LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển từng ngày. Song hành với
các thành tựu về khoa học công nghệ thì việc ứng dụng các thành tựu ấy vào cuộc
sống là điều rất cần thiết. Đặc biệt là sự phát triển của ngành kỹ thuật điện tử, đã tạo
ra hàng loạt những thiết bị với độ chính xác cao, gọn nhẹ và việc ứng dụng chúng
ngày càng được mở rộng. Vậy nên việc tạo ra những hệ thống thiết bị đáp ứng yêu
cầu an ninh trở nên dễ dàng hơn.
Xuất phát từ lý do trên và những kiến thức chúng em có được trong quá trình
học tập và nghiên cứu, đặc biệt là được sự hướng dẫn của cô Vũ Thị Tựa chúng em
được nhận nghiên cứu đề tài: “Mạch Led thu- phát hồng ngoại để báo khi có người
vào nhà ”. Chúng em nghĩ rằng đây là cơ hội cho chúng em học tập nghiên cứu để
trinh phục đỉnh cao của khoa hoc và công nghệ .
Do hạn chế về sự hiểu biết và thời gian, nên trong quá trình tìm hiểu , nghiên
cứu và thuyết minh đề tài không tránh khỏi sai sót . Chúng em rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè để đồ án của chúng em được hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Ngày…tháng…năm 2012
Giáo viên hướng dẫn


NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Ngày…tháng…năm 2012


Mục lục:
Đề tài
Lời nói đầu ..................................................................................................1
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.............................................................2
Nhận xét của hội đồng phản biện...............................................................3
Chương 1: Khái quát chung.......................................................................6
I. Linh kiện điện tử thụ động..................................................6
1. Điện trở ………………………………………………………6
1.1.Khái niệm..........................................................................6
1.2.Phân loại............................................................................6
1.3.Cách kiểm tra....................................................................7
1.4.Tác dụng............................................................................7
1.5.Cách ghép điện trở............................................................8
2. Biến trở....................................................................................8
3.Tụ điện.....................................................................................9
3.1. Khái niệm.........................................................................9

3.2. Phân loại và cấu tạo........................................................10
3.2.1.Phân loại.......................................................................10
32.2. Cấu tạo.........................................................................11
3.3. Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ....................11
3.4. Trạng thái hư hỏng, kiểm tra, thay thế...........................12
3.5. Ứng dụng........................................................................12
4. Diode.....................................................................................13
4.1. Khái niệm.......................................................................13
4.2. Cấu tạo và phân loại, tính chất của Diode......................13
4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động..................................14
4.2.2. Phân loại......................................................................14
4.2.3. Ttính chất , thông số và tác dụng................................15
4.3. Phân cực cho Diode.......................................................16
4.3.1. Phân cực thuận............................................................16
4.3.2. Phân cực ngược...........................................................16
4.4. Cách kiểm tra.................................................................16
4.5. Tính chất - ứng dụng......................................................17
4.5.1. Tính chất......................................................................17
4.5.2. Những thông số đáng lưu ý của Diode........................17
4.5.3. Ứng dụng.....................................................................17
II. LINH KIỆN ĐIỆN TỬ TRONG MẠCH.................................18
1.Transistor ...............................................................................18
1.1.Ký hiệu và cấu tạo của transistor....................................18
1.2.Thông số kĩ thuật của transistor......................................18
1.3. Phân cực cho transistor..................................................18
1.4. Nguyên lí làm việc ........................................................19


1.5. Các cách mắc transistor cơ bản......................................20
1.6. Hình dạng một số loại transistor thực tế........................24

