Bài 4: Linh kiện bán dẫn và IC

A. Lý thuyết

Tất cả các linh kiện bán dẫn và IC (vi mạch tổ hợp) đều được chế tạo từ các chất bán dẫn loại P và loại N. Tuỳ theo cách tổ hợp của các tiếp giáp P – N sẽ tạo ra các linh kiện bán dẫn khác nhau.

I - ĐIỐT BÁN DẪN

Điôt bán dẫn là linh kiện bán dẫn có một tiếp giáp P – N, có vỏ bọc bằng thuỷ tinh, nhựa hoặc kim loại. Có hai dây dẫn ra là hai điện cực: anôt (A) và catôt

(K)

∗ Theo công nghệ chế tạo, điôt được phân ra:

    - Điôt tiếp điểm: chỗ tiếp giáp P – N là một điểm rất nhỏ, chỉ cho dòng điện nhỏ đi qua, thường được dùng để tách sóng và trộn tần

    - Điôt tiếp mặt: Chỗ tiếp giáp P - N có diện tích lớn, cho dòng điện lớn đi qua, được dùng để chỉnh lưu

    - Điôt ổn áp (điôt zene): cho phép dùng ở vùng điện áp ngược đánh thủng mà không hỏng, được dùng để ổn định điện áp một chiều

    - Điôt chỉnh lưu: biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

II – TRANZITO

Tranzito là một linh kiện bán dẫn có 2 lớp tiếp giáp P – N, có vỏ bọc bằng nhựa hoặc kim loại. Tranzito có ba dây dẫn ra là ba điện cực, cấu tạo và kí hiệu của nó như hình 4 – 3.

Tuỳ theo cấu tạo, người ta phân tranzito thành hai loại: Tranzito PNP và Tranzito NPN. Chiều mũi tên ở trên kí hiệu của tranzito chỉ chiều dòng điện chạy qua tranzito: từ cực E sang cực C ở bán dẫn PNP và từ cực C sang cực E ở bán dẫn NPN

Tranzito là linh kiện tích cực trong mạch điện tử, nó được dùng để khuếch đại tín hiệu, để tạo sóng, tạo xung…

III – TIRIXTO

1. Cấu tạo, kí hiệu, công dụng

Tirixto là linh kiện bán dẫn có ba lớp tiếp giáp P – N, có vỏ bọc bằng nhựa hoặc kim loại, có ba dây dẫn ra là ba điện cực: Anôt (A), Catôt (K), Điều khiển (G)

Tirixto thường được dùng trong mạch chỉnh lưu có điểu khiển, bằng cách điều khiển cho UGK xuất hiện sớm hay muộn, qua đó thay đổi giá trị của điện áp ra.

2. Nguyên lý làm việc và số liệu kĩ thuật

a) Nguyên lí làm việc

Khi chưa có điện áp dương U_GK vào cực điều khiển thì dù cực anot có được phân cực thuận U_AK> 0, tirixto vẫn không dẫn điện

Khi đồng thời có U_AK dương và UGK cũng dương thì tirixto mới dẫn điện. Khi tirixto đã thông, U_GK không còn tác dụng nữa. Lúc này tirixto làm việc như một điôt tiếp mặt, nó chỉ dẫn một chiều từ A sang K và sẽ ngưng dẫn khi U_AK< 0.

b) Số liệu kĩ thuật

Khi dùng Tirixto cần quan tâm tới các số liệu kĩ thuật chủ yếu là: I_AK định mức; UAK định mức; U_GK định mức; I_GK định mức.

IV - TRIAC VÀ ĐIAC

1. Cấu tạo, kí hiệu, công dụng

Triac là linh kiện bán dẫn được kí hiệu như hình 4 – 6. Triac có 3 điện cực là: A₁, A₂ và G.

Điac có cấu tạo hoàn toàn giống như triac nhưng không có cực điều khiển G.

Triac và điac được dùng để điều khiển các thiết bị điện trong các mạch điện xoay chiều.

2. Nguyên lí làm việc và số liệu kĩ thuật

a) Nguyên lí làm việc

∗ Triac

    - Khi cực G và A₂có điện thế âm hơn so với A₁ thì Triac mở. Cực A1 đóng vai trò anôt, còn cực A2 đóng vai trò catôt. Dòng điện đi từ A₁ về A₂.

    - Khi cực G và A₂ có điện thế dương hơn so với A₁ thì Triac mở. Cực A₂ đóng vai trò anôt, còn cực A₁ đóng vai trò catôt. Dòng điện đi từ A₂ về A₁.

