1.1.1. Điện áp :
Là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện.
U
AB
= V
A
- V
B

Trong đó U
AB
là điện áp giữa hai điểm A,B của mạch, V
A
,V
B
là điện thế của A và B so
với gốc (điểm mát).
Đơn vị : Vôn (V)
1.1.2. Dòng điện :
Là dòng chuyển động của các hạt mang điện trong vật chất,có chiều chuyển động từ
nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp.
Ký hiệu : I
Đơn vị : Ampe (A)
1.1.3. Điện trở :
Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng tuỳ
theo vị trí của điện trở trong mạch.
Ký hiệu : R

Đơn vị : Ôm ()
1.1.4. Nguồn điện:
Là nơi chứa các dạng năng lợng khác có thể chuyển hoá thành điện năng.ở đây ta chỉ
nói đến nguồn áp.
Ký hiệu : E
Đơn vị : Vôn (V)
1.1.5. Định luật Ôm cho một đoạn mạch :
Cho một đoạn mạch có điện trở R đặt vào điện áp U.
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp đợc biểu diễn
theo định luật Ôm : I = U/R
I - dòng điện trong mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ
lệ nghịch với điện trở của toàn mạch
1.1.6. Định luật Ôm cho nhánh có nguồn :
Cho nhánh có nguồn suất điện động E và điện trở
trong R
i
.Định luật Ôm cho nhánh có nguồn là :
U = E - R
i
I
Thờng điện trở nguồn rất nhỏ
Khi mạch hở (không tải) I = 0,do đó
U = E
Khi điện trở mạch ngoài rất nhỏ so với điện trở
trong của nguồn U = 0 gọi nguồn bị ngắn mạch,lúc đó
I = E/R
i

2

Hình 1.3 : Minh hoạ mối quan hệ U-I-R-E
1.1.7. Xung :
Là tín hiệu điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian dới dạng rời rạc (gián
đoạn).Nó thay đổi một cách đột biến có quy luật hoặc không có quy luật.Xung điện có
thể là xung một chiều hoặc xoay chiều.


Hình 1.4 : Một số dạng xung cơ bản trên ôtô
1.2. Linh kiện điện và điện tử cơ bản :
1.2.1.Linh kiện thụ động :
1.2.1.1. Điện trở :
a. Khái niệm:
+ Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng
tuỳ theo vị trí của điện trở trong mạch.
+ Ký hiệu của điện trở trong mạch :


3

Hình 1.5: Ký hiệu điện trở.
+ Đơn vị của điện trở: đơn vị là (ohm),
1K = 1.000
1M = 1.000.000
b. Cách đọc giá trị điện trở.
* Giá trị điện trở đợc ghi trực tiếp.


Hình 1.6: Cách đọc giá trị điện trở.

Bảng ghi và đọc giá trị điện trở trực tiếp trên thân :
STT Mã ghi Giá trị
1 R22
0.22
2 2R2
2.2
3 47R
47
4 100R
100
5 1K0
1K
6 10K0
10K
7 1M0
1M
Bảng 1.1 : Cách ghi và đọc giá trị điện trở
* Giá trị điện trở đợc sơn bằng mã màu.
Tuỳ theo số vạch màu trên điện trở (4,5 hay sáu vạch),ý nghĩa của từng vạch đợc
minh hoạ bằng hình vẽ sau :
R22 2R2


4

Hình 1.7 : Mã màu điện trở
- Điện trở có 4 vòng màu: Đây là điện trở thờng gặp nhất.

Hình 1.8: Điện trở có 4 vòng màu.
Vòng thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở.

Vòng thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vòng thứ ba: Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở .
Vòng thứ t: Chỉ sai số giá trị điện trở
Ví dụ: Điện trở có 4 vòng màu theo thứ tự: Vàng, tím, cam, Nhũ bạc.
Giá trị điện trở là:
Vàng Tím Cam Nhũ bạc
4 7 000 10%
Kết quả: 47.000 hay 47K , Sai số 10%
- Điện trở có 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính xác cao.

Hình 1.9: Điện trở có 5 vòng màu.
Vòng thứ nhất : Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở.
Vòng thứ hai : Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở.
Vòng thứ ba : Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở.
Vòng thứ t : Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở .
Vòng thứ năm : Chỉ sai số giá trị điện trở
Ví dụ: Điện trở có 5 vòng màu, theo thứ tự: Nâu, tím,đỏ ,đỏ, nâu.


