Dụng cụ và thiết bị sửa chữa điện tử

Dụng cụ & Thiết bị Sửa chữa Điện tử 1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CÁC LOẠI DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÔNG DỤNG TRONG SỬA CHỮA ĐIỆN TỬ I / CÁC LOẠI VÍT: 1. Giới thiệu chung: Trong quá trình sửa chữa điện tử, chúng ta thường dùng đến các loại vít có hình dáng nhỏ gọn, đầu vít có dạng hình lục giác, 4 cạnh và dẹp. Hiện tại trên thị trường có bán rất nhiều loại vít với các chủng loại và chất lượng khác nhau, hầu hết có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc và Đài Loan. Tương ứng với từng chủng loại và chất lượng sẽ có các mức giá bán tương ứng khác nhau. Do vậy, tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng tạm thời hay lâu dài, chúng ta có thể chọn mua những loại vít có chất lượng phù hợp. Một số mẫu vít bán trên thị trường: Vít bộ: Vít rời: 2. Chức năng: Dùng để tháo ốc vặn cố định trong các thiết bị điện tử. II. CÁC LOẠI NHÍP: 1. Giới thiệu chung: Nhíp là loại dụng cụ không thể thiếu trong quá trình sửa chữa điện tử của các kỹ thuật viên. Công dụng dùng để gắp các linh kiện, các bộ phận của máy có kích thước nhỏ trong quá trình can thiệp sửa chữa phần cứng. Có hai loại nhíp được sử dụng thường xuyên: nhíp thẳng và nhíp cong. 2 Hình chụp 2 loại nhíp: 2. Hướng dẫn sử dụng: Hiện nay trên thị trường có bán rất nhiều loại nhíp với chất lượng và kích thước khác nhau, giá bán dao động từ vài nghìn đến vài chục nghìn. Để chọn loại nhíp có chất lượng tốt phải thỏa mãn các yếu tố sau: Đầu nhíp nhọn. Độ đàn hồi ổn định. Hai đầu nhíp phải tiếp xúc với nhau khi chập lại. Khi cố ý làm lệch vị trí hai đầu nhíp, lúc thả ra hai đầu nhíp phải trả về vị trí ban đầu. III. MỎ HÀN: 3. Giới thiệu chung: Mỏ hàn là một trong những thiết bị rất quan trọng đối với kỹ thuật viên sửa chữa điện tử, nó luôn gắn bó với kỹ thuật viên trong suốt thời gian hành nghề. Do vậy, việc chọn mua một mỏ hàn tốt và sử dụng đúng phương pháp là một trong những vấn đề cần quan tâm nhất. 3 Hình ảnh mỏ hàn: 2. Hướng dẫn sử dụng: Hiện nay trên thị trường có bán rất nhiều loại mỏ hàn với nhiều chủng loại, kiểu dáng, công suất và chất lượng khác nhau. Để sử dụng tốt cho thao tác sửa chữa, các bạn nên chọn loại mỏ hàn có thông số như sau: loại mỏ hàn có công suất 30W đến 40W, chiều dài tổng thể của mỏ hàn ngắn khoảng 22 cm, mũi hàn nhỏ và nhọn,… Hình ảnh thao tác cầm mỏ hàn và hàn linh kiện: 4 IV. MÁY KHÒ: Máy khò được cấu tạo từ 2 bộ phận có quan hệ chặt chẽ với nhau: 1- Bộ phận tạo nhiệt: bộ phận này có nhiệm vụ tạo ra nhiệt độ nóng phù hợp để làm chảy chân chì của linh kiện, giúp tháo và gắn linh kiện trên main máy nhanh chóng và an toàn. 2- Bộ phận tạo gió: có nhiệm vụ tạo luồng gió truyền nhiệt độ nóng của máy khò ra bên ngoài từ đầu khò. Luồng hơi nóng này sẽ tác động trực tiếp lên các mối hàn chì của linh kiện, hoặc thông qua nhựa thông lỏng để truyền nhiệt vào gầm IC, làm chảy các chân chì của IC. Ngoài 2 bộ phận chính trên, máy khò còn có một bộ phận phụ có vai trò không kém phần quan trọng trong quá trình tháo lắp linh kiện, đó là đầu khò. Có nhiều loại đầu khò với kích thước khác nhau từ nhỏ đến lớn. Với cùng một nhiệt độ và cường độ gió chỉnh trên máy khò, kích thước đầu khò càng nhỏ thì lưu lượng gió thổi ra tại đầu khò sẽ lớn (lúc này chúng ta cảm thấy hơi nóng thổi ra tại đầu khò sẽ mạnh hơn và nóng hơn), ngược lại đối với đầu khò lớn thì lưu lượng gió thổi ra tại đầu khò sẽ nhỏ hơn. Trong quá trình sử dụng máy khò, điều quan trọng nhất là sự điều chỉnh kết hợp giữa nhiệt độ và cường độ gió. Nếu kết hợp tốt giữa nhiệt và gió sẽ đảm bảo cho việc gỡ và hàn linh kiện an toàn cho cả chính linh kiện và board mạch in, giảm thiểu tối đa sự cố hư hỏng không mong muốn trong quá trình sửa chữa, thời gian sửa và cuối cùng là giá thành sửa chữa máy. Giữa nhiệt và gió là mối quan hệ nghịch nhưng gắn bó chặt chẽ với nhau. Nếu cùng một chỉ số nhiệt độ mong muốn tại vị trí chân chì của linh kiện: khi điều chỉnh gió tăng lên thì phải xoay điều chỉnh nhiệt độ giảm xuống, và ngược lại khi điều chỉnh gió giảm xuống thì phải điều chỉnh nhiệt độ tăng lên. Để giảm thời gian IC ngậm nhiệt, người thợ còn dùng hỗn hợp nhựa thông lỏng như một chất xúc tác vừa làm sạch mối hàn vừa đẩy nhiệt nhanh vào vị trí các chân chì. Như vậy muốn khò thành công một IC bạn phải có đủ 3 yếu tố: Gió, nhiệt và nhựa thông lỏng (hoặc nước flux). Việc điều chỉnh nhiệt và gió là tùy thuộc vào thể tích IC (chú ý nhiều đến diện tích bề mặt của IC) và thông thường, linh kiện có diện tích bề mặt càng rộng thì lùa nhiệt vào sâu càng 5 khó khăn, vì nhiệt cao hoặc tập trung nhiệt lâu sẽ dễ chết IC; gió nhiều thì tuy có thể lùa nhiệt sâu hơn nhưng phải bắt IC ngậm nhiệt lâu. Ngoài ra, nếu quá nhiều gió sẽ ảnh hưởng đến các linh kiện rời bên cạnh IC đang khò, chân linh kiện sẽ bị lệch định vị, thậm chí còn làm “bay” linh kiện ra khỏi vị trí… Đường kính đầu khò quyết định lượng nhiệt và gió. Do vậy, tùy thuộc vào loại linh kiện, kích cỡ linh kiện lớn hay nhỏ mà ta chọn đường kính đầu khò cho thích hợp, tránh quá to hoặc quá nhỏ. Nếu cùng một lượng nhiệt và gió, đầu khò có đường kính nhỏ thì đẩy nhiệt sâu hơn, tập trung nhiệt gọn hơn, đỡ “loang” nhiệt ra xung quanh hơn đầu to, nhưng lượng nhiệt ra ít hơn, thời gian khò lâu hơn. Còn đầu to thì cho ra lượng nhiệt lớn nhưng lại đẩy nhiệt gần hơn, và đặc biệt nhiệt bị loang làm ảnh hưởng sang các linh kiện lận cận nhiều hơn. Trước khi khò nhiệt ta phải tuân thủ các nguyên tắc sau: - Phải che chắn các linh kiện gần điểm khò kín sát tới mặt main để tránh lọt nhiệt vào chúng. - Nên cố gắng tháo gỡ hoặc cách ly các chi tiết bằng nhựa ra khỏi main trước khi khò để tránh hơi nóng làm hỏng các bộ phận bằng nhựa. - Nếu trên main có CAMERA thì phải tháo rời khỏi