Giáo trình Mô đun 12: Linh kiện điện tử - Nghề Điện tử công nghiệp

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH XÃ HỘI  
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ  
GIÁO TRÌNH  
Mô đun: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ  
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP  
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG  
Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013  
của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề  
Năm 2013  
1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN  
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được  
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham  
khảo.  
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh  
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.  
2
LỜI GIỚI THIỆU  
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở  
trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Linh kiện điện tử là một  
trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội  
dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục  
Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức  
và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.  
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới  
có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo,  
nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong  
sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với  
dung lượng thời gian đào tạo 60 giờ gồm có:  
MĐ12-01: Mở đầu  
MĐ12-02: Linh kiện thụ động  
MĐ12-03: Linh kiện bán dẫn  
MĐ12-04: Linh kiện quang điện tử  
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và  
công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới  
cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài  
để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.  
Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường  
có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng  
được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong  
nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ  
hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng  
nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai  
.
Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013  
Tham gia biên soạn  
1. Chủ biên: TS. Lê Văn Hiền  
2. Ths. Trần Minh Đức  
   
3
Mục Lục  
4
5
6
MÔ ĐUN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ  
Mã mô đun: MĐ12  
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun  
+ Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí dạy sau khi học xong các môn học  
cơ bản chuyên môn như linh kiện điện tử, đo lường điện tử, mạch điện tử và  
học trước khi học các mô đun chuyên sâu như vi xử lý, PLC...  
+ Ý nghĩa và vai trò của mô đun  
Linh kiện điện tử là tập hợp tất cả các vật liệu, linh kiện cần thiết để  
tạo nên các mạch điện tử, bằng cách ghép nối các linh kiện trong một mạch  
điện tử và làm cho nó hoạt động. Vì thế, việc hiểu nguyên lý làm việc của  
vật liệu, linh kiện, đánh giá đầy đủ các đặc tính, ứng dụng các giá trị của  
chúng là việc đầu tiên một  
người thợ sửa chữa, lắp ráp thiết bị điện tử phải tìm hiểu.  
Đối với học viên thì cuốn sách này sẽ giúp tìm hiểu các thông số kỹ  
thuật, tính năng và ứng dụng của các vật liệu, linh kiện điện tử.  
Nếu mục đích của công việc là có kiến thức và kỹ năng để sửa chữa thì  
việc  
làm hiệu quả nhất của học viên là hiểu rõ các tính năng, thực hiện được cách  
đo kiểm tra các thông số các vật liệu, linh kiện, ứng dụng thực tế và thay thế  
các vật  
liệu, linh kiện đã bị hỏng.  
Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập đựơc phần lớn những lĩnh  
vực mà học viên cần biết để sao cho những mạch điện tử trở thành đối  
tượng dễ hiểu, dễ lắp ráp, sửa chữa và đem lại cho học viên những thông tin  
cần biết.  
+ Tính chất của mô đun: Là mô đun kỹ thuật cơ sở  
Mục tiêu của mô đun  
+ Về kiến thức:  
- Phân tích được cấu tạo nguyên lý các linh kiện kiện điện tử thông dụng.  
- Nhận dạng chính xác ký hiệu của từng linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng  
+ Về kỹ năng:  
- Đo, kiểm tra được hư hỏng của các linh kiện điện tử  
+ Về thái độ:  
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp  
7
Nội dung của mô đun  
Thời gian  
Lý Thực Kiểm tra  
thuyết hành  
STT  
Tên các bài trong mô đun  
Tổng  
số  
1
2
3
4
Mở đầu  
4
2
4
10  
4
2
Linh kiện thụ động  
Linh kiện bán dẫn  
Linh kiện quang điện tử  
Cộng:  
16  
28  
12  
60  
11  
16  
7
1
2
1
4
20  
36  
 
