ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT đề tài THIẾT kế MẠCH cảm BIẾN ÁNH SÁNG BẰNG QUANG TRỞ

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

---o0o---

ĐỒ ÁN : ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Đề tài:
THIẾT KẾ MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG BẰNG
QUANG TRỞ
GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU PHƯỚC
SVTH: DƯƠNG TẤN SANG
LÊ QUANG VINH
LỚP: CĐTĐ19A
MSSV: 0309191077
0309191108
Tp. HCM, tháng 8 năm 2021


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm và biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Hữu
Phước – Giảng viên bộ môn Điện tử công nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn
chúng em thực hiện đề tài. Thầy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ nhóm trong suốt thời gian
thực hiện và cũng là người giúp nhóm đưa ra ý tưởng, kiểm tra sự phù hợp của đề tài.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã luôn ở bên để động viên
và là nguồn cổ vũ lớn lao, là động lực giúp em hoàn thành đề tài này .
Mặc dù đã cố gắng hoàn thành đề tài trong phạm vi và khả năng có thể. Tuy nhiên
sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự thơng cảm và tận tình
chỉ bảo của q thầy cơ và tồn thể các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
...........................................................................................................................
Tp. HCM, ngày ... tháng ... năm 20…
Giảng viên hướng dẫn


Mục Lục
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN, GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI................................................7
1.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG........................................7
1.1.1 Phân tích nhu cầu và sự cần thiết của mạch...............................................7
1.1.2 Các sản phẩm đã có trên thị trường............................................................7
1.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH............................................................................8
1.3 MỤC TIÊU YÊU CẦU CỦA MẠCH.............................................................8
1.4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI.......................................................................................9
1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU...............................................................9
1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................9
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VÀ LINH KIỆN.............................................10
2.1 Giới thiệu các linh kiện..................................................................................10
2.1.1 Quang trở................................................................................................10
Quang trở (LDR) là gì?............................................................................10
Cấu tạo.........................................................................................................10
2.1.2 Transistor (A1015)..................................................................................11
2.1.3 Transistor UJT ( 2N2646 )......................................................................13
2.1.4 DIODE ZENER......................................................................................16
2.1.6 ĐIỆN TRỞ..............................................................................................20
Công dụng chung của điện trở ?....................................................................21

2.1.7 DIODE CẦU...........................................................................................22
2.1.8 OPTO ( MOC 3062 )...............................................................................23
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH..................................................24
3.1 Lựa chọn các linh kiện trong mạch................................................................24
3.2 Sơ đồ ngyên lí và nguyên lí hoạt động...........................................................24
3.3 Thiết kế và thi công mạch..............................................................................24
CHƯƠNG 4: KẾ LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..............................29
4.1 Kết luận.........................................................................................................29
4.2 Hướng phát triển đề tài..................................................................................29


Mục lục hình ảnh

Hình 2.1 Sơ đồ khối của mạch.......................................................................................................8
Hình 2.2 Cấu tạo, ký hiệu.............................................................................................................10
Hình 2.3 Transistor A1015...........................................................................................................12
Hình 2.4 Sơ đồ chân Transistor A1015........................................................................................12
Hình 2.5 Cấu tạo và ký hiệu.........................................................................................................14
Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của Transistor UJT.......................................................................15
Hình 2.7 Diode Zener và kí hiệu...................................................................................................16
Hình 2.8 Tụ điện..........................................................................................................................18
Hình 2.9 Cấu tạo và kí hiệu..........................................................................................................19
Hình 2.10 Điện trở và kí hiệu.......................................................................................................20
Hình 2.11 Diode cầu và nguyên lý hoạt động..............................................................................22
Hình 2.12 MOC3062 và sơ đồ các chân.......................................................................................23


Lời nói đầu
Trong cuộc sống ngày nay, điện là một phần không thể thiếu. Hầu hết tất cả
các đồ dùng trong gia đình, thiết bị chiếu sáng, những chiếc điện thoại và các máy