main, vì nếu vô ý để mặt kính CAMERA tiếp cận với nhiệt và hoá chất thì nó sẽ bị biến tính. - Tuyệt đối không được tập trung nhiệt đột ngột và lâu ở một vùng, cũng không nên giải nhiệt quá nhanh bằng không khí lạnh, nước, chất lỏng,… sẽ xảy ra hiện tượng giãn nở đột ngột làm mạch in bị “rộp”. Nếu nặng thì main còn bị cong, vênh dẫn đến rạn nứt ngầm mạch in. - Khi định vị main bằng bộ gá (kẹp board), không được ép quá chặt, khi khò nhiệt độ sẽ làm cho main bị biến dạng. - Nếu thay cáp, chỉ khò vào cáp khi bề mặt cáp đã nằm đồng nhất trên mặt phẳng. Nếu phải uốn cáp trong khi khò thì không được để cáp cong quá 450, nếu không chất phủ mạch dẫn sẽ bị rạn đứt khi cáp nguội. - Khi tiếp cận màn hình nhớ che chắn kỹ, và phải khò vát từ phía trong ra, tránh hướng đầu khò vào màn hình. Nếu có thể bạn nên dùng mỏ hàn, tuy mất thời gian nhiều nhưng an toàn. Để giúp việc khò hiệu quả, người ta thường phải dùng dung môi hỗ trợ là nhựa thông lỏng. Đây là hỗn hợp gồm xăng và nhựa thông, nó có đặc tính vừa dẫn nhiệt rất nhanh vừa “cộng hưởng” nhiệt rất tốt. Nếu ta khò mà không có nhựa thông thì thời gian khò dài hơn, linh kiện sẽ ngậm nhiệt lâu hơn, dễ gây chết linh kiện hơn. Nhưng nếu lạm dụng nó, đôi khi nhựa thông lỏng lại trở thành tác nhân gây hỏng linh kiện do ta để chúng loang sang các linh kiện khác, hoặc dùng quá nhiều khi đạt nhiệt độ sôi, nó sẽ đội linh kiện lên làm sai định vị chân. Việc khò linh kiện được chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn lấy linh kiện ra: Giai đoạn này ai cũng cố không để nhiệt ảnh hưởng nhiều đến IC, giữ IC không bị chết. Do vậy, kỹ thuật viên thường gặp phải vấn đề căng thẳng tâm lý, dẫn đến sai lầm là sợ khò lâu nhiệt độ cao làm hỏng IC nên thường nóng vội trong việc lấy IC ra khỏi board. Điều này dẫn đến các chân chì chưa nóng chảy toàn bộ, chì bị “sống” làm đứt chân IC và mạch in. Để tránh những sự cố đáng tiếc như trên, ta phải nhất quán các quy ước sau đây: 6 - Phải giữ bằng được sự toàn vẹn của chân IC và mạch in bằng cách phải định đủ mức nhiệt và gió, khò phải đủ cảm nhận là tất cả các chân chì của IC đều đã nóng chảy hoàn toàn. - Gầm của IC phải thông thoáng, muốn vậy phải vệ sinh sạch xung quanh và tạo khoảng trống cho nhựa thông thuận lợi len lỏi vào bên trong các chân chì dưới gầm IC. - Nhựa thông lỏng phải ngấm sâu vào gầm IC, muốn vậy dung dịch nhựa thông phải đủ “loãng”. Đây chính là nguy cơ thường gặp đối với nhiều kỹ thuật viên ít kinh nghiệm. Khi khò lấy linh kiện, chúng ta thường phạm phải sai lầm là để nhiệt thẩm thấu qua thân IC rồi mới xuống chân IC và main. Nếu chờ để chì nóng chảy thì linh kiện trong IC đã phải chịu nhiệt độ cao quá lâu làm chúng biến tính trước khi ta gắp ra. Để khắc phục nhược điểm này, ta làm như sau: dùng nhựa thông lỏng quét vừa đủ quanh IC, nhớ là không quét lên bề mặt lưng của IC và làm loang sang các linh kiện lân cận. Theo cảm giác và kinh nghiệm sau những lần khò IC, các bạn chỉnh gió đủ mạnh “thúc” nhựa thông và nhiệt vào gầm IC. Chú ý là phải khò vát nghiêng đều xung quanh IC để dung dịch nhựa thông dẫn nhiệt sâu vào trong. Khi cảm nhận chì đã nóng già thì chuyển “mỏ” khò thẳng góc 90◦ lên trên, khò tròn đều quanh chu vi IC trước (thường “lõi” của IC nằm ở chính giữa), thu dần vòng khò nhỏ lại cho nhiệt tản đều trên bề mặt IC, gây tác động vào những mối chì nằm ở trung tâm IC cho đến khi nhựa thông sôi đùn IC trồi lên , dùng nhíp nhấc linh kiện ra khỏi board. Kỹ năng này đặc biệt quan trọng vì IC thường bị hỏng là do quá nhiệt vùng trung tâm trong giai đoạn khò lấy ra. Tất nhiên nếu không đủ nhiệt thì chì sẽ bị tình trạng chưa nóng chảy hết. Khi nhấc IC ra sẽ làm đứt chân trên IC hoặc đứt đường mạch trên board. Giai đoạn gắn linh kiện vào: Trước tiên làm vệ sinh thật sạch các mối chân trên main, quét vừa đủ một lớp nhựa thông mỏng lên đó. Xin nhắc lại: Nhựa thông chỉ vừa đủ tạo một lớp màng mỏng trên mặt main. Nếu quá nhiều, nhựa thông sôi sẽ “đội” linh kiện lên làm sai định vị. Chỉnh nhiệt và gió vừa đủ → khò ủ nhiệt tại vị trí gắn IC. Sau đó ta chỉnh gió yếu hơn (để sức gió không đủ lực làm sai định vị). Nếu điều kiện cho phép, lật bụng IC khò ủ nhiệt tiếp vào các vị trí vừa làm chân cho nóng→ đặt IC đúng vị trí (nếu có thể ta dùng nhíp giữ định vị) và quay dần đều mỏ khò từ cạnh ngoài vào giữa mặt linh kiện. Chú ý là tất cả các chất bán dẫn hiện nay chỉ có thể chịu được nhiệt độ khuyến cáo (tối đa cho phép) từ 3000C đến 3500C trong thời gian ngắn (có tài liệu nói nếu để nhiệt cao hơn nhiệt độ khuyến cáo 10 % thì tuổi thọ và thông số của linh kiện giảm hơn 30%). Chính vì vậy cho dù nhiệt độ chưa tới hạn làm biến chất bán dẫn nhưng nếu ta khò nhiều lần và khò lâu thì linh kiện vẫn bị chết. Trong trường hợp bất khả kháng (do lệch định vị, nhầm chiều chân…) ta nên khò lấy chúng ra ngay trước khi chúng kịp nguội. 7 Tóm lại, khi dùng máy khò ta phải lưu ý: Nhiệt độ làm chảy chì phụ thuộc vào thể tích của linh kiện, linh kiện càng rộng và dày thì nhiệt độ khò càng lớn, nhưng nếu lớn quá sẽ làm chết linh kiện. Gió là phương tiện đẩy nhiệt tác động vào chân linh kiện bên trong gầm, để tạo thuận lợi cho gió dễ lùa sâu, ta phải làm cho xung quanh chúng thông thoáng, nhất là các linh kiện có diện tích lớn. Gió càng lớn thì càng lùa nhiệt vào sâu nhưng càng làm giảm nhiệt độ, và dễ làm các linh kiện lân cận bị ảnh hưởng. Do vậy luôn phải rèn luyện cách điều phối nhiệt - gió sao cho hài hòa. Nhựa thông vừa là chất làm sạch vừa là chất xúc tác giúp nhiệt “cộng hưởng” thẩm thấu sâu vào gầm linh kiện, nên có 2 lọ nhựa thông với tỷ lệ loãng khác nhau là tốt nhất. Khi lấy linh kiện thì phải quét nhiều hơn khi gắn linh kiện, tránh cho linh kiện bị “đội” do nhựa thông sôi đùn lên, nếu là IC thì nên dùng loại pha loãng để chúng dễ thẩm thấu sâu. Trước