8
BÀI 1  
MỞ ĐẦU  
Mã bài: MĐ12 -01  
Giới thiệu:  
Vật liệu dùng trong lĩnh vực điện tử gồm có vật liệu dẫn điện, vật liệu cách  
điện, vật liệu từ tính.  
Mục tiêu  
Học xong bài học này học viên có năng lực:  
- Phát biểu đúng chức năng các loại vật liệu dẫn điện, cách điện và vật liệu từ  
dùng trong lĩnh vực điện tử,  
- Nhận dạng và xác định được chất lượng các loại vật liệu kể trên.  
- Trình bày đúng phạm vi ứng dụng của các loại vật liệu kể trên.  
Nội dung chính  
1. Vật liệu dẫn điện và cách điện  
Mục tiêu:  
+ Biết được được đặc tính của vật liệu dẫn điện và cách điện  
+ Biết được phạm vi ứng dụng của một số chất dẫn điện thông dụng  
+ Biết được độ bền về mức điện áp chịu đựng được  
1.1 Vật liệu dẫn điện:  
Vật liệu dẫn điện là vật chất mà ở trạng thái bình thường có các điện tích tự  
do. Nếu đặt những vật liệu này vào trong một trường điện, các điện tích sẽ  
chuyễn động theo hướng nhất định của trường và tạo thành dòng điện, người ta  
gọi vật liệu có tính dẫn điện.  
Vật liệu dẫn điện dùng trong lĩnh vực điện tử gồm các kim loại và các hợp  
kim.  
Các đặc tính kỹ thuật của vật liệu dẫn điện là:  
- Điện trở suất  
- Hệ số nhiệt  
- Nhiệt độ nóng chảy  
- Tỷ trọng  
Các thông số và phạm vi ứng dụng của các vật liệu dẫn điện thông thường  
được giới thiệu trong Bảng 1.1 dưới đây:  
     
9
B¶ng 1.1: Vật liệu dẫn điện  
Điện  
Hệ số Nhiệt Tỷ  
TT Tên vật trở suẩt nhiệt  
độ trọng  
nóng  
Hợp kim  
Phạm vi Ghi chú  
ứng  
dụng  
liệu  
mm2/  
m
chảy  
t0C  
1
2
Đồng đỏ  
hay đồng  
kỹ thuật  
Thau  
0,0175 0,004 1080 8,9  
Chủ yếu  
dùng làm  
dây dẫn  
- Các lá  
tiếp xúc  
(0,03 - 0,002 900  
0,06)  
3,5 Đồng với  
kẽm  
-
Các  
đầu nối  
dây  
3
Nhôm  
0,028 0,0049 660  
2,7  
-
Làm - Bị ôxyt  
dây dẫn hoá  
điện  
nhanh,  
- Làm lá tạo thành  
nhôm  
lớp bảo  
trong tụ vệ, nên  
xoay  
-
khó hàn,  
Làm khó ăn  
cánh toả mòn  
nhiệt  
- Bị hơi  
-
Dùng nước mặn  
tụ ăn mòn  
làm  
điện (tụ  
hoá)  
4
Bạc  
960 10,5  
- Mạ vỏ  
ngoài  
dây dẫn  
để  
sử  
dụng  
hiệu ứng  
mặt  
ngoài  
trong  
lĩnh vực  
siêu cao  
10  
tần  
5
Nic ken  
0,07  
0,006 1450 8,8  
- Mạ vỏ Có  
giá  
ngoài thành rẻ  
dây dẫn hơn bạc  
để  
sử  
dụng  
hiệu ứng  
mặt  
ngoài  
trong  
lĩnh vực  
siêu cao  
tần  
6
Thiếc  
0,115 0,0012 230  
7,3  
Hợp chất  
-
Hàn Chất hàn  
dùng để làm dây dẫn. dùng để  
chất hàn  
-
Hợp hàn trong  
gồm:  
kim thiếc khi lắp  
- Thiếc 60% và chì có ráp linh  
- Chì 40% nhiệt độ kiện điện  
nóng  
tử  
chảy  
thấp hơn  
nhiệt độ  
nóng  
chảy của  
từng kim  
loại thiếc  
và chì..  
7
8
Chì  
0,21  
0,004 330 11,4  
- Cầu chì Dùng làm  
bảo vệ chát hàn  
quá dòng (xem  
-
Dùng phần  
trong ac trên)  
qui chì  
- Vỏ bọc  
cáp chôn  
Sắt  
0,098 0,0062 1520 7,8  
- Dây săt - Dây sắt  
mạ kem mạ kẽm  
làm dây giá thành  
dẫn với hạ  
hơn  
11  
tải nhẹ  
dây đồng  
-
Dây - Dây  
lưỡng  
lưỡng  
kim gồm kim dẫn  
lõi sắt vỏ điện gần  
bọc đồng như dây  
làm dây đồng do  
dẫn chịu có hiệu  
lực  
cơ ứng mặt  
học lớn  
Dây điện  
trở  
ngoài  
9
Maganin  
0,5  
0,5  
0,0000 1200 8,4 Hợp chất  
5
gồm:  
- 80% đồng  
- 12%  
mangan  
- 2% nicken  
10 Contantan  
0,0000 1270 8,9 Hợp chất  
05 gồm:  
Dây điện  
trở nung  
- 60% đồng nóng  
- 40%  
nicken  
- 1%  
Mangan  
11 Niken -  
Crôm  
1,1  
0,0001 1400 8,2 Hợp chất  
-
Dùng  
5
(nhiệ  
t độ  
gồm:  
- 67%  
làm dây  
đốt nóng  
(dây mỏ  
hàn, dây  
làm  
việc:  
900)  
Nicken  
- 16% sắt  
- 15% crôm bếp điện,  
- 1,5%  
mangan  
dây bàn  
là)  
1.2. Vật liệu cách điện  
Các đặc tính kỹ thuật của vật liệu cách điện:  
• Độ bền về điện là mức điện áp chịu được trên đơn vị bề dày mà không bị  
đánh thủng.  
• Nhiêt độ chịu được,  
• Hằng số điện môi,  
• Góc tổn hao: tg  
 