5
Giá trị của điện trở:
Nâu tím đỏ đỏ nâu
1 7 2 00 1%
Kết quả: 17200 hay 17,2K, sai số 1%
c. Phân loại điện trở
Phân loại điện trở có nhiều cách.Thông dụng nhất là phân chia điện trở thành hai loại :
điện trở có trị số cố định và điện trở có trị số thay đổi đợc (biến trở).Trong mỗi loại
này đợc phân chia theo các chỉ tiêu khác nhau thành các loại nhỏ hơn nh sau :
* Điện trở có trị số cố định :
Điện trở có trị số cố định thờng đợc phân loại theo vật liệu cản điện nh :

+ Điện trở than tổng hợp (than nén)
+ Điện trở than nhiệt giải hoặc than màng (màng than tinh thể).
+ Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr hoặc manganin,constantan)
quấn trên một ống gốm ceramic và phủ bên ngoài là một lớp sứ bảo vệ.
+ Điện trở màng kim,điện trở màng oxit kim loại hoặc điện trở miếng : điện trở miếng
thuộc thành phần vi điện tử.Dạng điện trở miếng thông dụng là đợc in luôn trên tấm
ráp mạch.
+ Điện trở cermet (gốm kim loại).
Dựa vào ứng dụng điện trở đợc phân loại nh liệt kê trong bảng sau :

Bảng 1.2 : Các đặc tính chính của điện trở cố định tiêu biểu


6

Hình 1.10 : Hình dạng bên ngoài của một số điện trở cố định.
Điện trở có trị số thay đổi đợc (biến trở):
Biến trở có hai dạng.Dạng kiểm soát dòng công suất lớn dùng dây quấn.Loại này ít gặp
trong các mạch điện trở.Dạng thờng dùng hơn là chiết áp.Cờu tạo của biến trở so với
điện trở cố định chủ yếu là có thêm một kết cấu con chạy gắn với một trục xoay để
điều chỉnh trị số điện trở.Con chạy có kết cấu kiểu xoay(chiết áp xoay) hoặc theo kiểu
trợt (chiết áp trợt).Chiết áp có 3 đầu ra,đầu giữa ứng với con trợt còn hai đầu ứng
với hai đầu điện trở.

Hình : ký hiệu của biến trở trên các mạch

Hình 1.11 : Cấu trúc của một chiết áp dây quấn
* Một số điện trở đặc biệt :
- Điện trở nhiệt Tecmixto : Đây là một linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi
theo nhiệt độ.Khi ở nhiệt độ bình thờng thì tecmixto là một điện trở,nếu nhiệt độ càng

tăng cao thì điện trở của nó càng giảm.

Hình 1.12 : Ký hiệu của tecmixto trên sơ đồ mạch


7
- Điện trở Varixto : Đây là linh kiện bán dẫn có trị số điện trở thay đổi đợc khi ta thay
đổi điện áp đặt lên nó.Khi không có điện áp đặt lên nó hoặc đặt điện áp thấp,trị số điện
trở của nó rất lớn,cỡ 100K trở lên.Nhng khi giá trị điện áp đặt trên nó tăng dần,trị
số điện trở của nó giảm dần về 0 ở giá trị điện áp 60 V.

Hình 1.13 : Ký hiệu của varixto trên sơ đồ mạch
1.2.1.2. Tụ điện :
a.Khái niệm :
Là một thiết bị mà có thể tích trữ các điện tích khi cấp lên nó một điện áp.
Tụ điện là một linh kiện thụ động đợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện
tử đợc cấu tạo từ hai bản cực làm bằng hai chât dẫn điện( Kim loại) đặt song song
nhau, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi.
Ngời ta thờng dùng các chất : Thuỷ tinh, gốm sứ, mica, giấy, dầu, paraffin,
không khí để làm chất điện môi

Hình 1.14 : Cấu tạo tụ điện
Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch :

Hình 1.15 : Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch
b. Cách ghi và đọc giá trị tụ điện.
Hai tham số quan trọng nhất thờng đợc ghi trên thân tụ điện là trị số điện dung
(kèm theo dung sai sản xuất) và điện áp làm việc.
- Cách ghi trực tiếp :
Ghi trực tiếp là cách ghi đầy đủ các tham số và đơn vị đo của chúng.Cách này chỉ

dùng cho loại tụ điện có kích thớc lớn.