móc trong cơng nghiệp đều sử dụng điện.
Nhưng điện không phải là nguồn năng lượng vô hạn, chúng sẽ cạn dần theo
thời gian. Chính vì vậy điện cần sự dụng một cách thích hợp và tiết kiệm. Đèn cảm
biến ánh sáng ra đời dựa trên nhu cầu tiết kiệm điện nhưng vẫn không tốn công sức
trong việc điều khiển hệ thống chiếu sáng.
Vì vậy nhóm em đã thực hiện đồ án “Đèn cảm biến ánh sáng bằng quang
trở”. Nhằm mục đích đảm bảo nhu cầu chiếu sáng đồng thời tiết kiệm điện và công
sức con người.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN, GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG
1.1.1 Phân tích nhu cầu và sự cần thiết của mạch.
Điện năng là một nguồn năng lượng rất quan trọng trong cuộc sống hiện đại,
chính vì vậy mà điện phải được sử dụng một cách thích hợp. Việc chế tạo mạch cảm
biến ánh sáng dựa trên nhu cầu tiết kiệm điện nhưng vẫn không tốn công sức trong
việc điều khiển hệ thống chiếu sáng. Mạch cảm biến được sử dụng rộng rãi trong rất
nhiều thiết bị chiếu sáng quan thuộc như đèn đường, đèn công viên, đèn cầu
thang… nhằm mục đích đảm bảo được nhu cầu chiếu sáng đồng thời với việc tiết
kiệm điện năng và cơng sức con người.
1.1.2 Các sản phẩm đã có trên thị trường.
Trên thị trường hiện có rất nhiều sản phẩm sử dụng mạch nguyên lý cảm
biến ánh sáng để phục vụ cho mục đích chiếu sáng, sau đây là một số sản phẩm điển
hình: Đèn vườn tự động Đèn sử dụng năng lượng mặt trời, tự động sạc và bật sáng
vào ban đêm, đèn cảm ứng Đèn LED cảm ứng tự động phát sáng khi trời tối, tự
động tắt khi bật các thiết bị chiếu sáng khác, có thể cắm ở cầu thang, phòng ngủ,
nhà vệ sinh để tránh vấp ngã do trời tối.
Các sản phẩm trên hầu như điều sử dụng nguồn điện là pin sạc hay năng
lượng mặt trời nên tuổi thọ không cao, và tốn thời gian sạc, nên việc chế tạo một
mạch cảm biến ánh sáng sử dụng nguồn trực tiếp trên mạng điện khá tiện lợi và tuổi

thọ cũng tốt, giúp tiết kiệm thời gian, không cần sạc.

Trang 7


Chương 1: Tổng quan, giới thiệu đề tài

1.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH

Hình 2.1 Sơ đồ khối của mạch
 Khối chỉnh lưu : sử dụng nguồn 220V qua cầu điode trở thành 12V cung cấp
cho mạch.
 Khối cảm biến: Có chức năng biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, ở
đây ta dùng quang trở. Như ta đã biết khi có ánh sáng chiếu vào, điện trở của
quang trở giảm đi đáng kể so với khi không được chiếu sáng.
 Khối khối hiển thị: hiển thị ánh sáng, ở đây là đèn dây tóc.
 Tác nhân: ánh sáng tự nhiên( ánh sáng mặt trời ), ánh sáng nhân tạo( đèn
pin).
1.3 MỤC TIÊU YÊU CẦU CỦA MẠCH
 Trong thực tế, để ứng dụng được mạch này vào điều khiển bật tắt thiết bị
điện thì mạch cũng cịn nhiều bất ổn như giá thành, linh kiện và điều kiện khí
hậu thời tiết. Nên yêu cầu đặt ra là phải chế tạo được một mạch khơng chỉ tốt
về giá thành, mà cịn phải hoạt động ổn định ở mọi điều kiện thời tiết.
 Sản phẩm làm ra phải áp dụng vào thực tiễn tốt. Ngồi ra cịn phải đảm bảo
về mặt thẩm mỹ của sản phẩm.
 Hoạt động ổn định khi nguồn biến đổi.
 Đèn phải tắt khi trời sáng và tự bật khi cường độ ánh sáng giảm đến một mức
độ nhất định. Độ nhạy cao và ổn định. Mạch đơn giản và dễ tùy biến.
 Tín hiệu đầu vào là tín hiệu ánh sáng, cụ thể là ánh sáng chiếu vào quang trở.
Tín hiệu này có thể thay từ từ theo thời gian (nếu là ánh sáng mặt trời) hoặc

Trang 8


đột ngột (nếu là ánh sáng nhân tạo). Tín hiệu đầu ra là tín hiệu quang, cụ thể
là ánh sáng của đèn dây tóc.


Chương 1: Tổng quan, giới thiệu đề tài

1.4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI
 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của mạch.
 Thiết kế, thi công mạch.
1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Đề tài chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu nguyên lý thay đổi độ sáng của đèn dựa
vào độ sáng mơi trường bên ngồi ( mặt trời, đèn,…) mà cảm biến quang trở nhận
được.
1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Tham khảo các tài liệu trên mạng, sách trong thư viện.

Trang 9


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VÀ LINH KIỆN
2.1 Giới thiệu các linh kiện
2.1.1 Quang trở
 Quang trở (LDR) là gì?
Quang trở cịn được gọi là điện trở quang, photoresistor, photocell là một

trong những linh kiện được tạo bằng một chất đặc biệt có thể thay đổi điện trở khi
ánh sáng chiếu vào. Về cơ bản, bạn có thể hiểu nó là một tế bào quang điện được
hoạt động dựa theo nguyên lý quang dẫn. Hay có thể hiểu nó là một điện trở có thể
thay đổi được giá trị theo cường độ ánh sáng. 
Quang trở được sử dụng nhiều trong các mạch cảm biến ánh sáng, đèn
đường, báo động ánh sáng, đồng hồ ngoài trời,…
 Cấu tạo
Cấu tạo của quang trở gồm 2 phần là phần trên và phần dưới là các màng kim
loại được đấu nối với nhau thông qua các đầu cực. Linh kiện này được thiết kế theo
cách cung cấp diện tích tiếp xúc tối đa nhất với 2 màng kim loại và được đặt trong
một hộp nhựa có thể giúp tiếp xúc được với ánh sáng và có thể cảm nhận được sự
thay đổi của cường độ ánh sáng
Thành phần chính để tạo nên quang trở đó chính là Cadmium Sulphide (CdS)
được sử dụng là chất quang dẫn, thường không chứa hoặc có rất ít các hạt electron
khi khơng được ánh sáng chiếu vào. 

Trang 10


Hình 2.2 Cấu tạo, ký hiệu

 Nguyên lý hoạt động
Quang trở được là bằng chất bán dẫn có trở kháng rất cao và khơng có một tiếp giáp
nào. Trong bóng tối, quang trở thường có điện trở lên vài MΩ. Cịn khi có ánh sáng
chiếu vào thì giá trị điện trở có thể giảm xuống mức một cho đến vài trăm Ω. 


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

Nguyên lý hoạt động của quang trở dựa trên nguyên lý hiệu ứng quang điện trong

một khối vật chất. Khi mà các photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ khiến cho
các electron bật ra khỏi các phân tử và trở thành các electron tự do trong khối chất
và từ chất bán dẫn chuyển thành dẫn điện.  Mức độ dẫn điện của quang trở tùy
thuộc vào phần lớn các photon được hấp thụ. 
Khi ánh sáng lọt vào quang trở, các electron sẽ được giải phóng và độ dẫn điện sẽ
được tăng lên. Tùy thuốc vào chất bán dẫn mà các quang trở sẽ có những phản ứng
khác nhau với các loại sóng photon khác nhau.
 Ưu nhược điểm
Ưu điểm: Quang trở với một số ưu điểm như giá thành rẻ, đa dạng về kích cỡ có
thể áp dụng với nhiều các bo mạch khác nhau, kích thước phổ biến có đường kính
mặt là 10mm. Cùng với đó là năng lượng tiêu thụ và điện áp hoạt động nhỏ. 
Nhược điểm: Thời gian phản hồi chậm nên độ chính xác sẽ khơng cao. Thời
gian phản hồi của quang trở nằm trong khoảng từ hàng chục cho đến hàng trăm mili
giây. 
 Ứng dụng
Quang điện trở được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau và có thể được sử
dụng trong nhiều thiết kế mạch điện tử khác nhau. Chúng có cấu trúc rất đơn giản
và chúng là những thiết bị có giá thành thấp và độ bền cao. Quang trở được sử dụng
rộng rãi trong nhiều hạng mục khác nhau của thiết bị điện tử và thiết kế mạch bao
gồm :
 Đồng hồ đo ánh sáng chụp ảnh
 Tự động tắt mở cửa, mở đèn.
 Điều khiển ánh sáng cho đèn đường…
2.1.2 Transistor (A1015)
 Transistor A1015 là gì?
Transistor A1015 là linh kiện điện tử transistor lưỡng cực loại PNP. A1015
được sản xuất trong vỏ nhựa TO-92.
A1015 là transistor PNP chất lượng tốt giá rẻ, được thiết kế chủ yếu để sử dụng
như một bộ khuếch đại âm thanh hoặc trong các tầng khuếch đại âm thanh. Điện áp

Trang 11


cực góp đến cực phát của transistor là 50V do đó nó có thể dễ dàng được sử dụng
trong các mạch hoạt động dưới 50V. Để có hiệu suất tốt, nên sử dụng transistor này


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

trong các mạch hoạt động dưới 40V DC. Công suất tiêu tán cực đại của transistor là
400mW và mức khuếch đại dòng DC tối đa là 400, do đó transistor này phù hợp để
khuếch đại âm thanh nhỏ. Hơn nữa nó cũng có thể được sử dụng làm cơng tắc và nó
có thể xử lý tải 150mA.
 Đặc điểm thông số kỹ thuật của A1015
 Loại transistor PNP
 Điện áp C-E là: -50 V
 Điện áp C-B là: -50 V
 Điện áp E-B là: -5 v
 Dòng điện cực thu: -0.15 A
 Hệ số khuếch đại dòng một chiều (hfe) - 70 đến 400
 Tần số chuyển tiếp: - 80 MHz
 Khoảng nhiệt độ hoạt động và bảo quản: -55 đến +125 ° C
 Vỏ - TO-92

Hình 2.3 Transistor A1015

 Sơ đồ chân

Trang 12

Hình 2.4 Sơ đồ chân Transistor A1015


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

 Chức năng của Transistor A1015
Ta thấy được hai chức năng chính của transistor đó chính là transistor cơng tắc và
transistor với mục đích khuếch đại. Transistor cơng tắc như một chiếc khóa điện tử
để kích hoạt chế độ bật tắt cho các ứng dụng năng lượng cao và thấp. Transistor
dùng với mục đích khuếch đại có vẻ như gần gũi hơn khi chúng được dùng trong
điện thoại, TV để khuếch đại âm thanh và hình ảnh hay các thiết bị điện tử khác.
 Ưu nhược điểm của Transistor A1015
 Ưu điểm: Transistor có lượng tiêu thụ điện năng không lớn, độ trễ gần
như không có khi khởi động và khơng chứa chất độc hại bởi chúng khơng
có bộ phận làm nóng cathode. Với kích thước nhỏ và nhẹ hơn sản phẩm
được tối ưu hơn rất nhiều. Với những thiết bị hiện đại thì rất phù hợp cho
transistor phát huy vai trò bởi chúng sử dụng mức điện áp hoạt động nhỏ
gần bằng với pin tiểu. Transistor cịn có hiệu suất cao và tuổi thọ dài, ít bị
vỡ nên chúng khá được ưa chuộng sử dụng.
 Nhược điểm: Transistor cũng bộc lộ một số hạn chế khi khả năng hoạt
động suy giảm dần theo thời gian, chúng chỉ hoạt động tốt tần số nhỏ còn
với cơng suất lớn và tần số cao thì chúng tỏ ra chưa phù hợp. Hơn thế
transistor này còn dễ hỏng nếu sốc điện hay nhiệt, rất nhạy cảm với bức
xạ.
 Ứng dụng
 Trình điều khiển bộ khuếch đại tầng
 Có thể sử dụng cặp Darlington
 Bộ khuếch đại AF
 Sử dụng trong làm đèn LED nháy

 Mạch tiền khuếch đại âm thanh
 Mạch Khuếch đại Âm thanh
 Công tắc tải dưới 150Ma
2.1.3 Transistor UJT ( 2N2646 )
 Transistor UJT là gì?

Trang 13


Transistor UJT (Hay còn gọi là transistor đơn nối) là loại transistor có ba cực nhưng
chỉ có duy nhất một tiếp giáp. Nó hoạt động như một khóa có điều khiển. Tuy loại


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

Transistor này không được phổ biến rộng rãi như transistor lưỡng cực nhưng nó vẫn
giữ một vai trị nhất định trong các mạch tạo sóng và định giờ.
 Cấu tạo của transistor UJT
Cấu tạo cơ bản của transistor UJT bao gồm một thỏi bán dẫn pha nhẹ loại Nvà hai lớp tiếp xúc kim loại nằm ở hai đầu của bán dẫn tạo thành hai cực nền phân
biệt gọi là cực B1 và cực B2. Trong đó, hợp chất của dây nhơm nhỏ hình thành nối
PN và đóng vai trị làm chất bán dẫn loại P. Thiết kế vùng P thường gần cực B2 hơn
B1 (Nằm cách vùng B1 một khoảng bằng 70% chiều dài của hai cực nền B1, B2) để
có thể cung cấp tối ưu các đặc tính điện khi ứng dụng vào thực tế. Cịn khu vực loại
P (dây nhơm) đóng vai trị làm cực phát E.

Hình 2.5 Cấu tạo và ký hiệu

 Những đặc tính của transistor UJT
Transistor UJT có những đặc tính sau:
– Transistor UJT được gọi là linh kiện khơng có chức năng bởi nó chỉ có duy

nhất một điểm nối.
– UJT có thiết kế một điểm nối duy nhất giống diode nhưng nó khác với diode ở
điểm có ba cực.
– Về mặt cấu tạo, transistor UJT tương đối giống với JFET kênh N. Tuy nhiên
JFET kênh N có cấu tạo khác với UJT ở hai điểm: Vật liệu loại P bao quanh vật liệu
loại N và bề mặt cổng lớn hơn.
– Trong khi vùng N chỉ bị pha tạp nhẹ thì cực phát bị pha tạp nặng.

Trang 14


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

– Thanh bán dẫn loại N có điện trở cao. Điện trở giữa cực phát và cực nền B2
nhỏ hơn điện trở giữa cực phát và cực nền B1.
– UJT thường hoạt động với cực E phân cực thuận.
– Transistor đơn nối có thể được sử dụng như một bộ tạo dao động bởi nó thể
hiện một đặc tính kháng âm.
 Nguyên lý hoạt động của transistor
Giả sử điện áp cung cấp cực phát VE giảm xuống bằng không rồi điện áp bên
trong phân cực ngược các diode phát. Nếu VB là điện áp ngưỡng của diode phát thì
tổng điện áp phân cực ngược được xác định theo công thức: VA+ VB =  VBB +
VB.
Tiếp theo, ta để điện áp cung cấp cho cực phát VE tăng từ từ. Cho đến khi giá trị
VE bằng với giá trị của VB thì IE0 giảm về không. Nếu điện áp ở mỗi bên diode
bằng nhau thì dịng điện khơng đảo ngược cũng khơng chuyển tiếp. Sau đó, nếu
điện áp cung cấp tiếp tục gia tăng vượt quá giá trị VB thì diode sẽ phân cực thuận
ngay khi vượt quá tổng điện áp phân cực ngược (VBB + VB). Giá trị này của
VE được gọi là điện áp đỉnh và được ký hiệu là VP. Trong trạng thái VE = VP,
dòng phát bắt đầu chảy qua RB1 xuống đất. Đây là dòng tối thiểu để UJT dẫn. Điện

áp VBB tỷ lệ nghịch với IP. 
Lúc này, diode bắt đầu hoạt động. Vùng RB của thanh sẽ nhận các hạt mang
điện. Điện trở của vùng RB giảm nhanh do sự gia tăng của các hạt mang điện. Điều
này kéo theo điện áp rơi trên RB giảm và làm cho diode phát bị lệch về phía trước
nhiều hơn. Kết quả là dịng điện phía trước lớn hơn và dòng phát tiếp tục tăng lên
cho đến khi đạt đến giá trị giới hạn của nguồn cung cấp năng lượng phát. UJT
thường được kích hoạt
dẫn truyền bằng cách kích xung dương phù hợp cho bộ phát và được tắt bằng
cách kích một xung âm.

Trang 15


Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của Transistor UJT


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

 Ứng dụng của transistor
Vì chi phí sản xuất thấp cũng như những đặc tính độc đáo mà chỉ UJT mới sở
hữu nên nó được ứng dụng rất nhiều trên thực tế. Điển hình như người ta sử dụng
UJT trong bộ tạo dao động, bộ tạo xung, mạch kích hoạt, điều khiển pha, bộ tạo
răng cưa, mạch thời gian và nguồn cung cấp được điều chỉnh bằng điện áp hay dòng
điện…
2.1.4 DIODE ZENER
 Diode zener là gì?
Diode zener (Hay cịn được gọi là Điốt zener ,“Điốt đánh thủng” hoặc Điốt ổn
áp) là một loại diode thường được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược trên vùng
điện áp đánh thủng (Breakdown). Nó được cấu tạo sao cho khi phân cực ngược thì
diode zener sẽ cố định một mức điện áp gần bằng giá trị được ghi trên diode, làm ổn

áp cho mạch.
 Cấu tạo của Diode Zener
Cấu tạo của diode zener có hai lớp bán dẫn P – N. Chất nền N và P được khuếch
tán với nhau. Vùng tiếp giáp giữa N và P được phủ lớp Silicon Dioxide (SiO2). Bên
ngoài cả diode zener được phủ một lớp mạ kim loại để tạo ra một kết nối cực âm và

cực dương.
Hình 2.7 Diode Zener và kí hiệu

 Thơng số kỹ thuật của Diode Zener
Một số thông số kỹ thuật được sử dụng cho Diode zener như sau:

Trang 16


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

– Điện áp Vz: Là điện áp của diode zener trong trường hợp điện áp gặp phải sự
cố đảo ngược 2.4 V đến khoảng 200 V (Thậm chí có thể lên tới 1 kV) mà mức điện
áp tối đa của thiết bị gắn trên thiết bị chỉ khoảng 47 V.
– Dòng điện tối thiểu: Là mức dòng điện nhỏ nhất để diode có thể phá vỡ 5 mA
và 10 mA.
– Dòng điện tối đa: Là mức dòng điện lớn nhất khi điện áp zener định mức Vz
từ 200 uA đến 200 A.
– Cơng suất: Cơng suất của diode zener thường có giá trị là 400 mW, 500 mW,
1 W và 5 W. Đối với cơng suất của diode có bề mặt được gắn thì chúng thường có
giá trị là 200 mW, 350 mW, 500 mW và 1 W. Trong đó, cơng thức tính công suất
của diode được xác định bằng cách lấy điện áp nhân dòng điện.
– Dung sai của điện áp: Dung sai của diode zener thường dao động ± 5%.
– Nhiệt độ ổn định: Mức điện áp có nhiệt độ ổn định nhất của diode zener là

5V.
– Điện trở zener (Rz): Được thể hiện từ các đặc tính IV. 
 Nguyên lý hoạt động của Diode Zener
- Khi diode zener được mắc ngược chiều thì nếu điện áp trong mạch lớn hơn mức
điện áp định mức của diode thì diode sẽ cho dịng điện đi qua. Ngược lại, nếu điện
áp
trong mạch nhỏ hơn điện áp định mức của diode thì diode sẽ khơng cho dịng
điện đi qua.
- Đối với diode zener phân cực thuận thì nó sẽ hoạt động như một diode
thơng thường (Có điện áp bật từ 0,3 đến 0,7 V). Còn đối với diode zener phân cực
nghịch thì ban đầu chỉ có dịng điện thật nhỏ qua diode nhưng nếu tăng điện áp
nghịch lên đến điện áp đánh thủng được xác định trước: VNgược = Vz (Vz: điện áp
Zener) thì dịng điện qua diode tăng đến mức tối đa nhưng vẫn giữ nguyên hiệu điện
thế giữa hai đầu diode, gọi là hiệu thế zener.
 Ứng dụng diode Zener
Diode Zener được sử dụng để điều chỉnh điện áp, như các yếu tố tham chiếu,
bộ triệt xung và trong các ứng dụng chuyển mạch và mạch clipper…

Trang 17


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

trong các mạch điện tử: mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay
chiều, mạch tạo dao động .vv…
Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C viết tắt của Capacitior
Đơn vị của tụ điện:  là Fara (F), Trong đó : 1 Fara: 1F = 10-6MicroFara = 10-9
Nano Fara = 10-12 Pico Fara
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 mơi (dielectric) khơng dẫn
điện như: Giấy, giấy tẩm hố chất, gốm, mica…
Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho phép dịng điện xoay chiều đi
qua. Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Hình 2.8 Tụ điện

 Cấu tạo của tụ điện
Một tụ điện thơng thường sẽ có cấu tạo bao gồm:
-

Tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại. Hai bề mặt
này được đặt song song với nhau và được ngăn cách bởi một lớp điện môi.

-

Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh,
giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc khơng khí. Các điện
mơi này khơng dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ
điện
Trang 18


Chương 2: Lý thuyết cơ sở

Hình 2.9 Cấu tạo và kí hiệu

 Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện
như một ắc qui nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường. Nó lưu trữ hiệu quả các

electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện.  Nhưng điểm khác biệt
lớn của tụ điện với ắc qui là tụ điện khơng có khả năng sinh ra các điện tích electron
Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là nguyên lý cơ bản
trong hoạt động của tụ điện. Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện
xoay chiều.
 Công dụng
Từ nguyên lý hoạt động của tụ điện để được áp dụng vào từng cơng trình điện
riêng, hay nói cách khác nó có nhiều cơng dụng, nhưng có 4 cơng dụng chính đó là:
-

Khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả là tác dụng
được biết đến nhiều nhất. Nó giống cơng dụng lưu trữ như ắc-qui. Tuy nhiên,
ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.

-

Công dụng tụ điện  tiếp theo là 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
chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ. Hỗ trợ đắc lực
cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.

Trang 19