12  
• Tỷ trọng.  
Các thông số và phạm vi ứng dụng của các vật liệu cách điện thông thường  
được giới thiệu trong Bảng 1.2 dưới đây:  
Bảng 1.2 vật liệu cách điện  
Độ bền  
t0C  
TT Tên vật về điện chịu  
Hằng  
(kV/m đựng số điện  
Góc  
tổn  
Tỷ  
Đặc  
phạm vi ứng  
liệu  
trọng điểm  
dụng  
m)  
môi  
6-8  
hao  
0,000  
4
1
Mi ca  
50-100  
600  
2,8 Tách  
- Dùng trong  
được  
tụ điện  
thành - Dùng làm  
từng vật cách điện  
mảnh trong thiết bị  
rất nung nóng  
mỏng (VD:bàn là)  
- Giá đỡ cách  
2
Sứ  
20-28 1500-  
1700  
6-7  
0,03  
2,5  
điện  
cho  
đường dây  
dẫn  
- Dùng trong  
tụ điện, đế  
đèn, cốt cuộn  
dây  
3
4
Thuỷ  
20-30  
500-  
1700  
4-10 0,000 2,2-4  
tinh  
5-  
0,001  
Gốm  
không không 1700- 0,02-  
4
- Kích - Dùng trong  
13  
chịu  
chịu  
4500 0,03  
thước tụ điện  
được  
được  
nhỏ  
điện áp nhiệt  
nhưng  
điện  
dung  
lớn  
cao  
độ lớn  
5
6
7
8
Bakêlit  
Êbônit  
10-40  
4-4,6 0,05-  
0,12  
1,2  
20-30 50-60  
2,7-3 0,01- 1,2-1,4  
0,015  
Pretspa  
n
9-12  
20  
100  
100  
3-4  
0,15  
1,6  
Dùng làm cốt  
biến áp  
Giấy  
làm tụ  
điện  
3,5  
0,01  
1-1,2  
Dùng trong  
tụ điện  
9
Cao su  
20  
55  
3
0,15  
1,6  
- Làm vỏ bọc  
dây dẫn  
- Làm tấm  
cách điện  
10 Lụa  
cách  
8-60  
105  
65  
3,8-4,5 0,04-  
0,08  
1,5  
Dùng trong  
biến áp  
điện  
11 Sáp  
20-25  
2,5  
0,000  
2
0,95  
Dùng  
làm  
chất tẩm sấy  
biến áp, động  
cơ điện để  
14  
chống ẩm  
12 Paraphi 20-30 49-55  
n
1,9-  
2,2  
Dùng  
làm  
chất tẩm sấy  
biến áp, động  
cơ điện để  
chống ẩm  
13 Nhựa  
10-15 60-70  
3,5  
0,01  
1,1  
- Dùng làm  
sạch mối hàn  
- Hỗn hợp  
paraphin và  
nhựa thông  
thông  
dùng  
làm  
chất tẩm sấy  
biến áp, động  
cơ điện để  
chống ẩm  
14 Êpoxi  
18-20  
1460 3,7-3,9 0,013 1,1-1,2  
Hàn gắn các  
bộ kiện điện-  
điện tử  
15 Các  
loại  
Dùng  
chất  
làm  
cách  
plastic  
(polyet  
ylen,  
điện  
polyclo  
vinin)  
15  
2. Các hạt mang điện và dòng điện trong môi trường  
Mục Tiêu:  
+ Biết được cách xắp xếp tuần hoàn của mạng tinh thể kim loại  
+Biết được bản chất của dòng điện trong kim loại khi có điện trường và khi  
không có điện trường  
2.1 Dòng điện trong kim loại  
Trong kim loại ,các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương  
các ion dương sắp xếp một cách tuần hoàn trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại  
• Các electron hóa trị tách khỏi nguyên tử chuyển động hỗn loạn trong mạng  
tinh thể , gọi là các electron tự do  
• Sự mất trật tự của mạng tinh thể đã cản trởchuyển động của các electron .  
• Electron chuyển động ngược chiều điện trường dưới tác dụng của lực điện trường.  
2.1.1 Bản chất dòng điện trong kim loại :  
Khi không có điện trường ngoài : Các electron tự do chỉ chuyển động nhiệt  
hỗn loạn  
Hình 1.1: Dòng điện trong kim loại khi không có điện trường ngoài  
Vậy : Khi không có điện trường ngoài, trong kim loại không có dòng điện  
2.1.2 Khi có điện trường ngoài (tức là đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện  
thế)  
Các electron tự do chịu tác dụng của lực điện trường, chúng có thêm một  
chuyển động phụ theo một chiều xác định ngược chiều điện trường; đó là chuyển  
động có hướng của các electron; nghĩa là trong kim loại xuất hiện dòng điện  
   