khi thao tác phải suy luận xem nhiệt tại điểm khò sẽ tác động tới các vùng linh kiện nào để che chắn chúng lại, nhất là các linh kiện bằng nhựa và nhỏ. Các linh kiện dễ bị nhiệt làm chết hoặc biến tính theo thứ tự là: Tụ điện (nhất là tụ một chiều), điốt, IC, transistor, điện trở… Đây là vấn đề rộng đòi hỏi kỹ thuật viên phải luôn rèn luyện kỹ năng, tích lũy kinh nghiệm nhiều. Bởi lẽ chính nhiệt độ là một trong những kẻ thù nguy hiểm nhất trong việc sửa chữa phần cứng, để chúng tiếp cận với nhiệt độ lớn là việc “bất đắc dĩ” không mong muốn, nên kỹ năng thao tác càng điêu luyện càng tốt! V. BỘ CẤP NGUỒN: Giới thiệu bộ cấp nguồn thông dụng nhất hiện nay, dùng cho các phòng kỹ thuật sửa chữa, với các chức năng: - Cấp điện áp ở ngõ ra điều chỉnh được từ 0 đến 15 Volt DC, tương ứng với cường độ dòng điện tối đa là 1 Ampe. - Hiển thị giá trị điện áp trên đồng hồ kim và bộ Led 7 đoạn. - Hiển thị giá trị cường độ dòng điện trên đồng hồ kim. - Chức năng đo điện áp DC trong khoảng từ 0 đến 110 Volt. - Cảm biến và báo hiệu khả năng thu phát sóng của máy điện thoại. Ví dụ: Một số bộ nguồn điện tử thực tế: 8 Hướng dẫn sử dụng bộ cấp nguồn loại x1501T: Loại bộ nguồn này sử dụng nguồn điện 220V, điện áp ngõ ra tối đa là 15 VDC, cường độ dòng điện tối đa đạt 1A. Sử dụng bộ nguồn để test sóng: Cấp điện cho bộ nguồn, mở công tắc cho bộ cấp nguồn hoạt động. Lúc này ta quan sát tại vị trí hiển thị mức sóng (RF) trên bộ nguồn chỉ thấy sáng 1 vạch ngang màu đỏ. Dùng máy điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM, đưa máy đến gần bộ cấp nguồn và thực hiện cuộc gọi: thực hiện cuộc gọi bình thường đối với máy điện thoại đang gắn SIM và bấm số 112 để gọi trong trường hợp máy không được gắn SIM. Sau khi bấm phím gọi, quan sát trên vạch báo sóng của bộ cấp nguồn, nếu thấy các vạch màu đỏ xuất hiện và tăng giảm lên xuống chứng tỏ máy điện thoại đang thử phát sóng tốt. Ngược lại, vạch báo sóng không tăng lên nghĩa là khả năng phát sóng của máy đó không tốt. Sử dụng bộ nguồn để cấp nguồn: Cấp điện cho bộ nguồn, mở công tắc cho bộ cấp nguồn hoạt động. Chuyển công tắc chức năng sang bên trái (nơi có chữ Output) để chuyển bộ nguồn sang chế độ cấp nguồn từ 0 đến 15VDC. Dùng 1 cặp dây nguồn (dây đỏ, vàng là cực dương, dây đen, xanh là cực âm) trong số nhiều cặp dây có sẵn kèm theo bộ nguồn để cấp điện áp cho mạch. Điều chỉnh núm xoay trên bộ nguồn (nơi có chữ Voltage), đồng thời quan sát trên Volt kế (đồng hồ kim có chữ V) hoặc các số hiển thị trên Led 7 đoạn để có được giá trị điện áp mong muốn. Chú ý: trong khi cấp nguồn, quan sát Ampe kế (đồng hồ kim có ký hiệu chữ A) để thấy được giá trị dòng điện chạy qua mạch đang cấp nguồn. Sử dụng bộ nguồn để đo điện áp DC: Cấp điện cho bộ nguồn, mở công tắc cho bộ cấp nguồn hoạt động. Chuyển công tắc chức năng sang bên phải (nơi có chữ Test) để chuyển bộ nguồn sang chế độ đo điện áp một chiều (DC) từ 0 đến 110V. Dùng 1 cặp dây đo (dương và âm) đặt vào nơi cần đo, sau đó quan sát trên Volt kế hoặc các Led 7 đoạn để đọc giá trị của điện áp đo. VI. ĐỒNG HỒ ĐO (VOM): 1. Giới thiệu chung: Không thể thâm nhập vào bất kì lĩnh vực nào của kỹ thuật điện tử mà không cần đến các dụng cụ đo lường, từ kỹ thuật viên mới bước vào nghề cho đến các kỹ thuật viên chuyên nghiệp đều cần các dụng cụ đo, các dụng cụ hỗ trợ để kiểm tra mạch điện và các linh kiện. Dụng cụ đơn giản và quen thuộc nhất để đo các đại lượng cơ bản (điện áp, dòng điện và điện trở) là vôn ôm kế (VOM). Đôi khi danh từ đồng hồ đa năng, hay bộ thử đa năng được dùng thay cho VOM. Ngày nay, đồng hồ đa năng dạng số (DMM) đã thay thế dần VOM. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại VOM và DMM với giá cả rất khác nhau. Giá cao thì độ chính xác cao, có nhiều chức năng đo và các thang đo trong dải đo rộng hơn. Tóm lại, chức năng chính của VOM hay DMM là đo điện trở , điện áp và dòng điện. Ngoài ra tùy từng loại mà nhà sản xuất còn tích hợp thêm một số chức năng bổ sung như đo tần số, đo thông mạch có âm chuông, đo tụ điện, đo hệ số khuếch đại của transistor vv.. 9 Khi cần đo đại lượng nào thì chỉnh nút điều khiển ở những vị trí tương ứng với đại lượng cần đo. Ví dụ: Một số mẫu đồng hồ đo thực tế trên thị trường hiện nay. VOM – YX-960TR. 10 2. Hướng dẫn sử dụng: Đồng hồ đo có hai thông số chính sau đây: Giai đo: chức năng đo các đại lượng (DCV, ACV, Ω,…) Thang đo: giá trị tối đa mà đồng hồ có thể đo được ở mỗi giai đo tương ứng. 2.1 VOM YX-960TR (SAMWA). Loại VOM này được dùng phổ biến trong các xưởng sửa chữa điện tử. Vì loại này độ chính xác chấp nhận được, có 3 chức năng cơ bản là đo giá trị điện áp AC, DC; đo giá trị điện trở và đo giá trị dòng điện. Ngoài ra, VOM YX-960TR còn có chức năng đo transistor, đo mức Pin, đo công suất ra của âm thanh (dB). 11 a. Đo giá trị điện trở: Xoay nút chức năng về giai đo điện trở, đầu tiên ta chọn thang đo X1, nếu đo mà kim không lên thì ta chọn thang đo X10, X100,…. Ở mỗi thang đo tương ứng ta phải qui “0” để đảm bảo cho việc đo điện trở được chính xác. Cách thức qui “0”: chập hai que đo lại, quan sát kim chỉ thị đã ở vị trí chính xác 0 Ω chưa. Nếu chưa, ta xoay nút qui “0” (0ΩADJ) để hiệu chỉnh kim chỉ về giá trị 0 Ω, xong tách hai que đo ra ( thao tác này ta nên làm nhanh, vì nếu chậm sẽ ảnh hưởng đến pin trong VOM). + - R Sau khi qui “0” xong, ta tiến hành đo như sau: Đưa hai que đo vào hai đầu điện trở cần đo. Quan sát kim chỉ thị và đọc giá trị của điện trở trên vạch chỉ thị và nhân với hệ số của thang đo (VD: nút xoay ở thang đo X10 thì ta nhân giá trị trên vạch chỉ thị với 10 .v.v.) Nếu kim chỉ thị gần vạch ∞ Ω thì ta xoay nút chức năng ở vạch nhân hệ số lớn hơn và ngược lại. Chú ý: - Khi đo giá trị điện trở trong mạch điện ta cần phải tách điện trở cần đo ra khỏi mạch điện. - Khi đo giá trị