Bài giảng Điện tử căn bản - Bài 2: Tụ điện (Capacitor)

Bài 2: TỤ ĐIỆN (CAPACITOR) I . Tổng quát : 1. Cấu Tạo : Bản A Bản B Điện môi 10 V S Tụ điện  Hai bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt song song nhau.  Giữa hai bản cực là chất điện môi.  Điện môi: giấy, dầu, mica, gốm, không khí....  Tên tụ chính là tên của chất đđiện môi dùng làm tụ.  Ví dụ: Tụ giấy, tụ gốm, tụ không khí..... Tụ điện là một linh kiện có khả năng tích điện dưới dạng điện trường. Khả năng tích điện của tụ gọi là điện dung của tụ, ký hiệu là C đơn vị được tính bằng Fara (F). Đơn vị Fara rất lớn trong thực tế ít dùng, chỉ dùng những đơn vị ước số của Fara như : Micô-fara (F ; MF; UF) hay Picô-fara (P). Châu Âu và Nga còn dùng đơn vị Nano-Fara (nF ; n). 1F = 10-6F hay 1F = 106F 1 pF = 10 –12 F hay 1F = 1012 pF 1 nF = 10 –9 F hay 1F = 109 nF Vậy 1 nF = 1000 pF 2. Ký hiệu và hình dạng: Có hai dạng : dạng tụ có cực tính (tụ hoá) và không có cực tính. a. Dạng không có cực tính: còn gọi là tụ gốm (tụ Pi) và tụ ceramic hay tụ kẹo. Hình 2: Ký hiệu và hinh dạng tụ không cực tính Tụ gốm dạng dẹp Mặt cạnh Mặt trước Tụ gốm dạng ống  Làm bằng một miếng gốm hình ống nhỏ hay hình tròn dẹt .  Loại tụ này có trị số khoảng từ vài pF tới vài chục nghìn pF.  Điện dung loại tụ này rất ổn định.  Tụ gốm thường dùng vào các mạch có tần số cao. . C=0.01F C=100pF C=22nF C=1000pF5%  Đối với loại tụ 102J ta lưu ý cách đọc trị số 1 : số thứ nhất 0 : số thứ hai 2 : số bội ( x. 102) J : sai số Đơn vị tụ này là pF  Cấp sai số có 3 cấp được xác định như sau J =  5% K =  10% M =  20%  Đây là loại tụ có cực tính dương, âm.  Được chế tạo với bản cực nhôm làm cực dương có bề mặt hình thành lớp oxit nhôm và lớp bọt khí có tính cách điện để làm chất điện môi.  Tụ hóa có điện dung lớn từ 1F – 10.000F  Điện thế làm việc thường nhỏ hơn 500v.  Thường dùng trong các mạch lọc nguồn. Hình dáng tụ hóa học B. Tụ có cực tính (Tụ hoá): Ký hiệu tụ hóa Hình 3: Ký hiệu và hình dạng tụ có cực tính - Khi sử dụng phải đặt đầu (+) của tụ đặt vào đầu dương của nguồn hoặc vào nơi có điện thế cao hơn đầu (-) của tụ. - Nếu đặt ngược sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện xuyên qua lớp điện môi làm tụ bị chạm, bị rĩ điện. gọi là hiện tượng đánh thủng lớp điện môi, có thể gây nổ tụ. Tụ biến đổi Ký hiệu và hình dáng tụ biến đổi điển hình Giá trị tụ có thể thay đổi được. Điện môi tụ này thường là không khí, những lá cách điện bằng chất dẻo hoặc dầu cách điện. Đối với loại tụ này giá trị không quá vài nghìn pF. Ứng dụng : tụ xoay dùng chọn thu đài ở các loại radio cũ, vi chỉnh lại tần số mạch dao động, mạch cộng hưởng, mạch lọc... c. Tụ biến đổi: Mica xen kẻ với lớp kim loại Các lớp đó được ghép chặt lại và hình thành dạng như trên Tụ giấy Tụ giấy gồm hai băng kim loại rất mỏng dùng làm hai bản cực. Giữa hai bản cực là băng giấy cách điện mỏng bằng giấy tẩm dầu. Điện dung tụ này khá lớn từ vài chục nF đến vài F. Điện áp làm việc từ vài trăm volt đến vài nghìn volt. Tụ điện giấy thường được gặp trong các