8
- Cách ghi gian tiếp theo quy ớc :
Cách ghi gián tiếp theo quy ớc.Tụ điện có tham số ghi theo qui ớc thờng có
kích thớc nhỏ và điện dung ghi theo đơn vị pF.
Có rất nhiều quy ớc khác nhau nh quy ớc mã,quy ớc màu Sau đây ta chỉ nêu
một số quy ớc thông dụng.
- Ghi theo quy ớc số : cách ghi này thờng gặp ở các tụ Pôlystylen.
VD : Trên thân tụ ghi 47/630 : có nghĩa tử số là giá trị điện dung tính bằng
pF,47pF,mẫu số là điện áp làm việc một chiều,630Vdc.
- Ghi theo quy ớc mã : Giống nh ở điện trở,mã gồm các chữ số chỉ trị số điện
dung và chữ cái chỉ % dung sai.
Tụ có kích thớc nhỏ thờng đợc ghi theo quy ớc sau : ví dụ trên tụ ghi 204
nghĩa là trị số của điện dung 20.0000pF Vdc
Tụ Tantan là tụ phân cực thờng đợc ghi theo đơn vị àF cùng điện áp làm việc và
cực tính rõ ràng.
- Ghi theo quy ớc màu : Tụ điện cũng giống nh điện trở đợc ghi theo quy ớc
màu.Quy ớc màu cũng có nhiều loại : loại 4 vạch,loại 5 vạch màu.Nhìn chung các
vạch màu quy ớc gần giống điện trở.

Hình 1.16 : Mã màu của tụ điện
Bảng quy ớc mã màu trên tụ điện :


9

Bảng 1.3 : Quy ớc mã màu trên tụ điện
c. Phân loại tụ điện :

Có nhiều loại tụ điện,thông thờng ngời ta phân tụ điện làm 2 loại là :
* Tụ điện có trị số điện dung cố định :
Tụ điện có trị số điện dung cố định thờng đợc gọi tên theo vật liệu chất điện
môi và công dụng của chúng nh trong bảng sau :
Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng :


10

Bảng 1.4 : Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng
* Tụ điện có trị số điện dung thay đổi đợc :
Tụ điện có trị số điện dung thay đổi đợc là loại tụ trong quá trình làm việc ta có
thể điều chỉnh thay đổi trị số điện dung của chúng.Tụ có trị số điện dung thay đổi đợc
có nhiều loại,thông dụng nhất là loại đa dụng và loại điều chuẩn.
- Loại đa dụng còn gọi là tụ xoay : tụ xoay đợc dùng làm tụ điều chỉnh thu sóng
trong các máy thu thanh Tụ xoay có thể có 1 ngăn hoặc nhiều ngăn.Mỗi ngăn có các
lá động xen kẽ,đối nhau với các lá tĩnh,chế tạo từ nhôm.Chất điện môi có thể là không
khí,mica,màng chất dẻo,gốm
- Tụ vi điều chỉnh (thờng gọi là tụ Trimcap) : Loại này có nhiều kiểu.Chất điện
môi cũng dùng nhiều loại nh không khí,màng chất dẻo,thuỷ tinh hình ốngĐể thay
đổi trị số điện dung ta dùng tuốc-nơ-vít để thay đổi vị trí giữa hai lá động và lá tĩnh.


11

Hình 1.17 : Một số loại tụ điện thờng gặp
1.2.2. Linh kiện bán dẫn :
1.2.2.1. Chất bán dẫn :
Hầu hết các chất bán dẫn đều có các nguyên tử sắp xếp theo cấu tạo tinh thể.Hai chất
bán dẫn đợc dùng nhiều nhất trong kỹ thuật chế tạo linh kiện điện tử là Silicium và

Germanium. Mỗi nguyên tử của hai chất này đều có 4 điện tử ở ngoài cùng kết hợp với
4 điện tử kế cận tạo thành 4 liên kết hoá trị.Vì vậy tinh thể Ge và Si ở nhiệt độ thấp là
các chất cách điện.