16  
Hình 1.2: Dòng điện trong kim loại khi có điện trường ngoài  
Khi có điện trường ngoài, trong kim loại sẽ xuất hiện dòng điện  
Vậy : Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các  
electron tự do dưới tác dụng của điện trường ngoài.  
Hình 1.3: Dòng điện trong kim loại dưới tác dụng của điện trường ngoài  
2.2 Dòng điện trong chất điện phân  
2.2.1 Bản chất dòng điện trong chất điện phân  
Thí nghiệm  
 
17  
+ Khi chất điện phân là dd H2SO4 và điện cực bằng inox:  
Hình 1.4: Mô hình thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân  
Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của ion âm  
và ion dương theo hai chiều ngược nhau  
- Tại âm cực: 4H+ + 4e → 2H2 ↑  
- Tại dương cực: 4(OH)- - 4e → 2H2O + O2 ↑  
Kết quả có hidrô và ôxy bay ra ở âm cực và dương cực.  
❖ Hiện tượng cực dương tan:  
+ Khi chất điện phân là dd CuSO4 và dương cực là đồng (Cu)  
2-  
- Tại dương cực: Cu2+ + SO4  
dần  
-Tại âm cực: Cu2+ + 2e-  
CuSO4: đi vào dung dịch dương cực bị tan  
Cu : bám vào âm cực âm cực được bồi thêm.  
Bản chất dòng điện trong chất điện phân: là dòng chuyển dời có hướng  
18  
của ion âm ngược chiều điện trường và ion dương theo chiều điện trường.  
2.3 Dòng điện trong chân không  
2.3.1 Bản chất của dòng điện trong chân không  
Chân không lý tưởng là một môi trường không có một phân tử khí nào.  
Trong thực tế, khi làm giảm áp suất chất khí trong một ống xuống dưới 10-  
4mmHg, lúc đó phân tử khí có thể chuyển động từ thành nọ đến thành kia của  
ống mà không va chạm với các phân tử khác thì trong ống được xem là chân  
không.  
Do đó chân không là môi trường không có các hạt tải điện nên cách điện  
trong điều kiện thường.  
Muốn tạo ra dòng điện trong chân không phải làm phát sinh các hạt tải điện tự  
do trong ống chân không .  
Các kĩ thuật làm phát sinh các hạt electron là phải cung cấp năng lượng  
ngoài cho các electron ở đầu cực catot để chúng thoát ra khỏi bề mặt kim loại.  
2.3.2 Tiến hành thí nghiệm dòng điện trong chân không  
Hình 1.5: Mô hình thí nghiệm dòng điện trong chân không  
Tiến hành thí nghiệm và kết quả  
+ Đóng k1, mở k2 : G chỉ số không, chứng tỏ không có dòng điện chạy qua chân  
không.  
❖ Vậy :Chân không là môi trường cách điện tốt.  
+ Mở k1, đóng k2 : K được đốt nóng bởi nguồn E , G chỉ số không, qua đó  
2
chứng tỏ không có dòng điện qua chân không.  
+ Đóng cả k1 và k2 :  
- Nguồn E mắc như hình vẽ : G chỉ số khác không, chứng tỏ có dòng điện  
1
chạy qua chân không.  
- Đảo cực nguồn E 1 : G chỉ số không, chứng tỏ không có dòng điện chạy qua  
chân không.  
 
