Giáo trình Module: Điện tử cơ bản (Phần 2)

bị đứt ngầm bên trong và không được vuông góc quá sẽ nhanh bị gẫy (xem lại bài học trước). - ĐHVN -Bo mạch Panh kẹp, kìm và kéo. Bước 2: - Lắp ráp linh kiện trên bo vạn năng Hàn theo trình tự: - Hàn lần lượt các diode D1 - D4 - Hàn linh kiện phụ trợ R, C, led. - Hàn dây liên kết mạch - Hàn dây cấp nguồn - Mỗi linh kiện một chấu hàn. - Các linh kiện phải được lùa vào trong chấu hàn khi mỏ hàn đã được nung nóng làm chảy thiếc hàn ở chấu hàn. - Các linh kiện hàn đúng vị trí tiếp xúc tốt, tạo dáng đẹp. Các dây nối ít chồng chéo nhau. -Mỏ hàn, panh, bo vạn năng và linh kiện Bước 3: Kiểm tra mạch điện (kiểm tra nguội) - Kiểm tra lại mạch từ sơ đồ lắp ráp sang sơ đồ nguyên lý và ngược lại - Đo kiểm tra an toàn: kiểm tra nguồn cấp. - Đồng hồ vạn năng Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 42 Bước 4: Cấp nguồn, đo thông số mạch điện Cấp nguồn cho mạch điện quan sát hiện tượng của mạch ta thấy đèn led sáng bình thường thì tiến hành đo các thông số mạch điện.  Dùng ĐHVN đo điện áp: (chú ý vùng đo và cực tính que đo) + Đặt que đo ở điểm TP1 với TP2: có UV = điểm TP3 với TP4: có Ur =  Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra dạng sóng: + Bật nguồn máy hiện sóng + Thử que đo máy hiện sóng + Kẹp dây mass que đo vào mass mạch điện (sau đó bật nguồn của mạch điện) Kết quả: Ur > UV ; Dạng sóng đầu ra khi chưa có tụ là bán chu kỳ dương liên tiếp, khi có tụ dạng sóng bằng phẳng hơn. - Đồng hồ vạn năng - Máy hiện sóng Đo tại điểm TP1 có dạng sóng: Time/Div: CH1: ................ CH2:................. Volt/Div: CH1:................. CH2:................. Đo tại điểm TP3 có dạng sóng: Time/Div: CH1: ................ CH2:................. Volt/Div: CH1:................. CH2:................. 12V 15V Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 43 Bước 5: Hiệu chỉnh mạch và các sai hỏng thường xảy ra - Khi chọn diode cần chọn diode có dòng phù hợp với tải. IDmax  2It ; UPmax  2 2 UAC - Chọn tụ lọc nguồn phải chú ý điện áp của tụ, tụ có giá trị điện dung càng lớn thì càng tốt để giảm mức điện áp gợn sóng trên tải và tăng mức điện áp một chiều trung bình trên tải. UDC = UP - fC I U Ur t P 22  (UDC: điện áp một chiều trên tải) Ur điện áp gợn sóng trên tụ C - Các dạng sai hỏng của mạch: + Chỉ nắn được một nủa chu kỳ: + Mạch chỉnh lưu cầu bị nóng: do chạm chập - Đồng hồ vạn năng - Máy hiện sóng - Mỏ hàn - Phanh * Thực hiện thao tác mẫu: - GV làm mẫu theo trình tự trên vừa làm vừa phân tích cho học sinh hiểu. *. Phân công công việc và định mức thời gian: - Chia nhóm - Ca trưởng nhận dụng cụ thiết bị, vật liệu linh kiện phát cho từng nhóm - Các nhóm triển khai về vị trí thực hành - Thực hành lắp ráp mạch điện trên trong thời gian: 1giờ. b. Lắp ráp mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ ( Tiến hành theo trình tự trên) + Đo điện áp tại: - TP1 với 0: 220VAC 9VAC 0 9VAC TP3 TP2 TP1 + C 2200uF/25V D1 LED1D2 R 1k Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 44 - TP2 với 0 + Dạng sóng tại TP3 với 0 khi có tụ, không có tụ: + Dạng sóng tại TP3 với 0 khi có tụ, không có tụ: c. Lắp ráp mạch chỉnh lưu có điện áp ra đối xứng ( Tiến hành theo trình tự trên) + Đo điện áp tại: - TP3 với TP5: 0 220VAC 12VAC 12VAC TP5 TP4 TP3 TP2 TP1 + C1 2200uF/25V LED1 +C2 2200uF/25V LED2 R1 1k R2 1k Time/Div: CH1: .......... CH2:........... Volt/Div: CH1:.......... CH2:........... Time/Div: CH1: .......... CH2:........... Volt/Div: CH1:.......... CH2:........... Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 45 - TP5 với TP4 + Dạng sóng tại TP3 với TP5 khi có tụ, không có tụ: + Dạng sóng tại TP4 với TP5 khi có tụ, không có tụ: d. Lắp ráp mạch nhân áp Time/Div: CH1: .......... CH2:........... Volt/Div: CH1:.......... CH2:........... Time/Div: CH1: .......... CH2:........... Volt/Div: CH1:.......... CH2:........... TP6 TP5 TP4 TP3 TP2TP1 LED1 + C1 2200uF/25V D2 4007 D1 4007 + C2 2200uF/25V + C2 2200uF/25V D2 4007 D1 4007 + C1 2200uF/25V LED1 R5 1k R 1k Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 46  Cấp điện áp AC 12V đo các thông số mạch điện tại: + Tại TP1 với TP3: U = + Tại TP2 với TP3: U = + Dạng sóng tại: TP2 Time/Div: CH1: .......... CH2:........... Volt/Div: CH1:.......... CH2:........... Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 47 Bài 3.4: Transistor (BJT) I. TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT) 1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc * Cấu tạo: - Transistor gồm ba lớp bỏn dẫn ghộp với nhau hỡnh thành hai mối tiếp giỏp P-N , nếu ghộp theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau . - Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bỏn dẫn B rất mỏng và cú nồng độ tạp chất thấp. - Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được. * Nguyên lý làm việc: Xét hoạt động của Transistor NPN . Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 48 - Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và ( - ) nguồn vào cực E. - Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dũng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. - Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đó được cấp điện nhưng vẫn không có dũng điện chạy qua mối C E ( lúc này dũng IC = 0 ) - Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dũng điện chạy từ (+)nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dũng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dũng IB - Ngay khi dũng IB xuất hiện => lập tức cũng cú dũng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dũng IC mạnh gấp nhiều lần dũng IB - Như vậy rừ ràng dũng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dũng IB và phụ thuộc theo một cụng thức . IC = õ.IB Trong đó: IC là dũng chạy qua mối CE IB là dũng chạy qua mối BE  là hệ số khuyếch đại của Transistor Xét hoạt động của Transistor PNP . Xét tương tự 2. Những tính chất cơ bản của Tranzitor và cách nhận biết: - Hệ số khuếch đại dòng điện (hfe; ) - Điện áp giới hạn: + UCBomax là điện áp lớn nhất của tiếp giáp CB khi hở cực E + UEBomax là điện áp lớn nhất của tiếp giáp EB khi hở cực C + UEComax là điện áp lớn nhất của tiếp giáp EB khi hở cực B - Dòng điện giới hạn: (ICmax ) - Công suất giới hạn (Pc) công suất tối đa tiêu tán trên điện trở chân C - Tần số cắt (tần số làm việc giới hạn) + Nhận biết: Trên mỗi thân TZT thường ký hiệu bằng 2 hay 3 chữ cái với 1 số theo sau: + Có 2 chữ cái lớn là TZT sử dụng trong KTTH + Có 3 chữ cái lớn là TZT sử dụng ứng dụng trong công nghiệp (loại chuyên dụng) Trong đó: Chữ cái đầu tiên chỉ vật liệu bán dẫn (A - Ge, B - Si) Chữ cái thứ 2 chỉ phạm vi sử dụng Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 