Hình 1.18 : Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp (T=0
0
K)
Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể,nhiệt năng sẽ làm tăng năng lợng một số điện tử và làm
gãy một số nối hoá trị.Các điện tử ở các nối bị gãy rời xa nhau và có thể di chuyển dễ
dàng trong mạng tinh thể dới tác dụng của điện trờng.Tại các nối hoá trị bị gãy ta có
các lỗ trống (hole).Về phơng diện năng lợng,ta có thể nói rằng nhiệt năng làm tăng


12
năng lợng các điện tử trong dải hoá trị.

Hình 1.19 : Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ cao (T=300
0
K)
Khi năng lợng này lớn hơn năng lợng của dải cấm (0.7eV đối với Ge và 1.12eV đối
với Si) ,điện tử có thể vợt dải cấm vào dải dẫn điện và chừa lại những lỗ trống (trạng
thái năng lợng trống) trong dải hoá trị.Ta gọi n là mật độ điện tử tự do trong dải dẫn
điện và p là mật độ lỗ trống trong dải dẫn điện.Nếu n = p ta gọi là chất bán dẫn
thuần.Thông thờng chế tạo loại chất bán dẫn này rất khó khăn.
* Chất bán dẫn loại N :
Giả sử ta pha vào Si thuần những nguyên tử thuộc nhóm V của bảng tuần hoàn các
nguyên tố hoá học nh Arsenic (As),Photpho (P),Antimony (Sb).Bán kính nguyên tử
của As gần bằng bán kính nguyên tử của Si nên có thể thay thế một nguyên tử Si trong
mạng tinh thể.Bốn điện tử của As kết hợp với 4 điện tử của Si lân cận tạo thành 4 nối
hoá trị,còn d lại một điện tử của As ở mức năng lợng gần tới dải dẫn điện.ở nhiệt độ

thấp,chất bán dẫn này cha dẫn điện.

Hình 1.20 : Tinh thể chất bán dẫn loại N
Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể,một số hoá trị bị gãy,ta có những lỗ trống trong dải
hoá trị và những điện tử trong dải dẫn điện.Ngoài ra,hầu hết các điện tử d của As đều
nhận nhiệt năng để trở thành điện tử có năng lợng trong dải dẫn điện.Do đó tổng số


13
điện tử trong dải dẫn điện nhiều hơn số lỗ trống trong dải hoá trị,ta gọi là bán dẫn loại
N.
* Chất bán dẫn loại P :
Thay vì pha vào Si thuần một nguyên tố thuộc nhóm V,ta pha vào những nguyên tố
thuộc nhóm III nh Indium (In),Galium(Ga),Nhôm(Al) Bán kính nguyên tử In gần
bằng bán kính nguyên tử Si nên nó có thể thay thế một nguyên tử Si trong mạng tinh
thể.Ba điện tử của nguyên tử In kết hợp với ba điện tử của ba nguyên tử Si kế cận tạo
thành 3 nối hoá trị,còn một điện tử của Si có năng lợng trong dải hoá trị không tạo
một nối với Indium.Giữa In và Si có một trạng thái năng lợng trống (lỗ trống).

Hình 1.21 : Tinh thể chất bán dẫn loại P
Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể sẽ có một số điện tử trong dải hoá trị nhận năng lợng
và trở thành những điện tử trong dải dẫn điện,chừa ra các lỗ trống.Do đó,tổng số lỗ
trống trong dải hoá trị nhiều hơn số điện tử trong dải dẫn điện.Ta gọi là những chất bán
dẫn loại P.
1.2.2.2.Lớp tiếp xúc P-N :
Tại lớp tiếp xúc xuất hiện các dòng tải điện theo cơ chế khuếch tán : Các lỗ trống sẽ
khuếch tán từ vùng P sang vùng N,các điện tử sẽ khuếch tán từ vùng N sang vùng
P.Quá trình này hình thành lớp điện tích trái dấu ở vùng gần lớp tiếp xúc và cờng độ
điện trờng ở vùng lân cận tiếp xúc E
0

.Điện trờng tiếp xúc E
0
có chiều tác dụng từ
bán dẫn N sang bán dẫn P và tạo nên một hàng rào thế năng ngăn cản sự khuếch tán
của lỗ trống qua lớp tiếp xúc.