1.7. Ứng dụng của transistor.................................................24
2. Linh kiện quang, cảm biến quang.........................................24
2.1. Linh kiện quang..............................................................24
2.2. Cảm biến quang..............................................................25
2.2.1. Khái niệm chung.........................................................25
2.2.2. Cảm biến quang...........................................................26
3. IC NE555..............................................................................27
3.1. Sơ đồ chân và chức năng của từng chân........................27
3.2. Nguyên lý hoạt động & cấu trúc bên trong của IC NE55 5
CHƯƠNG II:Tính toán và thiết kế mạch
1. Mạch thu-phát hồng ngoại....................................................31
1.1. Sơ đồ nguyên lý :...............................................................31
1.2.Giới thiệu tính năng các phần tử trong mạch …………...31
1.3.Nguyên lý làm việc : ……………………………………..32
1.4.Sơ đồ board của mạch…………………………………….33
1.5.Sơ đồ chân linh kiện………………………………………34
KẾT LUÂN:………………………………………………………………….

CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG
I.
1. Điện trở

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG


1.1. Khái niệm

Điện trở là linh kiện điện tử thụ động, dùng để làm vật cản trở dòng điện theo
mong muốn của người sử dụng, đôi khi người ta dùng điện trở để tạo ra sự phân cấp
điện áp ở mỗi vị trí bên trong mạch điện. Đối với điệ trở thì nó có khả năng làm việc

với cả tín hiệu một chiều (DC) và xoay chiều (AC) và có nghĩa là nó không phụ thuộc
vào tần số của tín hiệu tác động nên nó.
Trường hợp đối với một dây dẫn thì trị số điện trở lớn hay nhỏ sẽ phụ thuộc vào
vật liệu làm dây dẫn (điện trở suất) và nó tỉ lệ thuận với chiều dài dây, tỷ lệ nghịch
với tiết diện dây dẫn.

10

Điện trở thường

5W

6 ,8

10W

Điện trở Công Điện trở Công
Biến Trở
Suất
Suất

1.2.Phân loại.
-

Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W

đến 0,5W.
-

Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.


-

Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở

này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt.
-

Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên than lớp cách

điện thường bằng sứ, có trị số điện áp thấp nhưng công suất làm việc lớn từ 1W đến
25W.
-

Điện trở màng kim loại: Chế tạo theo cách kết lắng màng Ni-Cr.


Trở thường
1.3.Cách kiểm tra
-

Kiểm tra thông số của điện trở thông qua cách đọc các vạch màu trên thân điện
trở.

-

Kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng.

1.4.Tác dụng


Điện trở là linh kiện được sử dụng khá phổ biến trong các mạch điện tử. Nó có
những tác dụng cụ thể như sau:
-

Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.

+ Ví dụ như: ta có một nguồn 12 V nhưng ta cần mắc một bóng đèn 8V thì ta cần phải
đấu bóng đèn với một điện trở để gây sụt áp trên điện trở là 4V. Ta có sơ đồ mạch
như sau:

- Mắc điện thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp
cho trước. Sơ đồ mạch:


-

Tham gia quá trình tạo dao động.

-

Ngoài ra điện trở cón có nhiều ứng dụng khác trong mạch điện hằng ngày.

1.5.Các kiểu ghép điện trở
-

Ghép nối tiếp: Ghép nối tiếp các điện trở ta được một đện trở tương đương có giá

trị bằng tổng các điện trở trong mạch: R = R1+ R2+…+Rn
Dòng điện trong mạch ở trên từng điện trở là như nhau tức: I = I1+ I2+…+In
-


Ghép song song: Ghép song song các điện trở thì ta có dòng điện trong mạch bằng

tổng dòng điện qua từng điện trở: I = I1+ I2+…In.
Tổng trở trong mạch được tính theo công thức: 1/R= 1/R1+ 1/R2+…+1/Rn
2. Biến trở.
-

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn . Chúng có
thể dược sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.