19  
❖ Vậy: Dòng điện chạy qua chân không (nếu có) chỉ theo một chiều từ A đến  
K.  
Giải thích  
+ Khi K được đốt nóng bởi nguồn E 2 : sẽ có sự phát xạ nhiệt electron tại K.  
+ Khi chưa có điện trường ngoài (k1 mở) : electron bứt ra khỏi K sẽ tụ tập gần K  
làm xuất hiện một điện trường hướng từ K (lúc này nhiễm điện dương) ra đám  
mây electron, có tác dụng kéo electron trở về K, sau một thời gian sẽ xảy ra trạng  
thái cân bằng động giữa hai quá trình : electron bị phát xạ nhiệt ra khỏi K và  
electron quay về K; tức là không có sự dịch chuyển có hướng của electron nên  
không có dòng điện.  
Khi đặt vào giữa A và K một điện trường : giữa A và K có điện trường tổng hợp  
Khi hướng từ A về K :  
Nếu E1 > E2 : có hướng từ A về K nên kéo electron từ K về A sinh ra dòng  
điện.  
Nếu E1 < E2 : có hướng từ K về A có tác dụng kéo electron quay về K nên  
không sinh ra dòng điện (thực ra vẫn có dòng điện nhưng rất nhỏ là do khi  
electron bứt ra khỏi K, nó có một động năng ban đầu nào đó).  
Khi hướng từ K về A : có hướng từ K về A có tác dụng kéo electron quay về K  
nên không sinh ra dòng điện.  
Vậy : Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng từ catốt đến  
anốt của các electron phát xạ nhiệt từ catốt dưới tác dụng của điện trường  
ngoài.  
2.4: Dòng điện trong chất bán dẫn  
2.4.1 Chất bán dẫn và tính chất cơ bản  
a. Chất bán dẫn là gì ?  
Bán dẫn là những chất có tính dẫn điện không thể xem là kim loại hay  
điện môi.  
Tiêu biểu là Silic (14Si) và Gecmani (32Ge)  
b. Vài tính chất cơ bản của chất bán dẫn  
+ Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của bán dẫn tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ  
tăng, điện trở suất giảm nhanh, nghĩa là hệ số nhiệt điện trở của bán dẫn có giá  
trị âm.  
+ Điện trở suất của chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất. Chỉ cần có một  
lượng tạp chất nhỏ cũng làm điện trở suất của chất bán dẫn thay đổi đáng kể.  
+ Điện trở suất của một số chất bán dẫn cũng giảm đáng kể khi nó bị chiếu sáng  
hoặc khi bị tác dụng của các tác nhân ion hóa khác.  
 
Tải về để xem bản đầy đủ
doc 170 trang Hứa Trọng Đạt 10/01/2024 2980 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Mô đun 12: Linh kiện điện tử - Nghề Điện tử công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docgiao_trinh_mo_dun_12_linh_kien_dien_tu_nghe_dien_tu_cong_ngh.doc