14

Hình 1.22 : Lớp tiếp xúc P-N
Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc P-N có chiều sao cho V
P
> V
N
,điện
trờng này ngợc chiều điện trờng E
0
,làm tăng dòng điện qua lớp tiếp xúc P-N (dòng
điện thuận). Ta gọi là phân cực thuận.
Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc có chiều sao cho V
P
< V
N
,điện trờng
này cùng chiều điện trờng E
0
,làm cho dòng điện qua lớp tiếp xúc P-N giảm xuống,có
một giá trị rất nhỏ gọi là dòng bão hoà.Ta gọi là phân cực ngợc.

Hình 1.23 : Phân cực thuận và phân cực ngợc

1.2.2.3. Điốt bán dẫn :
a.Cấu tạo :
Điốt bán dẫn là linh kiện gồm có một lớp tiếp xúc P-N và hai cực là anốt (A) đợc nối
với bán dẫn P và catốt (K) đợc nối với bán dẫn N
Khi U
AK
> 0 thì điốt sẽ dẫn điện và trong mạch có dòng điện chạy qua vì lúc này tiếp
xúc P-N đợc phân cực thuận.Khi U
AK
< 0 điốt sẽ khoá vì tiếp xúc P-N phân cực
ngợc,dòng điện ngợc rất nhỏ chạy qua.

Hình 1.24 : Cấu tạo và ký hiệu của điốt


15
b. Đặc tính Vôn-Ampe của điốt bán dẫn :
Đặc tính Vôn-Ampe(V-A) biểu thị mối quan hệ giữa dòng điện qua điốt với điện áp
đặt trên nó U
AK
.
- U
D
là điện áp thuận ngỡng của điốt.U
D
= 0.2 V đối với điốt Ge và U
D
= 0.6 V đối với
điốt Si.
- U

đt
là điện áp đánh thủng.
- I
th.max
là dòng điện thuận cực đại cho phép,điốt không đợc làm việc với dòng điện
cao hơn trị số này của dòng điện.
- I
0
là dòng điện ngợc.

Hình 1.25 : Đặc tuyến V-A của điốt bán dẫn
c. Điốt ổn áp (Zener):
Khi phân cực thuận,đặc tuyến của điốt Zener giống hệt điốt thờng.Khi phân cực
ngợc ở vùng Zener,điện thế ngang qua điốt gần nh không thay đổi trong khi dòng
điện qua nó biến thiên một khoảng rộng.




16
d. Điốt Tunen (hay điốt xuyên hầm ) :

Hình 1.27 : Ký hiệu và đặc tính V-A của điốt tunen
Loại điốt này có khả năng dẫn điện cả chiều thuận và chiều ngợc.Đặc tính V-A của
điốt tunen ở phần thuận có đoạn điện trở âm AB.Ngời ta sử dụng đoạn đặc tuyến AB
này để tạo các mạch dao động phóng nạp.Điốt tunen có kích thớc nhỏ,độ ổn định cao
và tần số làm việc lên tới GHz.
đ. Điốt xung :
Điốt xung là điốt làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz.
Điốt Schốtky là điốt xung điển hình,có thời gian hồi phục rất nhỏ (đổi trạng thái

nhanh) nên đợc dùng rất phổ biến trong kỹ thuật số và điều khiển.

Hình 1.28 : Ký hiệu của điốt Schốtky
e. Photo điốt (LED Lighting Emitting Diode) :
Photo điốt là linh kiện bán dẫn quang điện tử.Nó có khả năng phát ra ánh sáng khi có
hiện tợng tái hợp xảy ra trong lớp tiếp xúc P-N.Tuỳ theo vật liệu chế tạo mà ta có ánh
sáng bức xạ có màu khác nhau.

Hình 1.29 : Ký hiệu của photo điốt
1.2.2.4. Tranzito bán dẫn :
a. Cấu tạo và ký hiệu trong các sơ đồ mạch :
Tranzito đợc chế tạo từ một tinh thể chất bán dẫn có 3 miền pha tạp khác nhau để
hình thành hai lớp tiếp xúc P-N phân cực ngợc nhau.Nh thế có thể có 2 loại tranzito
khác nhau : PNP (tranzito thuận) hoặc NPN (tranzito ngợc).Vùng bán dẫn nằm giữa
gọi là Bazơ (B cực gốc) hai vùng còn lại đợc gọi là colectơ (C cực C) và emitơ (E
emitơ).
Lớp tiếp xúc P-N giữa cực E và B gọi là T
E
và giữa C và B gọi là T
C
.