49 C, D - TZT NF (TZT âm tần) F - TZT HF U TZT công suất chuyển mạch S TZT chuyển mạch Chữ cái thứ 3 chỉ TZT ứng dụng trong công nghiệp 3. Phương pháp đo kiểm tra xác định cực tính:  Tuỳ theo sự sắp xếp giữa các lớp bán dẫn ta có 2 loại TZT: PNP; NPN. Gồm có 3 cực Emitor (E, cực phát), colector (C, cực góp), bazơ (B, cực gốc) - Điều kiện làm việc: UC > UB > UE UC < UB < UE - Cách xác định cực tính: + Tìm cực B và loại TZT: Dùng đồng hồ vạn năng đặt ở thang đo điện trở nấc 100 (hoặc 10). Kẹp que đo lần lượt vào các cặp chân BC, BE, EB và đảo lại (như vậy có 6 phép đo). Ta thấy có 2 phép đo có giá trị điện trở tương ứng bằng nhau ở cặp BC, BE. Trong đó có một que đo chỉ cố định chính là chân B của TZT. - Nếu que đo cố định (chân B) là que đỏ (tức là âm của nguồn Pin) ta nói đó là đèn thuận. - Nếu que đo cố định (chân B) là que đen (tức là dương của nguồn Pin) ta nói đó là đèn ngược. + Xác định cực C và cực E: đặt đồng hồ ở thang đo điện trở x1k - Giả sử ta đã tìm được chân 1 là B và là loại transistor ngược. - Giả sử chân còn lại cực C là chân 2, chân 3 là cực E. - Ta nối đồng hồ như hình vẽ: Ib Ic Ie Ic Ie Ib E B E B CC B C E C B E NPN PNP N P N C B E P N P C B E R 1 2 3 - đỏ đen + Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 50 + Cực C nối nguồn + (que đen) + Cực E nối nguồn - (que đỏ) + Nối 1 điện trở R từ cực B về C (ta có phép định thiên kiểu dòng cố định).  Nếu phép đo có giá trị điện trở nhỏ thì phép giả sử của ta là đúng.  Còn nếu có giá trị điện trở lớn (hoặc kim không chỉ thị) là ta giả sử sai (phân cực chưa đúng) - ta sẽ thực hiện phép giả sử ngược lại.Tương tự đối với transistor thuận ta làm tương tự .  Hình dạng: - Loại Digital: có 2 họ thường dùng DTA (Digital transistor 2SA); DTC (Digital transistor 2SC) dùng để giao tiếp với mạch điều khiển tác dụng như một cổng đảo hoặc 1 công tắc (R nối cực B nhàm bảo vệ khối điều khiển phía trước khi TZT bị chạm, R nối BE giúp TZT luôn ổn định. Họ DTC 1x4: DTC 114; DTC 124 Họ DTA 1x4: DTA 114; DTA 124 Họ RN 120x: RN 1203; RN1204 Q2 PNP1 Q1 NPN1 C B E B C C B E E Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 51 - Loại TZT darlington: dùng thang đo (1K) giống cách phân cực trên sau đó kích tay vào BC kim vọt lên trên 1/2 vạch chia thang đo là tốt . - Loại TZT có Damper (D, R) - Sò ngang: loại thường gặp ở tầng H. out, khối Power switching của tivi mầu, monitor Cách đo: Giữ que đo vào CE (thang R10K) kích tay vào BE (BJT) hoặc kích tay vào G (đối với loại MOSFET) nếu kim thay đổi là tốt. (khi hoạt động mối BE phân cực thuận - NPN, phân cực ngược - PNP) VD: sò D869, D870, Domino: D1426, D1427  Một số lưu ý khi chọn transistor sử dụng: - Tần số hoạt động? Nếu chọn sai BJT sẽ không hoạt động đúng ở tần số cao. - Dòng tải IC ? Nếu nhỏ – sẽ làm nóng BJT (quá dòng) - Áp chịu đựng UCE ? nếu nhỏ hơn áp phân cực BJT sẽ bị phá vỡ liên kết P -N. - Độ khuếch đại. Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 52 Bài 3.4: TRANSISTOR TRƯỜNG I. JFET 1. Cấu tạo và ký hiệu - Giống BJT chỉ khác tổng trở vào lớn, tổng trở ra lớn - Gồm có 3 cực: Drain (cực máng) – D Gate (cực cổng) – G Source (cực nguồn) – S 2. Nguyên lý làm việc Để phân cực JFET ta dùng 2 nguồn : Vói kênh n: dùng UDS > 0; UGS < 0. Khi đó qua JFET có dũng điện chạy qua cực máng hướng từ D- >S gọi là dũng cực mỏng: ID Dũng ID phụ thuộc vào cả hai nguồn phõn cực: UDS và UGS ID = f1(UDS) với UGS = Const ID = f2(UGS) với UDS = Const 3. Cách đo và kiểm tra Loại kênh dẫn P PJFET PJFET Loại kênh dẫn N NJFET NJFET Điều kiện phân cực: VD >> VS  VG IS = ID - IG JFET dẫn mạnh: VG giảm thì VS tăng, VD giảm. Điều kiện phân cực: VD << VS  VG IS = ID - IG JFET dẫn mạnh: VG tăng thì VS giảm, VD tăng. Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 53 D S G NJFET Cách kiểm tra chất lượng: Cách kiểm tra chất lượng:  Đặt que đen vào D và que đỏ vào S  Kích tay vào cực G nếu kim vọt lên rồi tự giữ và ở lần kích tiếp theo kim trả về đó là TZT tốt. - Mã ký hiệu: 2SK.  Đặt que đen vào S và que đỏ vào D  Kích tay vào cực G nếu kim vọt lên rồi tự giữ và ở lần kích tiếp theo kim trả về đó là TZT tốt - Mã ký hiệu: 2SJ.  Hình dạng:  Lưu ý khi sử dụng JFET: SMP... IRF ... K30X D G S BC 264 D G S D S G PJFET đe n S G - D đ Kích R + NJFET S G + D ®á ®en KÝch R - PJFET Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 54 - Đúng loại kênh N hay kênh P? - Tần số cắt - Dòng tải tối đa ID - Áp chịu đựng UDS II. Transistor MOSFET 1. Cấu tạo và ký hiệu: Cấu tạo MOSFET a) Loại kênh đặt sẵn; b) Loại kênh cảm ứng. Đặc điểm cấu tạo của MOSFET có hai loại cơ bản. Trên nền đế là đơn tinh thể bán đẫn tạp chất loại p (Si-p), người ta pha tạp chất bằng phương pháp công nghệ đặc biệt (plana, Epitaxi hay khuếch tán ion) để tạo ra 2 vùng bán dẫn loại n+ (nồng độ pha tạp cao hơn so với đế) và lấy ra hai điện cực là D và S. Hai vùng này được nối thông với nhau nhờ một kênh dẫn điện loại n có thể hình thành ngay trong quá trình chế tạo loại kênh đặt sẵn hay chỉ hình thành sau khi đã có 1 điện trường ngoài (lúc làm việc trong mạch điện) tác động loại kênh cảm ứng. Tại phần đối diện với kênh dẫn, người ta tạo ra điện cực thứ ba là cực cửa G sau khi đã phủ lên bề mặt kênh 1 lớp cách điện mỏng SiO2. Từ đó MOSFET còn có tên là loại FET có cực cửa cách li (IGFET). Kênh dẫn được cách li với đế nhờ tiếp giáp pn thường được phân cực ngược nhờ 1 điện áp phụ đưa tới cực thứ 4 là cực đế. Kí hiệu quy ước của MOSFET Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 55 2. Nguyên lí hoạt động và đặc tuyến Von-Ampe Để phân cực MOSFET người ta đặt 1 điện áp UDS > 0. Cần phân biệt hai trường hợp: Với loại kênh đặt sẵn, xuất hiện dòng điện tử trên kênh dẫn nối giữa S và D và trong mạch ngoài có dòng cực máng ID (chiều đi vào cực D), ngay cả khi chưa có điện áp đặt vào cực cửa (UGS = 0). Nếu đặt lên cực cửa điện áp UGS > 0, điện tử tự do có trong vùng đế (là hạt thiểu số) được hút vào vùng kênh dẫn đối diện với cực cửa làm giầu hạt dẫn cho kênh, tức là làm giảm điện trở của kênh, do đó lám tăng dòng cực máng ID. Chế độ làm việc này được gọi là chế độ giầu của MOSFET. Nếu đặt tới cực cửa điện áp UGS < 0, quá trình trên sẽ ngược lại, làm kênh dẫn bị nghèo đi do các hạt dẫn (là điện tử) bị đẩy xa khỏi kênh. Điện trở kênh dẫn tăng tùy theo mức độ tăng của UGS theo chiều âm sẽ làm giảm dòng ID. Đây là chế độ nghèo của MOSFET. Nếu xác định quan hệ hàm số ID = F3(UDS) lấy với những giá trị khác nhau của UGS bằng Ií thuyết thay thực nghiệm, ta thu được họ đặc tuyến ra của MOSFET loại kênh n đặt sẵn. UGS UDS Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 56 Đặc tuyến ra của MOSFET Với