của điện trở, ta có thể đảo que đo mà giá trị đo vẫn không thay đổi. - Trong VOM ta sử dụng một cục pin 9V và hai cục pin 1,5V nối tiếp với nhau. Khi ta chọn đồng hồ ở giai đo điện trở thì đồng hồ sẽ lấy điện áp từ hai cục pin 1.5V để cấp nguồn khi ta chọn thang đo nhỏ hơn X10K, và pin 9V dùng để cấp nguồn khi ta chọn thang đo X10K. Lúc này cổng COM (-) của VOM nối với cực dương của pin, cổng COM (+) nối với cực âm của pin. 12 b. Đo giá trị điện áp (điện thế) một chiều (DCV): Chú ý: Khi đo giá trị điện thế, ta cần xác định que dương và que âm của VOM. Khi đặt que đo không đúng chiều đo, kim chỉ thị sẽ quay ngược. Nhẹ thì làm cong kim chỉ thị, nặng có thể làm hỏng mạch đồng hồ. Để đo giá trị điện áp giữa 2 điểm nào đó, ta mắc VOM song song với 2 điểm đó. - Các bước đo: Xác định que dương ( màu đỏ) và que âm (màu đen) của đồng hồ đo, xoay nút chức năng về giai đo điện thế DC, ước lượng giá trị điện áp cần đo để xoay nút về giá trị thang đo phù hợp, nếu không ta cứ xoay nút chức năng về giá trị thang đo cao nhất rồi từng bước hạ xuống. Đưa que dương ứng vào điểm có điện thế cao hơn và que âm vào điểm có điện thế thấp hơn, giữ cố định que đo và đọc giá trị trên vạch chỉ thị. Nếu nút chức năng đang ở thang đo bao nhiêu thì ta đọc giá trị đo ở thước đo tương ứng, và mắt nhìn thẳng sao cho ảnh của kim trong gương và kim trùng nhau thì sai số đo do ta đọc là 0. Nếu nút chức năng ở vạch của thang đo mà trên thước đo không có thì ta nhân hoặc chia hệ số đúng với thước đo mà ta đã đọc giá trị khi đo. c. Đo giá trị điện áp xoay chiều (ACV): Với giá trị điện áp AC ta không cần xác định que âm que dương. Ta xoay nút chức năng về giai đo điện áp xoay chiều (ACV), ước lượng giá trị điện áp cần đo để xoay nút tới thang đo phù hợp. Nếu không xác định được, ta cứ xoay nút về vạch của thang đo cao nhất rồi từng bước hạ xuống. Sau đó tiến hành đưa que đo vô hai điểm cần đo, đọc giá trị giống như cách đo DC. d. Đo giá trị dòng điện một chiều (DCmA): VOM YX-960TR chỉ có thang đo dòng điện DCmA. Trước khi đo ta cũng cần xác định que âm và que dương của VOM. Để đo dòng điện của một tải nào đo, ta mắc VOM nối tiếp với tải cần đo. Cách đo: Xoay nút chức năng về giai đo dòng điện một chiều, ước lượng giá trị điện áp cần đo để xoay nút tới thang đo phù hợp. Nếu không xác định được, ta cứ xoay nút về vạch của thang đo cao nhất rồi từng bước hạ xuống. Xác định chiều của dòng điện cần đo, cách ly đầu vào của tải cần đo ra khỏi mạch điện. Que dương cắm vào điểm đi ra của dòng điện, que âm cắm vào đầu vào của tải. Giữ cố định 2 que đo và đọc giá trị trên mặt chỉ thị. Cách nhân chia hệ số của dòng điện cũng giống như nhân chia hệ số của điện áp. 13 2.2 VOM CD800a: Loại VOM điện tử này có chế độ đo tự động hoàn toàn. Ví dụ: khi muốn đo điện áp thì ta chỉ cần xoay núm chức năng về thang đo điện áp và nhấn nút chọn AC hay DC, còn dải đo thì máy tự động đo và sẽ đưa ra kết quả bằng số trên mặt hiển thị số theo đơn vị ở góc bên phải. Đồng thời khi đo áp AC hay DC ta cũng không cần xác định que âm que dương, nếu que đo không đúng cực tính thì kết quả có dấu (-) ở trước. Loại VOM này sử dụng rất đơn giản, nếu cần đo đại lượng nào thì ta xoay nút chức năng về thang đo đại lượng đó và chỉ việc nhấn nút (select) để chọn chế độ đo. Kết quả đo sẽ đọc trên mặt hiển thị số. 14 Linh kiện Điện tử cơ bản 15 Chương 1 ĐIỆN TRỞ (RESISTOR) Khái niệm: Điện trở là loại linh kiện điện tử thụ động được cấu tạo từ những chất dẫn điện kém. Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện. Ký hiệu: Điện trở được ký hiệu là R, đơn vị tính của điện trở là OHM (Ω) Chuyển đổi đơn vị: a. Kilô Ohm: 1KΩ = 1000Ω. b. Mêga Ohm: 1MΩ = 1000KΩ. c. Giga Ohm: 1GΩ = 1000MΩ. Công suất của điện trở: Khi dòng điện cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, điện năng được chuyển thành nhiệt năng theo phương trình sau: trong đó: P: là công suất nhiệt năng, đơn vị là Wat (W). I : là cường độ dòng điện, đơn vị là Amper (A). R: là điện trở, đơn vị là Ohm (Ω). Định luật OHM: Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch và tỉ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch. Trong đó: U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đơn vị là Vôn (V). I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đơn vị là Amper (A). R : là điện trở của vật dẫn điện, đơn vị là Ohm (Ω). 16 Vạch mã màu trên các sản phẩm điện trở: Trong thực tế, để đọc được giá trị điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện, người ta còn dùng một qui ước chung để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành kí lô hay mêga cho tiện). Đối với điện trở 4 vạch màu: - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở (dung sai). Đối với điện trở 5 vạch màu: - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 trong giá trị điện trở. - Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở (dung sai). Bảng dung sai của điện trở: Màu dung sai Bạc ± 10% Vàng kim ± 5% Đỏ ± 2% Nâu ± 1% 17 Ví dụ: Trên hình vẽ trên, điện trở 4 vạch màu có giá trị màu lần lượt là: xanh lá cây/xanh da trời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lần lượt là 5/6/4/1%. Ghép các giá trị lần lượt ta có 56 x 104 = 560kΩ và sai số điện trở là 1%. Tương tự điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽ tương ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1%. Như vậy giá trị điện trở sẽ là 237 x 100 = 237Ω, sai số 1%. Các kiểu ghép điện trở: a. Ghép song song: Công thức tính tổng trở: 18 b. Ghép nối tiếp: Công thức tính tổng trở: Một vài hình ảnh của điện trở: Biến trở (VR: Variable Resistor) hay chiết áp Biến trở là loại linh kiện có khả năng điều chỉnh điện trở nhưng tổng trở giữa 2 đầu ngoài cùng của nó (tức tổng trở cực đại) thì không thay đổi. Cấu tạo: Ký hiệu: Hình dạng: 19 Chương 2 TỤ ĐIỆN (CAPACITOR) Khái niệm: Tụ điện là loại linh kiện điện tử thụ động, tạo bởi hai bản mặt song song dẫn điện và được ngăn cách bởi lớp điện môi. Khi có sự chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu. Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích lũy điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều. Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một ưu thế của nó so với ắc qui. Cấu tạo: Tụ điện được cấu tạo bởi 2 bản cực kim loại đặt song song nhau, ở giữa là lớp cách điện (được gọi là lớp điện môi). Chất cách điện thông dụng để làm điện môi trong tụ điện là: giấy, dầu, gốm, sứ,… Chất điện môi thường được lấy làm tên gọi cho tụ điện. Thí dụ: tụ gốm, tụ sứ, tụ giấy,… Phân loại và ký hiệu: Tụ thường: tụ có chất điện môi là gốm hoặc sứ. Tụ thường thì có 2 chân không phân cực. Ký hiệu: Tụ hóa: tụ có chất điện môi là chất hóa học. Tụ hóa là tụ có phân cực rõ rệt giữa 2 chân của nó. 20 Ký hiệu: Điện dung của tụ điện: a) Định nghĩa: Ta hãy tích cho tụ điện một điện tích Q1, khi đó hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là U1. Ta lại tích cho tụ điện một điện tích Q2, khi đó hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là U2. Thực nghiệm cho thấy, với một tụ điện nhất định, thương số giữa điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó là một đại lượng không đổi, có thể đặc trưng cho tụ điện về khả năng tích điện. Ta gọi thương số đó là điện dung C của tụ điện. Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện và được đo bằng thương số của điện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện. b) Đơn vị điện dung: Trong công thức trên, nếu ta lấy Q = 1 culông, vôn thì đơn vị điện dung trong hệ SI có tên gọi là Fara, ký hiệu là F. Fara là điện dung của một tụ điện có điện tích là 1 culông và hiệu điện thế giữa hai bản cực là 1 vôn.Trong thực tế, các tụ điện thường có điện dung nhỏ hơn 1 fara rất nhiều, do đó người ta hay dùng ước số của fara: 1micrôfara , 1 picôfara . Công thức tính hằng số điện môi: Trong đó: là hằng số điện môi tùy thuộc và chất cách điện (epsilon). là thiết diện của bản cực (m2). là khoảng cách giữa 2 bản cực hay bề dầy của chất điện môi. Đặc tính của tụ điện: cho dòng xoay chiều đi qua và ngăn dòng một chiều. Đối với dòng xoay chiều, tần số càng cao thì dòng điện dễ đi qua tụ hơn so với dòng điện có tần số thấp. Nghĩa là khả năng dẫn điện xoay chiều của tụ điện được biểu diễn qua thông số dung kháng, được tính theo công thức sau: 21 Trong đó: là dung kháng của tụ. là tần số của dòng diện là điện dung của tụ. Cách ghép nối tụ: Mắc Nối Tiếp 1) n tụ điện mắc nốt tiếp: Khi mắc nối tiếp nhiều tụ điện lại với nhau, tổng điện dung sẽ bằng tích của điện dung trên tổng điện dung . Điện dung sẽ giảm . Điện thế sẽ tăng, năng lượng lưu trữ sẽ giảm . 2) 2 tụ điện mắc nối tiếp: Khi mắc nối tiếp 2 tụ điện cùng giá trị lại với nhau , tổng điện dung sẽ bằng một nửa của điện dung . Điện thế sẽ gấp đôi . Mắc Song Song 1) n tụ điện mắc song song 22 Khi mắc n tụ điện song song với nhau, Tổng Điện Dung bằng tổng Điện Dung của các Tụ Điện. Điện dung sẽ tăng, Điện thế sẽ giảm, năng lượng lưu trữ sẽ tăng. 2) 2 tụ điện mắc song song: Khi mắc 2 tụ điện có cùng giá trị, Tổng điện dung sẽ bằng gấp đôi điện dung của từng tụ. Điện thế sẽ giảm đi một nửa. Phân loại tụ điện và cách đọc tụ điện Tụ điện theo đúng tên gọi chính là linh kiện có chức năng tích tụ năng lượng điện. Chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong các mạch định thời bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một khoảng thời gian nhất định. Đồng thời, tụ điện cũng được sử dụng với chức năng làm giảm độ gợn sóng của nguồn trong các nguồn xoay chiều, hay trong các mạch lọc, bởi chức năng của tụ nói một cách đơn giản đó là tụ ngắn mạch (cho dòng điện đi qua) đối với dòng điện xoay chiều và hở mạch đối với dòng điện 1 chiều. Trong một số các mạch điện đơn giản, để đơn giản hóa trong quá trình tính toán hay thay thế tương đương thì chúng ta thường thay thế một tụ điện bằng một dây dẫn khi có dòng xoay chiều đi qua hay tháo tụ ra khỏi mạch khi có dòng một chiều trong mạch. Điều này khá là cần thiết khi thực hiện tính toán hay xác định các sơ đồ mạch tương đương cho các mạch điện tử thông thường. Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại tụ điện khác nhau nhưng về cơ bản, chúng ta có thể chia tụ điện thành hai loại: Tụ có phân cực (có cực xác định) và tụ điện không phân cực (không xác định cực dương âm cụ thể). Để đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện, người ta đưa ra khái niệm là điện dung của tụ điện. Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại. Giá trị điện dung được đo bằng đơn vị Fara (kí hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên thông thường trong các mạch điện tử, các giá trị tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (µF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF). 