Triac có khả năng dẫn điện theo cả hai chiều và đều được cực G điều khiển lúc mở.

∗ Điac

Điac không có cực điều khiển nên được kích mở bằng cách nâng cao điện áp đặt vào hai cực

b) Số liệu kĩ thuật: Triac, điac có số liệu kĩ thuật giống như tirixto.

V – QUANG ĐIỆN TỬ

Quang điện tử là linh kiện điện tử có thông số thay đổi theo độ chiếu sáng, được dùng trong các mạch điện tử điều khiển bằng ánh sáng. Ví dụ, loại quang điện tử khi cho dòng điện chạy qua, nó bức xạ ra ánh sáng, được gọi là LED (Light emitting Diode).

VI - VI MẠCH TỔ HỢP

Là mạch vi điện tử tích hợp, được chế tạo bằng công nghệ đặc biệt hết sức tinh vi chính xác. Trên chất bán dẫn Si làm nền, người ta tích hợp, tạo ra trên đó các loại linh kiện cần thiết như: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điôt, tranzto, tirixto….

Chúng được mắc nối với nhau theo từng nguyên lí làm việc cụ thể từng mạch điện. Do đó mỗi IC có kí hiệu và chân khác nhau. Người ta chia IC ra làm hai nhóm:

    - IC số được dùng trong các thiết bị tự động, xung số, xử lí thông tin….

Khi sử dụng các linh kiện bán dẫn và IC cần tra cứu sổ tay IC để chọn và lắp mạch cho đúng. Thông thường IC được bố trí chân theo kiểu hình răng lược có một hàng chân hoặc kiểu chân rết có hai hàng chân. Cách đếm chân IC theo quy ước như hình 4 – 9

Đối với IC một hàng chân, nhìn theo mặt bên phải, tức là mặt có ghi các chữ số kí hiệu của IC, ta đếm từ số 1 đến số cuối theo chiều từ trái sang phải.

Đối với IC hai hàng chân, nhìn từ trên IC xuống, đếm từ số 1 đến số cuối theo chiều ngược kim đồng hồ, bắt đầu từ bên có đánh dấu trên thân IC.

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Điôt bán dẫn là linh kiện bán dẫn có:

A. 1 tiếp giáp P – N.

B. 2 tiếp giáp P – N.

C. 3 tiếp giáp P – N.

D. Các lớp bán dẫn ghép nối tiếp.

Câu 2: Linh kiện điôt có:

A. Hai dây dẫn ra là 2 điện cực: A, K

B. Hai dây dẫn ra là 2 điện cực: A, G

C. Hai dây dẫn ra là 2 điện cực: K, G

D. Hai dây dẫn ra là 2 điện cực: A₁, A₂

Câu 3: Phát biểu nào sau đây sai:

A. Điôt tiếp điểm chỉ cho dòng điện nhỏ đi qua

B. Điôt tiếp mặt chỉ cho dòng điện lớn đi qua

C. Điôt ổn áp dùng để ổn định điện áp xoay chiều

D. Điôt chỉnh lưu biến đổi dòng xoay chiều

Câu 4: Đâu là kí hiệu điôt bán dẫn:

A. 

B. 

C. 

D. 

Câu 5: Tirixto cho dòng điện đi qua khi:

A. U_AK > 0, U_GK > 0

B. U_AK > 0, U_GK < 0

C. U_AK < 0, U_GK > 0

D. U_AK < 0, U_GK < 0

Câu 6: Tranzito PNP có:

A. 

B. 

C. 

D. 

Câu 7: Phát biểu nào sau đây đúng:

A. Triac được xem như 2 tirixto mắc song song, cùng chiều.

B. Triac được xem như 2 tirixto mắc song song nhưng ngược chiều.

D. Điac khác triac ở chỗ điac có cực điều khiển.

Câu 8: Nối ý cột A1 với ý cột B1:

A. 1-7; 2-5; 3-6; 4-8

B. 1-8; 2-5; 3-6; 4-8

C. 1-7; 2-6; 3-5; 4-8

D. 1-8; 2-6; 3-7; 4-5

Câu 9: Công dụng của tirixto:

A. Dùng để tách sóng, trộn tần

B. Dùng để khuếch đại tín hiệu

C. Dùng để điều khiển thiết bị trong mạch điện xoay chiều

D. Dùng trong mạch chỉnh lưu có điều khiển

Câu 10: Phát biểu nào sau đây không đúng:

A. IC có một hàng chân

B. IC có hai hàng chân

C. IC có một hàng chân hoặc có hai hàng chân

D. IC không có hàng chân