loại kênh cảm ứng, khi đặt tới cực cửa điện áp UGS < 0, không có dòng cực máng (ID = 0) do tồn tại hai tiếp giáp p-n mắc đối nhau tại vùng máng - đế và nguồn - đế, do đó không tồn tại kênh dẫn nối giữa máng - nguồn. Khi đặt UGS > 0, tại vùng đế đối diện cực cửa xuất hiện các điện tử tự do (do cảm ứng tĩnh điện) và hình thành một kênh dẫn điện nối liền hai cực máng và nguồn. Độ dẫn của kênh tăng theo giá trị của UGS do đó dòng điện cực máng ID tăng. Như vậy MOSFET loại kênh cảm ứng chỉ làm việc với 1 loại cực tính của UGS và chỉ ở chế độ làm giầu kênh. Biểu diễn quan hệ hàm ID= F4(UDS), lấy với các giá trị UGS khác nhau, ta có họ đặc tuyến ra của MOSFET kênh N cảm ứng như trên hình 2.52b. • Từ họ đặc tuyến ra của MOSFET với cả hai loại kênh đặt sẵn và kênh cảm ứng giống như đặc tuyến ra của JFET đã xét, thấy rõ có 3 vùng phân biệt : vùng gần gốc ở đó ID tăng tuyến tính theo UDS và ít phụ thuộc vào UGS, vùng bão hòa (vùng thắt) lúc đó ID chỉ phụ thuộc mạnh vào UGS, phụ thuộc yếu vào UDS và vùng đánh thủng lúc UDS có giá trị khá lớn. • Giải thích vật lí chi tiết các quá trình điều chế kênh dẫn điện bằng các điện áp UGS và UDS cho phép dẫn tới các kết luận tương tự như đối với JFET. Bên cạnh hiện tượng điều chế độ dẫn điện của kênh còn hiện tượng mở rộng vùng nghèo của tiếp giáp p-n giữa cực máng - đế khi tăng đần điện áp UDS. Điều này làm kênh dẫn có tiết diện hẹp dần khi đi từ cực nguồn tới cực máng và bị thắt lai tại 1 điểm ứng với điểm uốn tại ranh giới hai vùng tuyến tính và bão hòa trên đặc tuyến ra. Điện áp tương ứng với điểm này gọi là điện áp bão hòa UDSO (hay điện áp thắt kênh). Hình a và b là đường biểu diễn quan hệ lD = f5(UGS) ứng với một giá trị cố định của UDS với hai loại kênh đặt sẵn và kênh cảm ứng, được gọi là đặc tuyến truyền đạt Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 57 của MOSFET. Hình 2.53: Đặc tuyến truyền đạt của MOSFET Các tham số của MOSFET được định nghĩa và xác định giống như đối với JFET gồm có: hỗ dẫn S của đặc tính truyền đạt, điện trở trong ri ,điện trở vào rv và nhóm các tham số giới hạn: điện áp khóa UGSO (ứng với 1 giá trị UDS xác định), điện áp thắt kênh hay điện áp máng - nguồn bão hòa UDSO (ứng với UGS = 0) dòng IDmaxCf, UDSmaxCF. Khi sử dụng FET trong các mạch điện tử, cần lưu ý tới một số đặc điểm chung nhất sau đây: - Việc điều khiển điện trở kênh dẫn bằng điện áp UGS trên thực tế gần như không làm tổn hao công suất của tín hiệu, điều này có được do cực điều khiển hầu như cách li về điện với kênh dẫn hay điện trở lối vào cực lớn (109  103 so với loại tranzito bipolal dòng điện dò đầu vào gần như bằng không, với công nghệ CMOS điều này gần đạt tới lí tưởng. Nhận xét này đặc biệt quan trọng với các mạch điện tử analog phải làm việc với những tín hiệu yếu và với mạch điện tử digital khi đòi hỏi cao về mật độ tíc hợp các phần tử cùng với tính phản ứng nhanh Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 58 và chi phí năng lượng đòi hỏi thấp của chúng. - Đa số các FET có cấu trúc đối xứng giữa 2 cực máng (D) và nguồn (S). Do đó các tính chất của FET hầu như không thay đổi khi đổi lẫn vai trò hai cực này. - Với JFET và MOSFET chế độ nghèo, dòng cực máng đạt cực đại ID IDmax, lúc điện áp đặt vào cực cửa bằng không UGS = 0. Do vậy chúng được gọi chung là họ FET thường mở. Ngược lại, với