1F=106µF=109nF=1012pF Tụ hóa Kí hiệu tụ hóa và hình dạng tụ hóa Tụ hóa là một loại tụ có phân cực. Chính vì thế khi sử dụng tụ hóa yêu cầu người sử dụng phải cắm đúng chân của tụ điện với điện áp cung cấp. Thông thường, các loại tụ hóa thường có kí hiệu chân cụ thể cho người sử dụng bằng các ký hiệu “+” hoặc “=” tương ứng với chân tụ. Có hai dạng tụ hóa thông thường, đó là tụ hóa có chân tại hai đầu trụ tròn của tụ (tụ có ghi 220µF trên hình a) và loại tụ hóa có 2 chân nối ra cùng 1 đầu trụ tròn (tụ có ghi giá trị 10µF 23 trên hình a). Đồng thời trên các tụ hóa, người ta thường ghi kèm giá trị điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được. Nếu trường hợp điện áp lớn hơn so với giá trị điện áp trên tụ thì tụ sẽ bị phồng hoặc nổ tụ tùy thuộc vào giá trị điện áp cung cấp. Thông thường, khi chọn các loại tụ hóa này, người ta thường chọn các loại tụ có giá trị điện áp lớn hơn các giá trị điện áp đi qua tụ để đảm bảo tụ hoạt động tốt và đảm bảo tuổi thọ của tụ hóa. Tụ Tantali Tụ Tantali cũng là loại tụ hóa nhưng có điện áp thấp hơn so với tụ hóa. Chúng khá đắt nhưng nhỏ và chúng được dùng khi yêu cầu về điện dung lớn nhưng kích thước nhỏ. Các loại tụ Tantali hiện nay thường ghi rõ trên nó giá trị tụ, điện áp cũng như cực của tụ. Các loại tụ Tantali ngày xưa sử dụng mã màu để phân biệt. Chúng thường có 3 cột màu (biểu diễn giá trị tụ, một cột biểu diễn giá trị điện áp) và một chấm màu đặc trưng cho số các số không sau dấu phẩy tính theo giá trị µF. Chúng cũng dùng mã màu chuẩn cho việc định nghĩa các giá trị nhưng đối với các điểm màu thì điểm màu xám có nghĩa là giá trị tụ nhân với 0,01; trắng nhân 0,1 và đen là nhân 1. Cột màu định nghĩa giá trị điện áp thường nằm ở gần chân của tụ và có các giá trị như sau: Vàng = 6,3V Đen = 10V Xanh lá cây = 16V Xanh da trời = 20V Xám = 25V Trắng = 30V Hồng = 35V Tụ không phân cực Các loại tụ nhỏ thường không phân cực. Các loại tụ này thường chịu được các điện áp cao mà thông thường là khoảng 50V hay 250V. Các loại tụ không phân cực này có rất nhiều loại và có rất nhiều các hệ thống chuẩn đọc giá trị khác nhau. 24 Rất nhiều các loại tụ có giá trị nhỏ được ghi thẳng ra ngoài mà không cần có hệ số nhân nào, nhưng cũng có các loại tụ có thêm các giá trị cho hệ số nhân. Ví dụ có các tụ ghi 0.1 có nghĩa giá trị của nó là 0,1µF=100nF hay có các tụ ghi là 4n7 thì có nghĩa giá trị của tụ đó chính là 4,7nF . Các loại tụ có dùng mã Mã số thường được dùng cho các loại tụ có giá trị nhỏ trong đó các giá trị được định nghĩa lần lượt như sau: - Giá trị thứ 1 là số hàng chục - Giá trị thứ 2 là số hàng đơn vị - Giá trị thứ 3 là số số 0 nối tiếp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2. Giá trị của tụ được đọc theo chuẩn là giá trị picro Fara (pF) - Chữ số đi kèm sau cùng đó là chỉ giá trị sai số của tụ. Ví dụ: tụ ghi giá trị 102 thì có nghĩa là 10 và thêm 2 số 0 đằng sau =1000pF = 1nF chứ không phải 102pF Hoặc ví dụ tụ 272J thì có nghĩa là 2700pF=2,7nF và sai số là 5% . Tụ có dùng mã màu Sử dụng chủ yếu trên các tụ loại polyester trong rất nhiều năm. Hiện nay các loại tụ này đã không còn bán trên thị trường nữa nhưng chúng vẫn tồn tại trong khá nhiều các mạch điện tử cũ. Màu được định nghĩa cũng tương tự như đối với màu trên điện trở. 3 màu trên cùng lần lượt chỉ giá trị tụ tính theo pF, màu thứ 4 là chỉ dung sai và màu thứ 5 chỉ ra giá trị điện áp. Ví dụ: tụ có màu nâu/đen/cam có nghĩa là 10000pF= 10nF= 0.01uF. Chú ý rằng không có khoảng trống nào giữa các màu nên thực tế khi có 2 màu cạnh nhau giống nhau thì nó tạo ra một mảng màu rộng. Ví dụ: Dải đỏ rộng/vàng= 220nF=0.22uF. 25 Tụ Polyester Ngày nay, loại tụ này cũng hiếm khi được sử dụng. Giá trị của các loại tụ này thường được in ngay trên tụ theo giá trị pF. Tụ này có một nhược điểm là dễ bị hỏng do nhiệt hàn nóng. Chính vì thế khi hàn các loại tụ này người ta thường có các kỹ thuật riêng để thực hiện hàn, tránh làm hỏng tụ. Tụ điện biến đổi Tụ điện biến đổi thường được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio và chúng thường được gọi là tụ xoay. Chúng thường có các giá trị rất nhỏ, thông thường nằm trong khoảng từ 100pF đến 500pF. Rất nhiều các tụ xoay có vòng xoay ngắn nên chúng không phù hợp cho các dải biến đổi rộng như là điện trở hoặc các chuyển mạch xoay. Chính vì thế trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các mạch định thời hay các mạch điều chỉnh thời gian thì người ta thường thay các tụ xoay bằng các điện trở xoay và kết hợp với 1 giá trị tụ điện xác định. Tụ chặn Tụ chặn là các tụ xoay có giá trị rất nhỏ. Chúng thường được gắn trực tiếp lên bản mạch điện tử và điều chỉnh sau khi mạch đã được chế tạo xong. Tương tự các biến trở hiện nay thì khi điều chỉnh các tụ chặn này người ta cũng dùng các tuốc nơ vít loại nhỏ để điều chỉnh. Tuy nhiên do giá trị các tụ này khá nhỏ nên khi điều chỉnh, người ta thường phải rất cẩn thận và kiên trì, vì trong quá trình điều chỉnh có sự ảnh hưởng của tay và tuốc nơ vít tới giá trị tụ. Các tụ chặn này thường có giá trị rất nhỏ, thông thường nhỏ hơn khoảng 100pF. Có điều đặc biệt là không thể giảm nhỏ được các giá trị tụ chặn về 0, nên chúng thường được chỉ định với các giá trị tụ điện tối thiểu, khoảng từ 2 tới 10 pF. 26 Các hình dạng của tụ điện: 27 Chương 3 CUỘN CẢM (INDUCTOR) Khái niệm: - Cuộn cảm là một loại linh kiện điện tử thụ động, thường dùng trong mạch điện có dòng điện biến đổi theo thời gian (như các mạch điện xoay chiều). - Cuộn cảm có tác dụng lưu trữ năng lượng ở dạng từ năng (năng lượng của từ trường tạo ra bởi cuộn cảm khi dòng điện đi qua), và làm dòng điện bị trễ pha so với điện áp một góc bằng 90°. - Cuộn cảm được đặc trưng bằng độ tự cảm, đo trong hệ đo lường quốc tế theo đơn vị Henri. - Cuộn cảm có độ tự cảm càng cao thì càng tạo ra từ trường mạnh và dự trữ nhiều năng lượng. - Cuộn cảm là một loại linh kiện điện tử chỉ dẫn điện ở tần số thấp. - Ký hiệu cuộn cảm là L, đơn vị là Henri (H). Đặc tính của cuộn cảm: Khi dòng điện một chiều đi qua thì cuộn dây đóng vai trò như một dây dẫn bình thường. Nhưng khi dòng điện xoay chiều đi qua thì cuộn dây sẽ cản điện. Đối với dòng điện xoay chiều càng cao thì cuộn dây cản điện càng nhiều. Khả năng cản điện xoay chiều của cuộn dây được đánh giá thông một đại lượng gọi là cảm kháng XL. Công thức tính cảm kháng: Trong đó: XL: là cảm kháng của cuộn dây. f : là tần số của dòng diện. L : là độ tự cảm của cuộn dây. 28 Các kiểu ghép cuộn dây: Ghép nối tiếp: Ví dụ: Ghép song song: Ví dụ: 29 Hình dạng các loại cuộn dây: 30 Chương 4 DIODE Khái niệm: Diode là loại linh kiện điện tử tích cực, có chức năng chỉnh