17

Hình 1.30 : Ký hiệu và cấu tạo của các tranzito loại P-N-P và N-P-N
b. Nguyên lý làm việc :
Khi cha cung cấp điện áp ngoài lên các cực của tranzito thì hai tiếp xúc phát T
E
và

góp T
C
đều ở trạng thái cân bằng và dòng điện tổng chạy qua các cực của tranzito bằng
0.
Muốn cho tranzito làm việc ta phải cung cấp cho các cực của nó một điện áp một chiều
thích hợp.Tuỳ theo điện áp đặt vào các cực mà ta tạo cho tranzito làm việc ở các chế độ
khác nhau.Cả hai loại tranzito P-N-P và N-P-N đều có nguyên lý làm việc giống hệt
nhau,chỉ có chiều nguồn điện cung cấp là ngợc dấu nhau.
- Chế độ tích cực (hay chế độ khuếch đại ) : Cung cấp nguồn điện một chiều lên các
cực sao cho tiếp xúc phát T
E
phân cực thuận và tiếp xúc góp T
C
phân cực ngợc.Khi
tranzito làm việc ở chế độ này nó có khả năng khuếch đại.

Hình 1.31 : Các dòng điện và điện áp trên các cực của tranzito PNP ở chế độ tích cực.
Hệ số chuyển dời :




Trờng hợp tranzito loại P-N-P : = 0.98 0.995
Hệ số khuếch đại dòng điện emitơ : = I
CP
/I
E
( = 0.90 0.995)
Quan hệ giữa 3 thành phần dòng điện trong tranzito là :
I

C
= I
E
+ I
CB0

I
B
= (1-)I
E
I
CB0
I
E
= I
C
+ I
B


dòn
g
điện do các hạt dẫn chích vào đến đợc tiế
p
xúc
T
C
dòn
g
điện của các hạt dẫn đợc chích vào tại tiế

p
xúc
T
E


18
- Chế độ ngắt :
Trong chế độ này cả hai tiếp giáp T
E
và T
C
đều phân cực ngợc.Tức là : U
BE
< 0;U
CE
>
0 và U
BE
< U
CE
U
BC
< 0.

Hinh 1.32 : Chế độ ngắt của tranzito.
Lúc này điện trở của tranzito rất lớn,cực E coi nh hở mạch.Dòng điện qua cực B bằng
dòng I
CB0
nhng ngợc dấu (I

B
= -I
CB0
) và U
CE
= E
C

- Chế độ bão hoà :
ở chế độ này cả hai tiếp giáp T
E
và T
C
đều phân cực thuận và điện thế E-B lớn hơn điện
thế B-C.Điện áp U
CE
rất nhỏ,trong tính toán thờng sử dụng giá trị U
CE
= 0.3 V.

Hình 1.33 : Chế độ bão hoà của tranzito
Đặc tuyến truyền đạt của tranzito trong các chế độ làm việc :


19

Hình 1.34 : Đặc tuyến truyền đạt của tranzito
c.Đặc tính V-I của tranzito :
Chúng ta khảo sát đặc tính V-I của tranzito mắc theo kiểu cực Bazơ chung.Mạch điện
đợc mắc nh sau :

Hình 1.35 : Sơ đồ mạch điện tranzito mắc theo kiểu cực B chung.
- Đặc tuyến ngõ vào ( Input curces) : là đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi giữa điện áp
vào U
BE
với dòng điện vào I
B
.

Hình 1.36 : Đặc tính ngõ vào của tranzito Ge loại PNP.
Trên họ đặc tuyến vào ta thấy điện áp U
CE
ít ảnh hởng lên dòng điện I
B
.
- Đặc tuyến ngõ ra (Output curves) : là đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện
mạch ra I
C
theo điện áp trên mạch ra U
CB
với dòng điện cực phát I
B
làm thông số.