-

Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn
điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt đọ thay đổi bằng cach sthay
đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt
độ thay đổi, ánh sang hoặc bức xạ điện từ,…
Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:


3. Tụ điện.

3.1. Khái niệm.
- Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các
mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền
tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động.
- Hình ảnh tụ điện:


Tụ hóa


Tụ gốm .
.
3.2. Phân loại và cấu tạo.
3.2.1. Phân loại.
Đối với tụ điện có rất nhiều loại nhưng thực tế người ta phân ra thành hai loại
chính là tụ không phân cực và tụ phân cực.
- Tụ không phân cực: Gồm các lá kim loại ghép xen kẽ với lớp cách điện mỏng, giá
trị của nó thường từ 1,8pF - 1μF. Còn giá trị tụ lớn hơn thì sẽ có kích thước rất lớn
không tiện chế tạo.
- Tụ phân cực: Có cấu tạo gồm 2 cực điện cách ly nhau nhờ một lớp chất điệ phân
mỏng làm điệjn môi. Lớp điện môi càng mỏng thì trị số điện dung càng cao. Loại tụ
này có sự phân cực được ghi trên than của tụ, vì thế nếu nối nhầm cực tính thì lớp
đijện môi sẽ bị phá hủy làm hư hỏng tụ.
- Trong thực tế chúng ta thường gặp các loại tụ như sau:
+ Tụ gốm: Điện môi bằng gốm thường có kích thước nhỏ, dạng ống hoặc dạng đĩa có
tráng kim loại lên bề mặt, trị số từ 1pF - 1μF và có điện áp làm việc tương đối cao.
+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF – 10nF và thường
làm việc ở tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền.
+ Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ, có
trị số từ 1nF - 1μF.
+ Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo là lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại
đặt trong vỏ nhôm, loại này có điện áp làm việc thấp, kích thước và sai số lớn, trị số
điện dung khoảng 0,1 μF – 4700 μF.
+ Tụ tan tang: Loại tụ này được chế tạo ở hai dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục và


dạng hình tan tan.
Tụ này có kích thước nhỏ nhưng trị số điện dung cũng lớn khoảng 0,1 μF - 100 μF.
+ Tụ biến đổi: Là tụ xoay trong radio hoặc tụ tinh chỉnh.

3.2.2. Cấu tạo.
- Cấu tạo của tụ điện: Tụ điện được cấu tạo bởi hai bản điện cực băng kim loại. Khi
ta cung cấp cho hai bản cực một điện thế thỡ khụng gian hai bản kim loại xuất hiện
một điện trường. một bản cực được tích điện dương, còn bản cực kia tích điện âm. Tụ
diện tích lũy năng lượng dưới dạng điện trường. Khi tăng điện áp tác dụng vào tụ
điện. Lúc này năng lượng điện trường giữa hai bản cực sẽ tăng lên. Lúc này tụ điện
hoạt động với vai trò là một linh kiện của mạch điện, nhưng nó tích lũy năng lượng.
ngược lại, khi điện áp tác dụng nên tụ điện giảm tụ điện lại cung cấp một mạch điện
áp cho mạch ngoài. Lúc này tụ điện hoạt động như một nguồn điện. quá trình xảy ra
là quá trình phóng điện của tụ điện.Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm
hóa chất làm điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện
môi này: tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa…
Điện dung: Là đại lượng nói nên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện
dung của tụ phụ thuộc vào điện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng
cách giữa hai bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực.
Đơn vị của tụ điện: Fara (F), MicroFra (μF), NanoFara (nF), Picofara (pF).
3.3. Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ
- Tính chất quan trọng của tụ điện là tính phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ
có khả năng dẫn điện xoay chiều.
- Tụ điện sẽ phóng điện từ dương cực sang âm cực, nó phóng điện qua tải sau đó về
cực âm của tụ điện. Điện dung của tụ càng lớn thì thời gian tích điện càng lâu.
- Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện
dung. Đây chính là giá trị điệ áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ.
- Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ
điện có giá trị điện áp max cao gấp khoảng 1,4 lần.
3.4. Trạng thái hư hỏng, kiểm tra, thay thế.


