(Trang 84)
Sau khi học xong bài này, em sẽ:
• Vẽ được kí hiệu, trình bàu được công dụng và thông số kĩ thuật của linh kiện bán dẫn diode, transistor và IC.
• Nhận biết, đọc số liệu kĩ thuật, lựa chọn, kiểm tra được linh kiện bán dẫn diode và IC.
Hình 16.1
Trong mạch lắp ráp Hình 16.1 có các mạch linh kiện: điện trở, tụ điện, diode, transistor và IC?
I. DIODE
Khám phá
Quan sát Hình 16.2 và cho biết hoạt động, công dụng của diode.
Uvào; Diode; R; Ura
Hình 16.2. Hoạt động của diode khi có đầu bào là điện áp xoay chiều
(Trang 85)
1. Công dụng
Diode có công dụng cho dòng điện đi qua theo một chiều nhất định. Do vậy, diode thường được sử dụng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Ngoài ra, diode dùng để ổn áp,…
2. Hình dạng và kí hiệu
Diode là một linh kiện được tạo thành từ hai lớp vật liệu bán dẫn P, N. Lớp bán dẫn P mang điện tích dương được nối với cực anode (A), lớp bán dẫn N mang điện tích âm được nối với cực cathode (K) như trên Hình 16.3.
Hình 16.3. Cấu tạo của diode
Khi được phân cực thuận (UAK>0) thì diode dẫn, cho dòng điện đi theo chiều thuận từ A đến K. Diode dẫn hoàn toàn khi UAK>UF (UF là điện áp ngưỡng. Với diode Si, UF có giá trị trong khoảng từ 0,6 V đến 0,8 V). Ngược lại, khi được phân cực ngược (UAK<0) thì diode không cho dòng điện đi qua.
Hình dạng một số loại diode và kí hiệu tương ứng được chỉ ra trên Bảng 16.1.
Bảng 16.1. Hình dạng và kí hiệu một số loại diode cơ bản
| Tên gọi | Hình dáng | Kí hiệu |
| Diode thường (Diode chỉnh lưu) |  |  |
| Diode ổn áp |  |  |
3. Thông số kĩ thuật
- Dòng định mức (lđm): Là trị số dòng điện lớn nhất cho phép chạy qua diode mà vẫn đảm bảo an toàn.
- Điện áp ngược lớn nhất (UnMax): Là trị số điện áp lớn nhất cho phép đặt lên hai cực của diode mà vẫn đảm bảo an toàn, diode không bị đánh thủng.
Diode có nhiều loại với các số liệu kĩ thuật khác nhau. Để đọc và hiểu được các số liệu kĩ thuật này, ta cần tra cứu theo bảng dữ liệu (datasheet) cung cấp bởi nhà sản xuất.
Luyện tập
Đọc và cho biết ý nghĩa của các thông số kĩ thuật ứng với ba diode trong Bảng 16.2.
Bảng 16.2. Thông số kĩ thuật của diode
Thứ tự Kí hiệu diode UnMax (V) Iđm (A) 1 1N5400 50 3 2 1N5402 200 3 3 1N4002G 100 1
(Trang 86)
II. TRANSISTOR LƯỠNG CỰC
Khám phá
Hình 16.4 minh hoạ nhóm các linh kiện điện tử gồm: điện trở, tụ điện, diode và transistor. Hãy cho biết transistor có đặc điểm nhận dạng gì khác so với các linh kiện còn lại?
1) Diode; 2) Tụ hóa; 3) Transistor; 4) Điện trở; 5) Transistor; 6) Cuộn cảm
Hình 16.4. Linh kiện điện tử
1. Công dụng
Transistor lưỡng cực thường được sử dụng để thực hiện các chức năng như khuếch đại tín hiệu, chuyển mạch điện tử với trạng thái đóng và mở (ON/OFF).
2. Hình dạng và kí hiệu
Transistor lưỡng cực có cấu tạo gồm ba lớp vật liệu bân dẫn tương ứng với đầu ra là ba cực: Base (B), Collector (C) và Emitter (E). Có hai loại transistor lưỡng cực là NPN và PNP. Cấu tạo và kí hiệu của hai transistor này như Bảng 16.2.
Bảng 16.2. Cấu tạo và kí hiệu transistor lưỡng cực
| Tên gọi | Hình dạng | Kí hiệu |
| Transistor NPN |  |  |
| Transistor PNP |  |  |
Hoạt động của transistor lưỡng cực phụ thuộc vào trạng thái phân cực của lớp tiếp giáp (B-E) giữa cực B và E, lớp tiếp giáp (B-C) giữa cực B và C. Cụ thể, transistor loại NPN dẫn dòng khi UBE>UF và UCE>0; transistor loại PNP dẫn dòng khi UBE<–UF và UCE<0, trong đó: UF là điện áp ngưỡng. Tùy theo vật vật liệu chế tạo transistor, UF có 0,3 đến 0,7 V.