lưu. Khi diode dẫn điện, diode chỉ cho dòng điện chạy theo một chiều từ cực dương của diode đến cực âm của diode. Diode là từ nghép mang nghĩa "hai điện cực", với di là hai, và ode bắt nguồn từ electrode, có nghĩa là điện cực. Chất bán dẫn: (tiếng Anh: Semiconductor) là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ phòng. Gọi là "bán dẫn" (chữ "bán" theo nghĩa Hán Việt có nghĩa là một nửa), có nghĩa là có thể dẫn điện ở một điều kiện nào đó, hoặc ở một điều kiện khác sẽ không dẫn điện. Có đến 40 chất quặng có thể chế biến thành chất bán dẫn loại P (Positive: dương) mang điện tích dương hoặc loại N (Negative: âm) mang điện tích âm, nhưng hai chất thông dụng nhất là Germanium (Ge) và Silicon (Si). Cấu tạo: Gồm 2 miếng bán dẫn loại P và loại N tiếp xúc với nhau tạo nên mối nối P-N. Diode có 2 chân: một chân nối với bán dẫn loại P được gọi là Anode (A), một chân nối với bán dẫn loại N là Cathode (K). Ký hiệu của diode trong mạch điện: Phân cực cho Diode Diode phân cực thuận: Khi cực dương của nguồn điện nối vào Anode, cực âm của nguồn điện nối với Cathode thì diode được phân cực thuận. Trong trường hợp này, điện trở của mối nối P-N rất nhỏ nên 31 diode dẫn điện. Tuy nhiên muốn cho diode dẫn điện thì điện áp Vdc đặt trên hai đầu diode phải lớn hơn điện thế ngưỡng Vγ diode. Diode làm bằng Silic: Vγ = 0.4V → 0.7V. Diode làm bằng Germani: Vγ = 0.1V → 0.2V. Diode phân cực nghịch: Khi cực dương của nguồn điện nối vào Cathode, cực âm của nguồn điện nối với Anode thì diode được phân cực nghịch. Trong trường hợp này, điện trở của mối nối P-N rất lớn nên diode không dẫn điện, chỉ có một dòng điện rất nhỏ đi từ K → A gọi là dòng rỉ IS. Phân loại Diode: Diode bán dẫn hay diode chỉnh lưu: cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic và Gecmani có pha thêm một số chất để tăng thêm electron tự do. Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu dòng điện. Nghĩa là nó dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều. Mạch chỉnh lưu một bán kì: Một mạch chỉnh lưu một bán kì chỉ cho một nửa trong chu kì dương hoặc âm có thể dễ dàng đi ngang qua diode, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt của diode. Vì chỉ có một nửa chu kì được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu một bán kì có hiệu suất truyền công suất rất thấp. Mạch chỉnh lưu bán kì có thể lắp bằng chỉ một diode bán dẫn trong các mạch nguồn một pha. 32 Mạch chỉnh lưu toàn kì dùng 2 diode: Bộ chỉnh lưu toàn kì biến đổi cả 2 nửa chu kì thành một điện áp đầu ra có một chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kì âm (hoặc dương)của dạng sóng xoay chiều. Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửa kia thành một điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh. Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 diode nối đấu lưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với-cathode)có thể thành một mạch chỉnh lưu toàn sóng. Mạch chỉnh lưu toàn kì dùng 4 diode: Mạch chỉnh lưu toàn kì biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó, nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4diode thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 diode để chỉnh lưu. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 diode. Các diode dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu. hoặc Diode giao hoán: Diode có tính chất chỉnh lưu nhưng hoạt động ở tần số cao. Thường được chế tạo bằng chất bán dẫn Ge. Ứng dụng: Tách sóng ( cao tần, trong Radio, TV,…); Mạch xén, hạn chế biên độ; mạch ghim áp, nâng áp; mạch chỉnh dạng tín hiệu; mạch xung, mạch số;… 33 Diode Schottky: Ở tần số thấp, diode thông thường có thể dễ dàng khóa lại (ngưng dẫn) khi chiều phân cực thay đổi từ thuận sang nghịch, nhưng khi tần số tăng đến một ngưỡng nào đó, sự ngưng dẫn không thể đủ nhanh để ngăn chặn dòng điện suốt một phần của bán kì ngược. Diode Schottky khắc phục được hiện tượng này. Diode Zenner: còn gọi là "Diode đánh thủng", là loại diode được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng. Đây là cốt lõi của mạch ổn áp. Diode phát quang: hay còn gọi là LED (Light Emitting Diode) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như diode bán dẫn, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N. Diode quang (photodiode): là loại nhạy với ánh sáng, có thể biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện. Diode biến dung (varicap): Có tính chất đặc biệt, đó là khi phận cực nghịch, diode giống như một tụ điện. Loại này được dùng nhiều cho máy thu hình, máy thu sóng FM và nhiều thiết bị truyền thông khác. Diode ổn định dòng điện: là loại diode hoạt động ngược với diode Zener. Trong mạch điện, diode này có tác dụng duy trì dòng điện không đổi. Diode step-recovery: Ở bán kì dương, diode này dẫn điện như loại diode Silic thông thường, nhưng sang bán kì âm, dòng điện ngược có thể tồn tại một lúc do có lưu trữ điện tích, sau đó dòng điện ngược đột ngột giảm xuống còn 0. Diode ngược: Là loại diode có khả năng dẫn điện theo hai chiều, nhưng chiều nghịch tốt hơn chiều thuận. Diode xuyên hầm: Nếu tăng nồng độ tạp chất của diode ngược, có thể làm cho hiện tượng đánh thủng xảy ra ở 0V. Hơn nữa, nồng độ tạp chất sẽ làm biến dạng đường cong thuận chiều, diode đó gọi là Diode xuyên hầm. 34 Chương 5 TRANSISTOR Khái niệm Transistor là một loại linh kiện điện tử tích cực, được chế tạo bằng cách ghép hai mối nối P-N xen kẽ. Đây là linh kiện rất thông dụng vì nó có khả năng khuếch đại, giao hoán. Cấu tạo. Hình 1 Transistor loại NPN (loại N) Transistor loại PNP (loại P) Transistor được cấu tạo gồm 2 mối nối P-N ghép xen kẽ nhau. Tùy theo cách ghép mà ta có hai loại khác nhau. Trong đó, B (Base) là cực nền; C (Collector) là cực thu; E (Emitter) là cực phát. Vùng E và C có cùng loại bán dẫn nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau. Nồng độ tạp chất ở vùng E sẽ cao hơn vùng C. 35 Nguyên lý hoạt động: Hình 2. Ta cấp điện như hình 2. Phân tích hoạt động của mạch. Khi K mở, không có dòng điện qua bóng đèn Æ đèn không sáng, mặc dù vẫn cấp hiệu điện thế ở hai đầu E và C. Khi K đóng, có dòng điện qua bóng đèn Æ đèn sáng. Kết luận: khi phân cực thuận cho transistor, có điện áp kích cực nền đủ lớn thì transistor sẽ hoạt động (dẫn điện) theo chiều từ C đến E. Khi mạch xuất hiện dòng IB thì dẫn đến có dòng IC, được xác định theo công thức: IC = βIB IC là dòng chạy qua mối nối C-E. IB là dòng chay qua mối nối B-E β là hệ số khuếch đại của Transistor. (Beta) 36 Cách xác định chân Transistor Muốn xác định được chân transistor thì ta xác định từng chân một, đầu tiên là xác định được chân chủ chốt đó là chân B, sau đó đến hai chân còn lại là E và C. a. Cách xác định chân B. Transistor được xem như là 2 diode BC, BE. Nên có 2 cách xác định cực nền. (1) Dùng đồng hồ VOM, chuyển về giai đo điện trở với thang đo X100 hay X1000. Sau đó tiến hành đo đảo chiều 2 chân bất kỳ của Transistor. Nếu không có chiều đo nào kim lên hết hoặc kim có lên mà chỉ nhích lên chút ít, thì 2 chân đó là E và C. Chân còn lại là chân B. (2) Chạm một que đo VOM vào một chân Transistor và giữ cố định, lần lượt chạm que còn lại vào 2 chân kia của Transistor. Nếu chân cố định chạm vào 2 chân còn lại kim lên hết thì chân đó là chân B. Khi xác định được chân B, ta căn cứ vào đây để xác định được loại của Transistor là PNP hay NPN. Nếu que đen nối vào cực B thì Transistor là loại NPN, còn ngược lại que đỏ nối vào cực B thì Transistor là loại PNP. b. Cách xác định chân E và C. Bằng cách đo 2 chân C-E rồi thử bằng cách chạm ngón tay vào cực B. Với PNP, khi kích cực B mà kim nhảy lên thì que đen chấm vào cực nào thì cực đó là E. Nếu kích cực B mà kim không nhảy lên thì phải đổi que lại. Với NPN, làm tương tự, que đỏ chạm vào cực nào thì cực đó là E. Chân còn lại là C. Lưu ý: Các thông số kỹ thuật của Transistor. Dòng điện cực đại: Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng.. Điện áp cực đại: Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng. Tấn số cắt: Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuếch đại của Transistor bị giảm. Hệ số khuếch đại: Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE. Công suất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = UCE x ICE Nếu công suất này vượt quá công suất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng. 37 Chương 6 IC (INTERGRATED CIRCUIT) Phân loại: UEM UEMK G Bề mặt của IC khi nhìn từ trên xuốngF E D C B A 1 2 3 4 5 6 7 A B C D E F G 1 2 3 4 5 6 7 B5 Bề mặt của IC khi nhìn từ dưới lên Chân bi của IC G4 38 Dựa vào hình dáng của chân IC mà người ta chia IC ra thành 2 loại: IC chân rệp (chân rít) và IC chân bi (chân bụng). 1. IC chân bi IC chân bi là loại IC có các chân có hình dạng tròn như viên bi, và các chân này nằm ở mặt dưới của IC. Nhìn từ bề mặt của IC (lưng IC) từ trên xuống ta có thể thấy một số kí hiệu, mã của linh kiện do nhà sản xuất quy định theo chuẩn đã định sẵn, những kí kiệu này có thể cho ta biết về hãng sản xuất, loại linh là IC nguồn hay CPU, … Đặc biệt ta cần chú ý đến một chấm nhỏ trên bề mặt này, nó được kí hiệu ngay tại một góc vuông của IC, đây là kí hiệu cho biết vị trí đầu tiên của chân IC, vị trí chân A1. Khi ta nhìn từ dưới lên, ta sẽ dễ dàng nhận thấy những hàng chân hình bi tròn. Những hàng chân này được bố trí cách đều nhau theo những khoảng cách và kích thước của chân được định sẵn. Tùy theo từng dòng máy và tùy theo công nghệ sản xuất của hãng mà số lượng chân và cách bố trí chân của IC cho phù hợp. Cách đọc chân IC chân bi: Khi nhìn từ bề mặt IC nhìn xuống, ta có thể căn cứ vào chấm tròn trên IC để đọc. Cụ thể với hình trên, chấm tròn nằm ở góc trái phía dưới của IC, nhìn theo chấm này từ dưới đi lên thì tên của các hàng sẽ lần lượt là A, B, C, D, … và nhìn từ trái qua phải các cột sẽ được được đọc lần lượt là 1, 2, 3, … Kết hợp với các hàng và các cột tương ứng ta sẽ đọc được các chân là A1, A2, A3, .. hoặc B1, B2, B3, … Tuy nhiên khi nhìn từ bề mặt dưới bụng của IC lên, ta có thể có cách nhìn cách nhìn chân IC hơi khác một chút, đòi hỏi ta cần phải tưởng tượng một chút. Lúc này, khi ta lật IC ngửa lên sao cho vị trí của chấm tròn sẽ là góc trái bên trên của IC. Căn cứ vào chấm này, chiều từ trái qua phải vẫn lần lượt là 1, 2, 3, … và chiều từ trên xuống bây giờ là A, B, C, … Như vậy, khi kết hợp các hàng và các cột lại ta cũng sẽ được thứ tự các chân là A1, A2, A3, … và B1, B2, B3,… Như ví dụ cụ thể ở hình trên là các chân B5 và chân G4. Khi dùng bảng chữ cái để đếm các hàng chân IC, ta sẽ bỏ đi các ký tự sau: I, O, Q, S, W, X, Z. Như vậy ta sẽ có 19 chữ cái tương ứng với 19 hàng chân IC. Khi số lượng hàng chân IC quá nhiều (lớn hơn 19 hàng) và đã biểu diễn đến ký tự cuối cùng của bảng chữ cái ( ký tự Y), thì các hàng chân IC kế tiếp được quay về đếm như hàng đầu tiên nhưng sẽ thêm một chữ A nữa. VD: AA1, AB1… Nếu như trên mặt lưng của IC có 3 chấm tròn ở 3 góc, thì ta lấy chấm tròn ở giữa làm chuẩn để đếm chân IC (thông thường chấm tròn ở giữa sẽ đậm và bóng hơn hai chấm tròn còn lại). 2. IC chân rệp IC chân rệp là loại IC có các chân chìa ra tại các cạnh của IC. Có 2 dạng: 2 hàng chân đối xứng hoặc 4 cạnh IC đều có chân. Cách đọc chân IC chân rệp: Cách đọc chân IC chân rệp tương đối đơn giản, vì IC chân rệp chỉ dùng số tự nhiên (1, 2, 3…) để đếm chân. Ta cũng sẽ căn cứ vào dấu chấm tròn trên lưng IC làm điểm chuẩn. Chân đầu tiên ngay vị trí chấm tròn sẽ là chân số 1, sau đó ta đếm tăng dần số tự nhiên theo chiều ngược kim đồng hồ đến chân cuối cùng. Số lượng chân IC chân rệp luôn luôn là một số chẵn. (Xem hình ở trên) 39