-


Tụ điện bị chập các bản cực: Đo bằng ôn kế, ôm kế có giá trị nhỏ, R gần bằng 0,

khi đổi dầu que đo không thấy thay đổi nhiều, tụ không phóng nạp.
-

Tụ điện bị đánh thủng: Kiểm tra bằng ôm kế, r nhỏ.

-

Tụ bị đứt: không có hiện tượng phóng nạp, R lớn, kiểm tra bằng ôm kế có độ nhạy

cao, nếu không nhúc nhích thì tụ đã bị đứt, tụ không còn khả năng dẫn tín hiệu.
-

Tụ bị rò: Không tích điện được lâu do có dòng rò ở giữa hai bản cực và khi dòng

rò nhỏ thì khó phát hiện. Nếu đo bằng ôm kế thì khi đặt que đo vào các bản cực thì tụ
nạp nhưng ôm kế không trở về vị trí vô cùng. Trong mạch để phát hiện tụ rò thường
xác định thong qua việc xác định điện áp bị giảm. Có nhiều tụ chỉ rò ở điện áp cao do
điện môi bị ion hóa thì dụng ôm kế sẽ không phát hiện ra được. hiện tượng rò gần
giống với hiện tượng chập.
3.5. Ứng dụng
-

Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị

điện tử. trong mỗi một mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như: truyền dẫn
tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động…
-


Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được sử

dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuêch đại có chênh lệch về điện áp một chiều.
-

Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện áp một

chiều bằng phẳng, đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn.
-

Với điện áp xoay chiều thì tụ dẫn điện còn với điện áp một chiều thì tụ lại thành tụ

lọc.
-

Tụ giấy và tụ gốm thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hóa thường lắp trong

mạch âm tần hoặc lọc nguồn điện có tần số thấp.

4. Diode

4.1. Khái niệm.
Diode là linh kiện điện tử thụ động, cho phép dòng điện đi qua nó theo một
chiều , sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn.


4.2. Cấu tạo và phân loại, tính chất của Diode.
4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
•


Cấu tạo: Diode bán dẫn được cấu tạo dựa trên chuyển tiếp P – N của hai chất bán

dẫn khác loại. Điện cực nối với bán dẫn P gọi là Anot còn điện cực nối với bán dẫn N
gọi là Katot. Trong kỹ thuật điện thường được kí hiệu như sau:

•

Nguyên lý hoạt động: Diode sẽ dẫn điện theo hai chiều không giống nhau. Nếu

phân cực thuận thì diode sẽ dẫn điện gần như bão hòa. Nếu phân cực nghịch thì diode
dẫn điện rất yếu, thực chất chỉ có dòng điện rò. Nói một cách gần đúng thì xem như
diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anot sang Katot, và đây chính là đặc tính chỉnh lưu
của Diode bán dẫn.
4.2.2. Phân loại
-

Theo công dụng thì ta có: Diode ổn áp, Diode phát quang, Diode thu quang, Diode

biến dung, Diode xung, Diode tác song, Diode tách sóng.


+ Diode phát quang được sử dụng ở điều khiển tivi, đèn led ở biển quảng cáo, nó phát
ra ánh sang.

+ Diode chỉnh lưu được ứng dụng trong bộ đổi nguồn.

+ Diode biến dung được dùng nhiều trong các bộ thu phát sóng điện thoại, sóng cao
tần, siêu cao tần.
+ Diode tách sóng là loại diode nhỏ, vỏ bằng thủy tinh và còn được gọi là diode tiếp
điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P-N tại một điểm để tránh điện dung kí

sinh, Diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách song tín hiệu.
+ Diode nắn điện: Là diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn
AC 50 Hz. Diode này thường có 3 loại là: 1A, 2A và 5A.
- Diode Zenner có cấu tạo tương tự như diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P-N
ghép với nhau. Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược. Khi phân
cực thuận Diode zenner như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode Zenner
sẽ ghim lại một mức điện áp cố đingj bằng giá trị ghi trên Diode.