mạch điện tần số thấp. Tụ Mica Gồm những lá kim loại rất mỏng xen kẻ với những lá mica rất mỏng. Tụ điện mica có trị số từ vài chục nghìn pF. Điện áp làm việc từ 250v – 5000v. Tụ điện mica có tính năng kỹ thuật tốt, nhưng gía thành đắt . Thường dùng tụ mica trong các mạch cao tần. d. Tụ giấy –tụ mica: e. Tụ dạng dán bề mặt (SMD): Hình 4: Hình dạng tụ điện trong ĐTDĐ II. Phương pháp đọc trị số tụ điện: 1. Cách ghi đọc theo đơn vị là pF : Người ta dùng 3 chữ số. Trong đó hai chữ số ở đầu là ghi hai số thứ nhất và thứ hai, chữ số thứ ba là lượng số “0” phải thêm vào, đơn vị là P . Cuối cùng là một chữ cái để chỉ sai số được quy ước như sau : I và J =  5% ; Không ghi chữ =  10% ; M =  20% ; Z = 20% – 80% ; D = 5pF ; C = 25pF Ví dụ : 153J = 15.000 PF  5% 222 = 22.000 PF  10% 473M = 47.000 PF  20% * Chú ý đối với các tụ vài trăm pF thì người ta ghi trực tiếp. Ví dụ : 100J = 100 PF  5% hoặc 101J 560 = 560 PF  10% hoặc 561K 470M = 470 PF  20% hoặc 471M 2./ Cách ghi đọc theo đơn vị là F : Các tụ dạng này đều có trị số nhỏ hơn 1F các tụ được ghi dưới dạng thập phân. Nhưng số 0 ở trước phía dấu phẩy, và dấu phẩy được thay thế bằng dấu chấm. Phía sau các chữ số là các chữ cái dùng để chỉ sai số tương tự như trên. Ví dụ : Tụ được ghi . 001J có giá trị là 0,001 F  5% = 1000 PF  5% . 047K có giá trị là 0,047   10% = 47.000 PF  10% . 1M có giá trị là 0,1   20% = 100.000 PF  20% * Chú ý : Các tụ điện trên nếu không có ghi điện thế làm việc thì có điện thế lớn nhất là 50v. Nếu các tụ nào có điện thế sử dụng lớn hơn 50v thì sẽ được ghi rõ trên thân của tụ. 3./ Cách ghi bằng vạch màu : Nguyên tắc tương tự như đọc điện trở tuy nhiên có thêm vòng màu để chỉ điện thế làm việc + Màu hồng (pink) VMAX = 25V + Màu lục (Green) VMAX = 50V Vòng màu thứ tư chỉ dung sai. Chỉ có hai màu: + Màu đen sai số  20% + màu trắng  10%. Ví dụ các tụ điện trên thân của nó có các vạch màu như sau: C1 : Nâu, Xám, Đỏ, Đen, Hồng 1 8 x 100  20% điện thế làm việc 25v C2 : Xám, Đỏ, cam ; nâu ; xanh lá 8 2 x 1000  10%; WV = 50v 82.000 PF  10% điện áp làm việc 50v Hình 5: Một vài cách đọc trị số tụ điện theo luật màu: Các tụ này có điện dung khá nhỏ thường có điện môi bằng gốm, sứ, ceramic. Ít bị đứt mà chỉ bị rĩ hoặc chạm. Đặt đồng hồ ở thang đo x 10 K. Đo giữa hai chân tụ nếu: + Kim không lên  tụ tốt. + Kim lên chỉ số  nào đó  tụ bị rĩ hoặc chạm. III. Phương pháp đo kiểm tra tụ điện : 1. Đối với các tụ có trị số nhỏ hơn 1F : 2./ Đối với các tụ có trị số lớn hơn 1F : Khi đo C bằng Ohm kế thì C nạp điện qua R thang đo. Để quan sát được thời gian kim lên ( tụ nạp ) và kim trở về  ( tụ nap ï đầy điện ), ta nên chọn thang đo thích hợp ( C lớn chọn R thang đo nhỏ và ngược lại ). Thí dụ : C : 1 10 F chọn thang Rx10K, Rx 1K C : 100 1000 F chọn thang Rx10, Rx 1 Quan sát kim lên và trở về, ta có thể kết luận về C như sau , nếu : - Kim lên nhanh, về nhanh  Tụ C tốt. - Kim lên không về  Tụ C chạm. - Kim lên chậm, về không hết Tụ C rỉ. Khi so sánh hai tụ cùng trị số, nếu một tụ khi đo kim lên ít hơn  C bị khô.