MOSFET chế độ giầu, dòng ID =0 lúc UGS = 0 nên nó mới được gọi là họ FET thường khoá. Nhận xét này có ý nghĩa khi xây dựng các sơ đồ khoá ( mạch lôgic số ) dựa trên công nghệ MOS. Dạng đóng vỏ MOSFET trong thực tế Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 59 3. Ứng dụng Mosfet Trong bộ nguồn xung của Monitor hoặc máy vi tính, người ta thường dùng cặp linh kiện là IC tạo dao động và đèn Mosfet, dao động tạo ra từ IC có dạng xung vuông được đưa đến chân G của Mosfet, tại thời điểm xung có điện áp > 0V => đèn Mosfet dẫn, khi xung dao động = 0V Mosfet ngắt => như vậy dao động tạo ra sẽ điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp => sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp => cho ta điện áp ra. Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 60 BÀI 3-4: SCR – TRIAC - DIAC I. THYRISTOR (SCR) 1. Cấu tạo và ký hiệu: SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn PNPN. Như tên gọi ta thấy SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium. Các tíêp xúc kim loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G. 2. Nguyên lý hoạt động: Nếu ta mắc một nguồn điện một chiều VAA vào SCR như hình sau. một dòng điện nhỏ IG kích vào cực cổng G sẽ làm nối PN giữa cực cổng G và catot K dẫn phát khởi dòng điện anod IA qua SCR lớn hơn nhiều. Nếu ta đổi chiều nguồn VAA (cực dương nối với catod, cục âm nối với anod) sẽ không có dòng điện qua SCR cho dù có dòng điện kích IG. Như vậy ta có thể hiểu SCR như một diode nhưng có thêm cực cổng G và để SCR dẫn điện phải có dòng điện kích IG vào cực cổng. Cơ chế hoạt động như trên của SCR cho thấy dòng IG không cần lớn và chỉ cần tồn tại trong thời gian ngắn. Khi SCR đã dẫn điện, nếu ta ngắt bỏ IG thì SCR Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 61 vẫn tiếp tục dẫn điện, nghĩa là ta không thể ngắt SCR bằng cực cổng, đây cũng là một nhược điểm của SCR so với transistor. Người ta chỉ có thể ngắt SCR bằng cách cắt nguồn VAA hoặc giảm VAA sao cho dòng điện qua SCR nhỏ hơn một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng SCR) gọi là dòng điện duy trì IH (hodding current). 3. Đặc tuyến Vôn-Ampe Đặc tuyến này trình bày sự biến thiên của dòng điện anod IA theo điện thế anod- catod VAK với dòng cổng IG coi như thông số. - Khi SCR được phân cực nghịch (điện thế anod âm hơn điện thế catod), chỉ có một dòng điện rỉ rất nhỏ chạy qua SCR - Khi SCR được phân cực thuận (điện thế anod dương hơn điện thế catod), nếu ta nối tắt (hoặc để hở) nguồn VGG (IG=0), khi VAK còn nhỏ, chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua SCR (trong thực tế người ta xem như SCR không dẫn điện), nhưng khi VAK đạt đến một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng SCR) gọi là điện thế quay về VBO thì điện thế VAK tự động sụt xuống khoảng 0,7V như diode thường. Dòng điện tương ứng bây giờ chính là dòng điện duy trì IH. Từ bây giờ, SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện và có đặc tuyến gần giống như diode thường. Nếu ta tăng nguồn VGG để tạo dòng kích IG, ta thấy điện thế quay về nhỏ hơn và khi dòng kích IG càng lớn điện thế quay về VBO càng nhỏ. Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 62 4. Những thông số kỹ thuật : - Dòng điện cực đại IA = Ucc - 0,7/RL - Điện áp ngược cực đại: VBR = 100v 1000v - Dòng điện kích cực tiểu: IGmin phụ thuộc (tỷ lệ thuận với công suất của SCR) IGmin = 1mA vài chục mA - Thời gian mở SCR: chính là độ rộng của xung kích để SCR chuyển trạng thái. Thời gian mở khoảng vài s - Để SCR tắt thì IG = 0, UAK = 0 và thời gian cho UAK = 0 phải đủ dài. Thời gian mở khoảng vài s. 5. Cách đo, kiểm tra xác định chân SCR * Hình dạng: G A K A K G A K G A G K Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 63 * Cách đo kiểm tra xác định cực tính và chất lượng - Từ điều kiện làm việc của SCR: UAK > 0; UGK > 0 - Từ sơ đồ cấu trúc ta có thể đo SCR bằng cách cũng thực hiện 6 phép đo giống như TZT nhưng chỉ có 1 phép đo có giá trị R ở 2 chân G và K. Với que đen ở chân G, que đỏ ở chân K. - Chân còn lại ta xác định được là chân A. - Kiểm tra chất lượng bằng cách thực hiện theo sơ đồ sau: (giả sử chân 2 là Anốt; 1 là katôt; 3 là G) nếu kim lên một giá trị mà bỏ R ra mà vẫn giữ giá trị đó thì ta nói SCR đó còn tốt. - Mã SCR: BR...., BT...., MCR...., BTW....., 2P4M II. ĐO KIỂM TRA TRIAC 1. Cấu tạo và ký hiệu: A K G SCR R + 1 2 3 - đ đe n + R Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 64 - Triac được xem như 2 thyrittor ghép song song ngược. Nên triac được dùng trong mạch điện xoay chiều (dẫn điện theo cả 2 chiều) - Như vậy, ta thấy Triac như gồm bởi một SCR PNPN dẫn điện theo chiều từ trên xuống dưới, kích bởi dòng cổng dương và một SCR NPNP dẫn điện theo chiều từ dưới lên kích bởi dòng cổng âm. Hai cực còn lại gọi là hai đầu cuối chính (main terminal). 2. Nguyên lý hoạt động: Thật ra, do sự tương tác của vùng bán dẫn, Triac được nảy theo 4 cách khác nhau,được trình bày bày như hình vẽ:  Khi T2 có điện thế (+), T1 có điện thế (-) cực G có xung (+) thì triac dẫn từ T2 về T1  Khi T2 có điện thế (-), T1 có điện thế (+) cực G có xung (-) thì triac dẫn từ T1 về T2  Triac có khả năng dẫn 2 chiều - Khi triac thông cực G mất tác dụng, U giữa T1 , T2 là điện áp bão hoà 3. Cách xác định: Ta thực hiện 6 phép đo ta thấy có 2 phép đo có giá trị gần bằng nhau. Đó là cực G và T1 . Vậy còn lại sẽ là T2 hoặc T2 sẽ được nối với vỏ hoặc tấm toả nhiệt. + Cực G ta xác định theo sơ đồ sau: Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 65 - Hình dạng: - Mã ký hiệu: BRY....., SC......, T......, USC......, BT....,....... - Tra cứu thông số kỹ thuật BT 137 tương tự như cách tra SCR III. ĐO KIỂM TRA DIAC - Gồm 3 lớp bán dẫn khác loại ghép nối tiếp như TZT nhưng chỉ có 2 cực là T1 và T2 T2 T1 G N P N T2 T 1 T1 T2 T2 G T1 T1 G Giáo trình module: Điện tử cơ bản Trường Cao đẳng nghề Nam Định 66 - Diac gồm 3 lớp bán dẫn khác loại ghép nối với nhau như một TZT nhưng chỉ đưa ra 2 chân tương ứng với 2 cực của Diac. (Nó được xem như một TZT không có cực nền). Do tính chất đối xứng của Diac nên không cần phân biệt T1 và T2. - Diac được kích mở bằng cách nâng cao điện áp đặt vào 2 cực Umở = 20  40V.  Hình dạng: - Các mã đặc trưng: D..., N...., ST....., ..... - Tra cứu thống số kỹ thuật của diac DB3 (C113): tương tự cách tra SCR. vậy DB3 có mã ECG là 6408 IV. THỰC HÀNH: - Thực hành đo kiểm tra xác định cực tính, xác định chân các linh kiện SCR; triac; diac... 1. Lắp ráp mạch điều khiển điện áp dùng SCR (1ca) a. Mạch điện: (mạch điều chỉnh đèn bàn) - Tác dụng linh kiện: nhiệm vụ từng khối (từng linh kiện) 220VAC T P 5 T P 4 TP3 TP2 TP1 SCR1 2P4M Diac 1 VR1 250k C