4.2.3. Ttính chấ , thông số và tác dụng
•

Tính chất: Diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anot sang Katot:

-

Khi UAK >0 ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng

điện thuận.
-

Khi UAK<0 ta nói diode phân cực ngược và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng

điện ngược.
•

Thông số:


-


Giá trị trung bình dòng điện cho phép khi phân cực thuận.

-

Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu đựng.

•

Tác dụng:

-

Chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng một chiều.

-

Do có nội trở lớn nên diode được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng

điều khiển mức điện áp.
4.3. Phân cực cho Diode.
4.3.1. Phân cực thuận
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anot (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào
Katot (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện
thu hẹp lại. Khi điện áp chênh lệch giữa hai cực là 0,6V (với diode có nền là Si)
0,2V(với diode có nền là Ge) thì điện tích miêng cách điện giảm bằng 0 nên diode bắt
đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng
chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng( vẫn giữ ở mức 0,6V).
- Khi Diode dẫn điện áp thuận được ghim ở mức 0,6 V. Đường đặc tính của nó là đồ
thị UI với U là trục tung và I là trục hoành. Giá trị điện áp đạt đến 0,6V thì bão hòa.
Khi diode loại Si được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa

có dòng đi qua diode. Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau
đó dòng điện đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp vẫn
giữ ở 0,6V.

4.3.2. Phân cực ngược
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (9+) vào Katot và nguồn (–)
vào Anot. Dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn


cản dòng điện qua mối tiếp giáp, diode có thể chịu được điện áp ngược lớn khoảng
1000V thì mới bị đánh thủng.
Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngược tăng >=1000V.

4.4. Cách kiểm tra.
Đặt đồng hồ ở thang đo x1Ω, đặt hai que đo vào hai đầu diode, nếu:
- Đo chiều thuận ở thang V, que đen vào Anot, que đỏ vào Katot, kim lên, đảo chiều
đo kim không lên thì là diode tốt.
- Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω thì diode bị chập.
- Nếu đo thuận chiều mà kim không lên thì diode bị đứt.
- Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào diode kim vẫn lên thì diode bị dò.

4.5. Tính chất - ứng dụng
4.5.1. Tính chất
Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt sang ca-tốt.
-Khi UAK> 0 ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng
điện thuận.
-Khi UAK < 0 ta nói diode phân cực ngược và dòng điện qua diode lúc đó gọi là dòng
điện ngược.
4.5.2. Những thông số đáng lưu ý của Diode
-Giá trị trung bình dòng đienj cho phép chạy qua diode khi phân cực thuận.



-Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu được.
4.5.3. Ứng dụng
-Vì diode có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực
thuận nên diode dùng đẻ chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều
-Ngoài ra diode có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận thỉ RD (nối tắt). phân
cực nghịch RD (hở mạch), nên diode được dùng làm các công tác điện tử, đóng ngắt
bằng điều khiển mức điện áp, được ứng dung rộng rãi trong kĩ thuậtđiện và kĩ thuật
điện tử.
- Diode là một trong những kinh kiện không thể thiếu trong các mạch điện tử.

II.

LINH KIỆN ĐIỆN TỬ TRONG MẠCH

1. Transistor
1.1.

Kí hiệu và cấu tạo của transistor.

-Kí hiệu:
-Cấu tạo: Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giáp P-N
nằm ngược chiều nhau. Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực. Cực nối với
vùng bán dẫn chung gọi là cực gốc, cực này mỏng và có nồng độ tạp chất thấp, hai cự
còn lại nối với vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát (E) và cực thu (C), chúng có chung
bán dẫn nhưng nồng độ tạp chất là khác nhau nên không thể hoán vị cho nhau. Vùng


cực E có nồng độ tạp chất rất cao, vùng C có nồng độ tạp chất lớn hơn vùng B nhưng

nhỏ hơn vùng E.