20

Hình 1.37 : Đặc tuyến ngõ ra của tranzito Ge loại PNP.
d. ứng dụng :
- Điều khiển âm và điều khiển dơng :

+ Điều khiển âm : Dòng điện đợc cấp thẳng tới đầu dơng (đầu vào) của tải còn phía
đầu âm (đầu ra) của tải đợc điều khiển (ON/OFF).
+ Điều khiển dơng : Dòng điện đầu dơng (đầu vào) của tải đợc điều khiển
(ON/OFF) còn đầu âm (đầu ra) của tải đợc nối đất.

Hình 1.38 : Điều khiển âm và điều khiển dơng
- Chế độ làm việc của Tranzito :
+ Chế độ công tắc (ON/OFF):
Chế độ này đợc dùng trong hệ thống phun xăng,đánh lửa,điều khiển các loại van điện
dùng trong các loại cảm biến


21

Hình 1.39 : Chế độ công tắc của Tr
+ Chế độ vòi nớc :
Chế độ này thờng đợc sử dụng trong các hệ thống điều khiển tốc độ quạt gió giàn
lạnh,điều khiển môtơ bớm ga,điều khiển các van trong hệ thống số tự động,phanh
ABS

Hinh 1.40 : Chế độ vòi nớc của Tr
1.2.2.5 : Tranzito trờng (FET _ Field-Efect Transistor):
a. Nguyên lý làm việc :
Hoạt động của tranzito trờng dựa trên nguyên lý hiệu ứng trờng nghĩa là độ dẫn điện
của đơn tinh thể bán dẫn do điện trờng bên ngoài điều khiển.Dòng điện trong tranzito
trờng do một loại hạt dẫn tạo nên : lỗ trống hoặc điện tử nên nó còn đợc gọi là cấu
kiện đơn cực.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của tranzito trờng la dòng điện đi qua một môi trờng
bán dẫn có tiết diện thay đổi dới tác động của điện trờng vuông góc với lớp bán dẫn
đó.Khi thay đổi cờng độ điện trờng sẽ làm thay đổi điện trở của lớp bán dẫn và do

đó làm thay đổi dòng điện đi qua nó.Lớp bán dẫn này đợc gọi là kênh dẫn điện.
b. Phân loại :
Tranzito trờng có hai loại chính là :
- Tranzito trờng điều khiển bằng tiếp xúc P-N (hay gọi là tranzito trờng mối nối ) :
Junction field-effect transistor JFET.


22
- Tranzito trờng có cực cửa cách điện : Insulated-gate field effect transistor-IGFET.
Thông thờng lớp cách điện đợc dùng là lớp oxit nên gọi là Metal-Oxide-
Semiconductor Transistor (MOSFET).
Trong loại tranzito trờng có cực cửa cách điện đợc chia làm hai loại là MOSFET
kênh sẵn và MOSFET kênh cảm ứng.
Mỗi loại FET lại đợc phân chia thành loại kênh N và loại kênh P.
Tranzito trờng có ba chân cực là cực nguồn S (Source);cực cửa G (gate) và cực máng
D (drain).
Cực nguồn S : là cực mà qua đó các hạt dẫn đa số đi vào kênh và tạo ra dòng điện
nguồn I
S
.
Cực máng D : là cực mà ở đó các hạt dẫn đa số rời khỏi kênh.
Cực cửa G : là cực điều khiển dòng điện chạy qua kênh.
c. Một số u nhợc điểm của tranzito trờng so với tranzito lỡng cực :
Một số u điểm :
- Dòng điện qua tranzito chỉ do một loại hạt dẫn đa số tạo nên,do vậy FET là loại cấu
kiện đơn cực (unipolar device).
- FET có trở kháng vào rất cao.
- Tiếng ồn trong FET ít hơn nhiều so với tranzito lỡng cực.
- Nó không bù điện áp tại dòng I
D

= 0 và do đó nó là cái ngắt điện tốt.
- Có độ ổn định về nhiệt cao.
- Tần số làm việc cao.
Nhợc điểm :
- Hệ số khuếch đại thấp hơn nhiều so với tranzito lỡng cực.
d. Ký hiệu của FET trong các sơ đồ mạch :

Hình 1.41 : Ký hiệu của FET trong các sơ đồ mạch
e. Tranzito trờng loại điều khiển bằng tiếp xúc P-N (JFET) :
* Cấu tạo :
Tranzito JFET cấu tạo gồm có một miếng bán dẫn mỏng loại N (kênh loại N) hoặc loại


23
P (kênh loại P) ở giữa hai tiếp xúc P-N và đợc gọi là kênh dẫn điện.Hai đầu miếng
bán dẫn đó đợc đa ra hai chân cực gọi là cực máng D và cực nguồn S.Hai miếng bán
dẫn ở hai bên của kênh đợc nối với nhau và đa ra một chân cực gọi là cửa G.Cho
nên,cực cửa đợc tách khỏi kênh bằng các tiếp xúc P-N.
Các tranzito trờng JFET hầu hết là loại đối xứng,có nghĩa là khi đấu trong mạch có
thể đổi chỗ hai chân cực máng và nguồn cho nhau thì các tính chất và tham số của
tranzito không hề thay đổi.

Hình 1.42 : Cấu tạo của tranzito trờng JFET kênh dẫn loại N.
* Nguyên lý hoạt động của JFET :
Nguyên lý làm việc của tranzito trờng JFET kênh loại N và kênh loại P giống nhau.
Chúng chỉ khác nhau về chiều của nguồn điện cung cấp vào các chân cực.
Để cho tranzito trờng làm việc ở chế độ khuếch đại phải cung cấp nguồn điện U
GS
có
chiều sao cho cả hai tiếp xúc P-N đều phân cực ngợc.Còn nguồn điện U

DS
có chiều
sao cho các hạt dẫn đa số chuyển động từ cực nguồn S qua kênh về cực máng D để tạo
nên dòng điện trong mạch cực máng I
D
.

Hình 1.43 : Sơ đồ nguyên lý làm việc của JFET
Xét sơ đồ nguyên lý làm việc của JFET kênh N : để hai tiếp xúc P-N đều phân cực
ngợc ta phải cung cấp nguồn V
GG
có cực dơng vào chân cực nguồn S,cực âm vào
chân cực cửa G.Để cho các hạt dẫn điện tử chuyển động từ cực nguồn về cực máng thì
nguồn điện V
D
có chiều dơng vào cực máng,chiều âm vào cực nguồn.
Khi U
DS
> 0,thì điện thế tại mỗi điểm dọc theo kênh sẽ tăng dần từ cực nguồn S đến
cực máng D.Do vậy,tiếp xúc P-N sẽ bị phân cực ngợc mạnh dần về phía cực máng.Bề
dày lớp tiếp xúc tăng dần về phía cực máng và tiết diện của kênh sẽ hẹp dần về phía


24
cực máng.

Hình 1.44 : Mô hình đấu nối nguồn cung cấp cho JFET kênh N
- Xét khả năng điều khiển của điện áp trên cực cửa U
GS
đối với dòng điện I

D
và đặc
tuyến truyền đạt của FET :
Muốn xét khả năng điều khiển dòng điện I
D
của điện áp trên cực cửa phải đặt lên cực
máng một điện áp U
DS1
> 0 và giữ cố định.
Khi điện áp trên cực cửa U
GS
= 0V,hai tiếp xúc P-N sẽ đợc phân cực ngợc mạnh dần
từ cực nguồn về phía cực máng,và do đó kênh cũng sẽ hẹp dần về phía cực máng.Tuy
nhiên,ở trờng hợp này,tiết diện của kênh là lớn nhất nên dòng điện chạy
qua kênh là lớn nhất,ký hiệu là I
D0
.
Khi đặt điện áp trên cực cửa có trị số âm (U
GS
< 0),thì tiếp xúc P-N đợc phân cực
ngợc càng mạnh hơn,và tiết diện của kênh càng hẹp lại,điện trở của kênh càng
tăng,kéo theo dòng điện I
D
giảm xuống.Khi điện áp trên cực cửa giảm xuống đến một
trị số gọi là điện áp ngắt U
GS ngắt
thì hai lớp tiếp xúc P-N phủ trùm lên nhau và kênh
hoàn toàn biến mất,dòng điện chạy qua kênh I
D
= 0.

Quan hệ giữa I
D
với U
GS
thể hiện bằng đờng đặc tuyến điều khiển hay còn gọi là đặc
tuyến truyền đạt.

Hình 1.45 : Đặc tuyến truyền đạt của JFET kênh loại N.
- Đặc tuyến ra của JFET :