Hình dạng một số loại transistor lưỡng cực như Hình 16.5.
Hình 16.5. Hình dạng một số loại transistor lưỡng cực
(Trang 87)
3. Thông số kĩ thuật
- Điện áp định mức collector – emitter (UCEO): Là điện áp lớn nhất cho phép đặt lên hai cực C và E để transistor có thể làm việc mà không bị đánh hỏng.
- Điện áp định mức base – emitter (UBEO): Là điện áp lớn nhất cho phép đặt vào hai cực B và E để transistorr có thể làm việc mà không bị đánh hỏng.
- Dòng điện collector định mức (lC): Là dòng điện collector lớn nhất cho phép chạy qua transistor.
- Dòng điện base định mức (lB): Là dòng điện base lớn nhất cho phép chạy qua transistor.
- Hệ số khuếch đại dòng (β): Là tỉ số giữa dòng điện IC và IB của transistor.
Trên thực tế, transistor do Nhật Bản sản xuất được sử dụng rộng rãi. Kí hiệu tên của transistor có dạng Axxxx, Bxxxx, Cxxxx và Dxxxx. Ví dụ: A564, B733, C828, D1555. Trong đó, "A" và "B" là kí hiệu dùng cho transistor PNP, "C" và "D" là kí hiệu dùng cho transistor NPN.
Luyện tập
Trên thân của ba linh kiện transitor khác nhau ghi các kí hiệu: C945, A1015,C1815. Em hãy cho biết tên của nước sản xuất và phân loại (NPN hay PNP) của các transistor này.
III. MẠCH TÍCH HỢP IC
Khám phá
Quan sát Hình 16.6 và cho biết nhận xét của em về đặc điểm hình dạng và cách bố trí các chân (pin) của IC 74LS32.
Hình 16.6. IC 74LS32 và sơ đồ chân tương ứng
1. Công dụng
IC là tên viết tắt tiếng Anh của thuật ngữ mạch tích hợp (Integrated Circuit). IC được chế tạo bằng các công nghệ đặc biệt với độ chính xác cao, trong đó tích hợp một lượng lớn các linh kiện điện tử siêu nhỏ.
IC có nhiều công dụng và được ứng dụng rất rộng rãi trong hầu hết các thiết bị điện tử của đời sống. Trong mạch điện tử, IC có thể thực hiện các chức năng như: khuếch đại, tạo dao động, bộ nhớ máy tính, vi xử lí,… với các đặc điểm: nhỏ gọn, hiệu
(Trang 88)
năng xử lí cao, giá thành rẻ đã góp phần quan trọng nhằm làm giảm kích thước và giá thành đồng thời cũng làm tăng hiệu năng và độ chính xác trong xử lí của các thiết bị điện tử.
2. Nhận biết và phân loại
Mỗi IC có kí hiệu và các chân (pin) khác nhau. Khi sử dụng IC cần tra cứu sổ tay và các tài liệu kĩ thuật đi kèm tương ứng để hiểu rõ về đặc điểm của từng chân IC, chức năng và thông số kĩ thuật chung của mỗi IC. Thông thường, các chân của IC được bố trí theo kiểu hình răng lược có một hàng chân hoặc kiểu chân rết có hai hàng chân. Cách đếm chân IC theo quy ước như Hình 16.7.
a) IC có một hàng chân; b) IC có hai hàng chân
Hình 16.7. Cách bố trí các chân của IC
Đối với IC có một hàng chân: nhìn theo mặt bên phải, tức là mặt có ghi các chữ số kí hiệu của IC, ta đếm từ số 1 đến số cuối theo chiều từ trái sang phải.
Đối với IC có hai hàng chân: nhìn từ trên xuống, đếm từ số 1 đến số cuối theo chiều ngược kim đồng hồ, bắt đầu từ bên có đánh dấu trên thân của IC.
Hình dạng của một số loại IC được đưa ra trên Hình 16.8.
Hình 16.8. Hình dạng của một số loại IC
IC có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Ở đây, ta phân loại IC theo ba tiêu chí cơ bản như sau:
Phân loại theo mật độ tích hợp:
- SSI: Mật độ tích hợp nhỏ, chỉ loại IC chứa vài chục transistor.
- MSI: Mật độ tích hợp lớn, chỉ loại IC chứa vào trăm transistor.
- LSI: Mật độ tích hợp lớn, chỉ loại IC chứa hàng nghìn transistor.
- VLSI: Mật độ tích hợp rất lớn, chỉ loại IC có hàng trăm đến hàng vài tỉ transistor
(Trang 89)
Phân loại theo đặc điểm tín hiệu xử lí:
- IC tương tự: Làm với tín hiệu tương tự, điển hình các IC tuyến tính, IC công suất và IC cao tần.
- IC số: Làm việc với tín hiệu số là cổng logic, mạch logic tổ hợp.
- IC kết hợp tương tự và số: IC này gồm các khối có khả năng xử lí và làm việc với cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
Phân loại theo công dụng:
- IC sử dụng trong các bộ xử lí trung tâm (CPU), bộ vi xử lí, vi điều khiển và bộ nhớ máy tính.
- IC sử dụng trong các thiết bị cảm biến như: cảm biến nhiệt, cảm biến ánh sáng, cảm biến áp suất,…
- IC dùng trong các mạch xử lí dòng điện và điện áp lớn (IC công suất).
IV. THỰC HÀNH
1. Chuẩn bị vật tư, dụng cụ (cho một nhóm học sinh)
- Đồng hồ vạn năng: 1 chiếc.
- Diode SR5100: 3 chiếc.
- Transistor C1815: 3 chiếc.
- IC 74LS32: 2 chiếc.
- IC 74HC08N: 2 chiếc
2. Đo và kiểm tra linh kiện
a) Đo và kiểm tra diode
Để kiểm tra diode còn hoạt động tốt hay không, ta sử dụng đồng hồ vạn năng và làm theo các bước sau:
Bước 1: Chuyển đồng hồ vạn năng về chế độ diode.
Bước 2: Chạm que đen của đồng hồ vào cực cathode (K), que đỏ vào cực anode (A) (Hình 16.9).
Hình 16.9. Kiểm tra diode
Bước 3: Quan sát giá trị hiển thị trên đồng hồ vạn năng: Nếu giá trị nằm trong dải điện áp từ 0,3 V đến 0,8 V thì có nghĩa diode hoạt động tốt. Ngược lại, nếu giá trị là 0 V hoặc không hiển thị bởi kí tự đặc biệt “OL” (tương ứng với mức trở kháng cao) thì có nghĩa diode đã bị hỏng.
(Trang 90)
b) Đo và kiểm tra transistor
Ta có thể kiểm tra transistor còn hoạt động tốt hay không bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng và thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Chuyển đồng hồ vạn năng về chế độ đo diode.
Bước 2: Sử dụng tài liệu tra cứu (datasheet) cung cấp bởi nhà sản xuất để xác định rõ các vị trí các chân B, C, E của transistor và loại transistor (NPN hay PNP).
Bước 3: Nếu transistor loại PNP thì chạm que đỏ của đồng đồ vào chân B, que đen vào chân E. Sau đó, giữ nguyên vị trí que đỏ, chuyển vị trí que đen từ chân E sang chân C (Hình 16.10).
Hình 16.10. Kiểm tra transistor
Bước 4: Quan sát giá trị hiển thị trên đồng hồ vạn năng: Trong cả hai trường hợp khi que đen đặt vào chân E và chân C, nếu hiển thị nằm trong dải điện áp 0,3 V đến 0,8 V thì có nghĩa transitor hoạt động tốt. Ngược lại, nếu giá trị là 0 V hoặc hiển thị bởi kí tự đặc biệt “OL” thì có nghĩa transistor đã bị hỏng.
c) Đo và kiểm tra IC
Trên thực tế, IC có nhiều chủng loại phong phú với thông số đặc trưng khác nhau. Để kiểm tra và xác định rõ được các chức năng và hoạt động của mỗi loại IC, cần sử dụng tài liệu tra cứu (datasheet) cung cấp bởi nhà xuất. Trong trường hợp đơn giản, ta có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để kiểm tra IC còn tốt hay không thông qua đo kiểm tra trạng thái ngắn mạch hay chập mạch của IC. Các bước thực hiện như sau:
Bước 1: Chuyển đồng đồ vạn năng về chế độ đo thông mạch (Hình 16.11).
Bước 2: Chạm lần lượt que đỏ và que đen của đồng hồ vào các chân (PIN) nằm trên mỗi cạnh của IC.
Bước 3: Nếu thấy đồng đồ phát tiếng “bíp” thì đó là dấu hiệu cho thấy IC bị ngắn mạch, cần thay thế IC có thể là bị hỏng.
Hình 16.11. Kiểm tra IC