1.2.

Thông số kĩ thuật của transistor

-Dòng điện cực đại cho phép: Đó là dòng điện lớn nhất có thể đi qua mà không làm
hư nó transistor.
-Điện áp đánh thủng: Là điện áp tối đa đặt vào các cặp cực BE, BC, CE, nếu quá
transistor bị hỏng.
-Hệ số khuyêchs đại dòng điện.
-Công suất cực đại cho phép và tần số cắt.
1.3. Phân cực cho transistor.
Đó là cung cấp điện áp DC thích hợp giữa các chân B, C, E để đảm bảo cho tiếp giáp
B-C phân cực nghịch.
-Với transistor NPN: UBE>0 và UCE>0
-Với transistor PNP: UBE<0 và UCE<0
Về giá trị điện áp: Tùy thuộc vào vật liệu cấu tạo nên transistor là Si hay Ge mà giá trị
điện áp UBE nằm trong một khoảng nhất định
1.4. Nguyên lí làm việc


.+) Loại N có đặc điểm là:
- Miền emitor có nồng độ tạp chất lớn.
- Miền bazo có nồng độ tạp chất nhỏ nhất miền điện tích không gian của P-N. BJT có
miền này chỉ cỡ μm.
- Miền collector là miền có nồng độ pha tạp trung bình.
- Tiếp giáp P-N giữa miền E và B gọi là tiếp giáp emito (JB)
- Tiếp giáp P-N giữa C và E gọi là tiếp giáp colacto (JC)


- Ta chỉ xét với cấu trúc N-P-N còn cấu trúc P-N-P thì hoạt động tương tự như hình
vẽ ở trên. Khi transistor được phân cực do J B phân cực thuận làm các hạt đa số từ
miền E phun qua tiếp giáp JB tạo nên dòng điện emitor IB các điện tử này tới vùng B
trở thành hạt thiểu số của vùng bazo và tiếp tục khuêchs tán sâu vào miền bazo hướng
tới IC trên miền bazo tạo ra dòng điện bazo IB. Nhưng do cấu tạo của miền B mỏng lên
hầu hết số lượng các điện tử từ miền E phun qua J B đều tới được bờ JC và đường
trường gia tốc (Do Jc phân cực ngược cuốn qua tới được miền C tạo nên dòng điện
collector Ic).
+) Các tham số của transistor lưỡng cực:
- Dòng điện emitor IE = IB +Ic
- Hệ số truyền đạt dòng điện: AN = IC/ IB <1


- Hệ số khuyêchs đại dòng điện: BN= IC/ IB
- Do cấu trúc khi chế tạo miền bazo của transistor cho tổn hao ít tức I B nhỏ lên giá trị
BN>>I
- Ta có mối quan hệ giữa A và B như sau:
AN = BN/I + BN
BN = AN/ I- A=N
I – AN = I/ I +BN
1.5. Các cách mắc transistor cơ bản
Có ba cách mắc đó là:
 Mắc kiểu E chung

Trong cách mắc EC, điện áp vào được mắc giữa cực bazo và cực emito còn điện
áp ra từ cực colecto và cự emito. Dòng vào, điện áp vào và điện áp ra được đo bằng
các miliampe kế và vôn kế mắc như hình dưới từ hình vẽ ta có thể vẽ được các họ đặc
tuyến quan trọng của mạch EC.

Để

xác
định
đặc tuyến vào, cần giữ nguyên điện áp UCE, thay đổi trị số điện áp UBE ghi các giá trị
IB tương ứng sau đó dựng đồ thị quan hệ này sẽ thu được kết quả như hình vẽ trên.
Thay đổi UCE đến một giá trị cố định khác và làm lại tương tự sẽ thu được đường cong
thứ hai. Tiếp tục như vậy sẽ thu được họ đặc tuyến vào của transistor mắc như kiểu
emitor.
Từ hình trên ta có nhận xét đặc tuyến vào của transistor mắc emitor chung giống
như đặc tuyến chuyển tiếp P-N phân cực thuận, vì dòng I B trong trường hợp này là
tổng của dòng iB chảy qua chuyển tiếp emitor phân cực thuận. Ứng voeis một giá trị
UCE càng lớn vì khi tăng UCE tức là tăng UCB làm cho miền điện tích không gian của
chuyển tiếp ollector rộng ra chủ yếu là về phía miền bazo pha tạp yếu. Điện áp U CB


càng lớn thì tỉ lệ hạt dẫn điện đén collector càng lớn, số hạt dẫn điện bị tái hợp trong
miền bazo và đến cực bazo để tạo thành dòng bazo càng ít, do dong bazo nhỏ đi.
Để vẽ dặc tuyến ra của transistor mắc EC, cần giữ dòng I B ở một trị số cố định nào
đó, thay đổi điện áp UCE và ghi giá trị tương ứng của dòng I C kết quả vẽ được đường
cong sự phụ thược của IC vào UCE với dòng IC coi dòng IB làm tham số như hình vẽ ở
dưới từ họ đặc tuyến này ta có nhận xét sau: tại miền khuyêchs đại độ tăng U CE độ
rộng miền bazo hẹp lại làm cho hạt dẫn tới miền colecto nhiều hơn do dòng I C tăng
nên. Khi UCE giảm xuống 0, thì IC cũng giảm xuống 0, sở dĩ như vậy vì điện áp ghi
trên trục hoành là UCE = UCB + UBE như vậy tại điểm uons của đặc tuyến, U CB giảm
xuống 0, tiếp tục giảm UCE sẽ làm cho chuyể tiếp colecto phân cực thuận điện áp quay
trở lại miền bazo kết quả khi UCE = 0 thì IC cũng bằng không, đó là miền đánh thủng
tiếp xúc IC của transistor.
Tương tự như đặc tuyến ngược của diode, khi U CE tăng quá lớn tức là điện áp phân
cực ngược UCB lớn hơn tới một giá trị nào đó, tại chuyển tiếp collector sẽ xảy ra hiện
tượng đánh thủng do hiệu ứng thác lũ và hiệu ứng zển làm dòng IC tăng đột ngột. bởi
vì transistor làm việc ở điện áp U CE lớn cần có biện pháp hạn chế dòng IC để tránh

transistor bị hủy bởi dòng IC quá lớn.

Đặc tuyến ra và đặc tuyến chuyền đạt của transistor
 Mắc kiểu B chung


Mạch bazo chung
Trong mạch bazo Chung ta có tụ CB nối mát nên không có tín hiệu xoay chiều.
Tín hiệu đưa vào ở cực E và lấy ra ở cực C. Mạch BC có đặc điểm là tổng trở vào rất
nhả vài trục ôm, tổng trử ra lớn vài trăm kilom, hệ số khuyêchs đại điện áp nên tới vài
trăm lần hệ số khuyếch đại điện áp nhỏ gần bằng một tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu
vào.

Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của mạch BC

 Mắc kiểu C chung


Mạch C chung
Trong mạch transistor mắc theo kiểu C chung thì cực C ráp thẳng lên nguồn V CC.
Tín hiệu vào được đưa tới cực B và tín hiệu ra được lấy ra ở cực E. Với mạch kiểu C
chung thì tổng trở vào rất lớn vài trăm kilom, tổng trở ra thì rất nhỏ vài chục ôm,
thuận lợi cho việc ghép nối tải tín hiệu đầu ra đồng pha với tín hiệu đầu vào.

1.6. Hình dạng một số loại transistor thực tế

1.7. Ứng dụng của transistor
-Dùng để làm các phần tử khuếch đại trong các mạch khuyếch đại công suất.
-Dùng để làm phần tử điều chỉnh trong các mạch ổn định điện áp.



-Đóng vai trò phần tử chuyển mạch làm việc như một khóa điện tử.
-Tạo sóng trong các mạch dao động.
2. Linh kiện quang, cảm biến quang

2.1. Linh kiện quang
Đó là những linh kiện hoạt động phụ thuộc vào cường độ ánh sáng.
Một số linh kiện:
-

Điện trở quang: Nếu cường độ ánh sáng càng lớn thì điện trở quang càng nhỏ và

ngược lại.
-

Diode quang: Chỉ cho dòng điện chạy qua một chiều, là diode có dòng điện phụ

thuộc vào ánh sáng, vùng làm việc là vùng phân cực ngược giống diode Zenner.
-

Diode phát quang, transistor quang… Là linh kiện quang có rất nhiều ứng dụng

trong thực tế: Dùng làm mạch báo động, ứng dụng trong biển quảng cáo, lám đèn
giao thong, hệ thống đèn trong gia đình…

2.2. Cảm biến quang
2.2.1. Khái niệm chung
-

Linh kiện quang điện tử là các linh kiện bán dẫn, hoạt động dựa trên sự biến đổi


qua lại giữa năng lượng điện và năng lượng ánh sáng, các linh kiện quang điện tử
được phân chia thành hai nhóm chính:
+) Linh kiện quang- điện: Loại linh kiện này hoạt động dựa trên sự tăng giảm cường
độ ánh sáng để làm thay đổi độ dãn điện của chất bán dẫn (hiệu ứng quang dẫn) hoặc
làm xuất hiện một sức điện động (hiệu ứng quang áp). Nhóm linh kiên này bao gồm
một số linh kiện cụ thể như: quang trở, diode quang…
+) linh kiện điện- quang: Là loại linh kiện hoạt đông dựa vào sự biến đổi năng lượng
điện thành ánh sáng hay còn gọi là hiệu ứng bức xạ. Nhóm linh kiện này bao gồm một
số linh kện như diode phát quang, laser bán dẫn…Trong kĩ thuật hiện nay người ta
còn có một số linh kiện kết hợp cả hai hiệu ứng nói trên đó là các phần tử ghép nối


quang. Về mặt lí thuyết thì chùm tia sáng chiếu về bề mặt mạng tinh thể bán dẫn, một
phần năng lượng ánh sáng bị chất bán dẫn hấp thụ. Do bị hấp thụ nên năng lượng của
tia sáng bị giảm đi tỉ lệ với độ dày của tinh thể lỏng bán dẫn.
Quá trình hấp thụ ánh sáng sẽ có sự trao đổi năng lượng giữa photong ánh sánh và các
điện tử của mạng tinh thể bán dẫn, làm cho các electron nhảy từ vùng hóa trị nên
vùng dẫn điện hoặc phát sinh các loại hạt dẫn. Kết quả cuối cùng của sự hấp thụ ánh
sáng làm tăng thêm nồng độ hạt dẫn tự do và do đó làm giảm điện trở xuất của chất
bán dẫn hoặc làm xuất hiện sức điện động tại chuyển tiếp P-N.

Quang trở

2.2.2. Nguyên tắc thu phát LED hồng ngoại.
• Khái niệm về tia hồng ngoại :
- Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được
bằng mắt thường , có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm . Tia hồng
ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng .
- Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó được ứng dụng

rộng rãi trong công nghiệp.Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s .Lượng
thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng
điện từ mà người ta vẫn dùng .
- Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ , khả năng xuyên thấu kém . Trong điều khiển từ
xa bằng tia hồng ngoại , chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp , có hướng , do đó khi
thu phải đúng hướng .
- Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ
qua thấu kính , tiêu cự …) . Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác
nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất . Có những vật chất ta thấy nó dưới
một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt . Vì
vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại , tia hồng ngoại
không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài .