NHỮNG ĐIỂM CƠ BẢN VỀ MOSFET

Mosfet là transistor hiệu ứng trường có dùng kim loại và oxit bán dẫn ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) - nó là một transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết. Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở. Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu.

1.     Cấu tạo và kí hiệu của Mosfet:

Khác với BJT, Mosfet có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ.

Ký hiệu và sơ đồ chân tương đương
giữa Mosfet và Transistor

Qua đó ta thấy Mosfet này có chân tương đương với Transitor:

     + Chân G tương đương với B

     + Chân D tương đương với chân C

     + Chân S tương đương với E

*Cấu tạo của Mosfet:

Trạng thái phân cực và dòng chảy trong transistor MOSFET kênh N và kênh P

G : Gate gọi là cực cổng 
S : Source gọi là cực nguồn 
D : Drain gọi là cực máng

*Trong đó :

Mosfet kênh N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được dấu ra thành cực G.

Mosfet có điện trở  giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D  là vô cùng lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào  điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS )

Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0  => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.

2. Nguyên lý hoạt động:


Mạch điện thí nghiệm.

                          

Mạch thí nghiệm sự hoạt động của Mosfet

• Thí nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện.
• Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V => đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng.
• Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.
• Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 =>  UGS= 0V  => đèn tắt
• 
  
• => Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng GS như trong Transistor thông thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống .

*Các thông số thể hiện khả năng đóng cắt của Mosfet

Thời gian trễ khi đóng/mở khóa phụ thuộc giá trị các tụ kí sinh Cgs.Cgd,Cds. Tuy nhiên các thông số này thường được cho dưới dạng trị số tụ Ciss, Crss,Coss. Nhưng dưới điều kiện nhất đinh như là điện áp Ugs và Uds. Ta có thể tính được giá trị các tụ đó.

Read More

QUANG TRỞ

1. Khái niệm: 

Điện trở quang hay quang trở, photoresistor, LDR (Light-dependent resistor, tiếng Anh còn dùng cả từ photocell), là một linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm theo ánh sáng chiếu vào. Đó là điện trở phi tuyến, phi ohmic.

Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò, như trong mạch đóng cắt đèn chiếu bằng kích hoạt của sáng tối.

2. Nguyên lý hoạt động:

Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao, và không có tiếp giáp nào. Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ. Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω.

Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất. Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự do trong khối chất và làmchất bán dẫn thành dẫn điện. Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc số photon được hấp thụ.

Tuỳ thuộc chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác nhau với bước sóng photon khác nhau. Quang trở phản ứng trễ hơn điốt quang, cỡ 10 ms, nên nó tránh được thay đổi nhanh của nguồn sáng.

Thông thường, điện trở của quang trở khoảng 1000 000 ohms. Khi chiếu ánh sáng vào, điện trở này giảm xuống rất thấp. Người ta ứng dụng đặc tính này của quang trở để làm ra các mạch phát hiện sáng/tối.

Flash bên dưới mô phỏng quá trình cho dòng điện đi qua của Quang trở

3. Ứng dụng:

Mạch phát hiện sáng tối dùng quang trở.

Khi ánh sáng yếu, trở kháng của quang trở cao. Dòng ở cực B của transistor bé, đèn tắt. Tuy nhiên, khi ánh sáng mạnh, dòng chạy qua quang trở đến cực B của transistor thứ nhất cũng như transistor thứ 2 làm đèn sáng. Biến trở bên dưới tạo thành cầu chia áp để chỉnh độ nhạy của quang trở.

Ứng dụng của mạch phát hiện sáng tối - Mở/tắt đèn đường tự động

Đo tốc độ quay

Định vị trí cần stop trên băng chuyền:

Dưới đây là video ứng dụng quang trở cho dò đường của robot:

Read More

Tụ điện cơ bản

Tụ điện cơ bản

Nội dung chính

1.      Tụ điện là gì?

2.      Hình dáng thường thấy trong thực tế.

3.      Phân loại.

4.      Cách đọc giá trị.

5.      Các vấn đề thường gặp

1. Tụ điện là gì?

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu.

Những định nghĩa thì thật là khó hiểu, một cách đơn giản là linh kiện có khả năng giữa điện và phóng điện

2. Hình dáng thường thấy trong thực tế

Tụ gốm

Tụ hóa

3. Phân loại

Theo tính chất lý hóa và ứng dụng

·         Tụ điện phân cực : là loại tụ điện có hai đầu (-) và (+) rõ ràng, không thể mắc ngược đầu trong mạng điện DC. Chúng thường là tụ hóa học và tụ tantalium.

·         Tụ điện không phân cực : Là tụ không qui định cực tính, đấu nối "thoải mái" vào mạng AC lẫn DC.

·         Tụ điện hạ (thấp) áp và cao áp : Do điện áp làm việc mà có phân biệt "tương đối" này.

·         Tụ lọc (nguồn) và tụ liên lạc (liên tầng) : Tụ điện dùng vào mục tiêu cụ thể thì gọi tên theo ứng dụng, và đây cũng là phân biệt "tương đối".

·         Tụ điện tĩnh và tụ điện động (điều chỉnh được) : Đa số tụ điện có một trị số điện dung "danh định" nhưng cũng có các loại tụ điện cần điều chỉnh trị số cho phù hợp yêu cầu của mạch điện, như tụ điện trong mạch cộng hưởng hay dao động chẳng hạn.

Theo cấu tạo và dạng thức

·         Tụ điện gốm (tụ đất) : Gọi tên như thế là do chúng được làm bằng ceramic, bên ngoải bọc keo hay nhuộm màu. Gốm điện môi được dùng là COG, X7R, Z5U v.v...

·         Tụ gốm đa lớp Là loại tụ gốm có nhiều lớp bản cực cách điện bằng gốm. Tụ này đáp ứng cao tần và điện áp cao hơn loại tụ gốm "thường" khoảng 4 --> 5 lần.

·         Tụ giấy : Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi.

·         Tụ mica màng mỏng : cấu tạo với các lớp điện môi là mica nhân tạo hay nhựa có cầu tạo màng mỏng (thin film) như Mylar, Polycarbonate, Polyester, Polystyrene (ổn định nhiệt 150 ppm / C).

·         Tụ bạc - mica : là loại tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Điện dung từ vài pF đến vài nF, độ ồn nhiệt rất bé. Tụ này dùng cho cao tần là ... hết biết.

·         Tụ hóa học : Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu --> tạo điện dung cao và rất cao cho tụ điện. Nếu bên ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm.

·         Tụ siêu hóa (Super Chimical Capacitance) : dùng dung môi đất hiếm, tụ này nặng hơn tụ nhôm hóa học và có trị số cực lớn, có thể đến hàng Farad. Tụ có thể dùng như một nguồn pin cấp cho vi xử lý hay các mạch đồng hồ (clock) cần cấp điện liên tục.

·         Tụ hóa sinh là Siêu tụ điện thay thế cho pin trong việc lưu trữ điện năng trong các thiết bị điện tử di động, dùng lginate trong tảo biển nâu làm nền dung môi --> lượng điện tích trữ siêu lớn và giảm chỉ 15% sau mỗi chu kỳ 10.000 lần sạc.

·         Tụ tantalium : Tụ này có bản cực nhôm và dùng gel tantal làm dung môi, có trị số rất lớn với thể tích nhỏ.

·         Tụ vi chỉnh và tụ xoay : Có loại gốm, loại mica và loại kim loại.

Ở phần 1 cơ bản về tụ điện đã đề cập đến tụ điện là gì, hình dáng tụ trong thực tế và một số cách phân loại. Bạn nào chưa xem có thể xem lại.

Cách đọc giá trị

·         Tụ hoá ( là tụ có hình trụ ) trị số được ghi trực tiếp trên thân . VD : 10 Micro, 100 Micro , 470 micro vv...

·         Tụ giấy và tụ gốm ( hình dẹt ) trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số VD : 103J, 223K, 471J vv... Đọc: Hai số đầu giữ nguyên , số thứ 3 tương ứng với số con số 0 thêm vào sau và lấy đơn vị là Pico. VD: 103J sẽ là 10.000 pico. Chữ cái J hay K ở sau cùng là sai số

·         Một cách ghi khác. VD .01J, .22K .Đọc trực tiếp nhưng lấy đơn vị là micro. VD: .01J nghĩa là 0,01 Micro

Các tình huống thường gặp

·         Cốt lõi kiến thức về tụ điện? Với dòng điện 1 chiều thì tụ có giá trị vô cùng. Dòng một chiều không đi qua tụ. Với dòng xoay chiều thì tụ có giá trị trở kháng phụ thuộc vào tần số dòng xoay chiều. Dòng xoay chiều đi qua tụ, trụ như là một điện trở nhưng không tổn hao (lí tưởng).

·         Tôi có thể kiếm được một tụ điện có điện dung tuỳ ý không? Bạn không thể kiếm đựoc một tụ điện với điện dung tuỳ ý, vì tụ điện chỉ có một số giá trị nhất định .VD với tụ giấy và gốm có các loại sau 5pico, 10p, 22p, 33p, 47p, 56p, 68p, 100p, 220p, 1nano, 2,2n; 3,3n ; 4,7n ; 5,6n ; 6,8n ; 10n ; 22n , 33n , 47n, 56n, 68n, 100n, 220n, 470n.Với tụ hoá có các giá trị thông dụng 0,47micro; 1 micro , 2,2 micro ; 3,3 micro ; 4,7 micro ; 5,6 micro ; 10micro, 22micro, 47micro, 100micro, 220micro, 470 micro, 1000micro, 2200micro, 4700micro.

·         Tụ hay bị hỏng ở dạng gì Tụ giấy và tụ gốm hay hỏng ở dạng bị dò hoặc bị chập .Tụ hoá lại hay hỏng ở dạng bị khô (giảm điện dung) hoặc bị nổ do điện áp vượt quá giá trị chiệu đựng.

·         Cách kiểm tra tụ trong mạch? Nếu nghi tụ bị hỏng ta phải hút rỗng một chân ra khỏi mạch hoặc tháo ra ngoài để đo. Với tụ giấy hay tụ gốm thì dùng thang 1K ohm hay 10K ohm để kiểm tra. Tụ tốt là sau khi phóng nạp kim đồng hồ phải trở về vị trí cũ, nếu kim không trở về hoặc lên = 0 ohm là tụ bị dò hoặc chập. Với tụ hoá thì dùng thang 1 ohm hoặc 10 ohm kiểm tra độ phóng nạp và phải so sánh với một tụ cùng trị số điện dung và mới, nếu độ phóng nạp bằng nhau là tụ còn tốt, nếu độ phóng nạp kém tụ mới là tụ bị giảm điện dung.

·         Có thể tạo ra tụ với giá trị tùy ý không Được nhưng bạn cần chú ý về dấu, điện áp định mức và giá trị tính được như sau: Đấu song song hoặc nối tiếp các tụ điện lại với nhau, khi dấu song song thì ta được một tụ có điện dung bằng tổng điện dung các tụ : C = C1 + C2. Khi đấu nối tiếp thì điện dung tương đương sẽ giảm theo công thức C = C1xC2 / ( C1 + C2 )

Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ qua:
Facebook: Rid HaUI
Gmail: dienturid@gmail.com

Read More

Relay

Rơle cơ bản

1) Định nghĩ rơ le (relay):

Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một công tắc vì rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không. 

Hình bên là kí hiệu của rơ le trong kỹ thuật. Còn về ý nghĩa kí hiệu thì phần tiếp theo sẽ giải thích.

2) Nguyên tắc hoạt động: 

Hình ảnh rơ le

Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.

Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.

Dòng chạy qua cuộn dây để điều khiển rơ le ON hay OFF thường vào khoảng 30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên tới 100mA. Và bạn thấy đó, hầu hết các con chip đều không thể cung cấp dòng này, lúc này ta cần có một BJT để khuếch đại dòng nhỏ ở ngõ ra IC thành dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.

Chú ý: Tuy vậy, IC 555 có dòng điện ngõ ra có thể lên tới 200mA, vì thế với IC 555 thì không cần một BJT để khuếch đại dòng.

Hình bên chỉ ra cách hoạt động của rơ le với cuộn dây và các tiếp điểm điện. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây hút một đòn bẩy và làm mở các tiếp điểm điện, vì thế dòng điện cần kiểm soát không thẩy đi qua rơ le. Và ngược lại. Bạn cũng thấy đó, dòng điện chạy qua cuộn dây không hề có liên quan gì đến dòng điện cần kiểm soát.

Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM.

+ COM (common): là chân chung, nó luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại. Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le.

+ NC (Normally Closed): Nghĩa là bình thường nó đóng. Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân này.

+ NO (Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dòng chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.

=> Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Và khi rơ le ON thì dòng này bị ngắt.

=> Ngược lại thì nối COM và NO.

3) Cách chọn rơ le phù hợp:

Bạn cần phải quan tâm đến kích thước và kiểu chân để chọn một rơ le phù hợp với mạch điện của mình.

Bạn cần phải quan tâm đến điện áp điều khiển cuộn dây của rơ le. Có thể là 5V, 12V hoặc 24V. Mạch bạn thiết kế cung cấp điện áp nào?

Bạn phải quan tâm đến điện trở của cuộn dây.  Vì điều này sẽ ảnh hưởng đến dòng cần cung cấp cho cuộn dây hoạt động I = U / R.

Ví dụ: Bạn chọn một rơ le có điện áp hoạt động là 12V, cuộn dây có điện trở là 400 Ohm thì dòng cần thiết cung cấp là 30mA. Dòng này thì IC 555 có thể đáp ứng được, nhưng hầu hết các IC khác thì không, nên cần một BJT để khuếch đại dòng.

Ngoài ra, bạn cần tìm rơ le có số tiếp điểm đóng mở phù hợp.

4) Diod bảo vệ rơ le:

Mạch rơ le có diod bảo vệ

Như đã đề cập ở bài viết về cuộn cảm. Rơ le hoạt động dựa trên dòng điện chảy qua cuộn cảm đề tạo lực hút điền khiển đóng, mở các tiếp điểm. Và sự OFF đột ngột của cuộn cảm sẽ là nguyên nhân làm hỏng BJT hoặc IC.

Chú ý: Vì sự an toàn thì luôn luôn gắng một diod kèm theo một rơ le.

Tiếp theo tôi sẽ hướng dẫn các bạn các tạo một mạch đóng mở dùng Rơle và transistor đơn giản J

Bài viết này sẽ không khó với các bạn đã hiểu rõ về transistor và relay nhưng sẽ giúp bạn hiểu hơn về 2 linh liện khá phổ biến này và cách kết hợp chúng với nhau để tạo nên một mạch rất thực tế và ứng dụng cao. Nếu bạn nào đã quên transistor và relay thì hãy xem lại bài viết về transistor

Mạch khóa điện tử transistor và relay

Nguyên lý hoạt động:

Nếu không có tín hiệu vào R1 (chân B của transistor) thì transistor tắt, sẽ không có dòng chạy qua rơ le, rơ le ở trạng thái tắt. Và các bạn thấy trong mạch thì dòng điện chính cần điều khiển sẽ không chạy qua được rơ le.
Nếu có tín hiệu vào R1, transistor dẫn. Lúc này sẽ có dòng chạy qua rơ le , rơ le hoạt động, làm đóng tiếp điểm thường mở của rơ le, dòng điện cần điều khiển sẽ chạy qua được rơ le. Diode D1 để bảo vệ transistor.
Vì sao phải sử dụng transistor. Xem lại bài viết về rơ le bạn sẽ hiểu dòng cần cung cấp cho rơ le thường lớn hơn nhiều tín hiệu vào chân B của transistor. Vì thế ta dùng transistor để khuếch đại dòng tín hiệu nhỏ cung cấp cho rơ le.
Mạch này có thể sử dụng để kéo dòng cho nhiều con led (led quảng cáo, LED 7 thanh, LED Matrix...) đảm bảo sáng rõ nét, đóng-cắt đường tín hiệu...
* Chú ý: là sơ đồ mạch trên thì transistor sẽ hoạt động ở chế độ bão hòa. Điều này là không bắt buộc vì bạn có thể sử dụng điện trở ở chân C hoặc E của transistor và không cần transistor phải hoạt động ở chế độ bảo hòa chỉ cần đảm bảo dòng I_CE đủ để cho rơ le hoạt động là được.

Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ qua:

Facebook: Rid HaUI

Gmail: dienturid@gmail.com

Read More

Quang trở

Quang trở

Thông thường, điện trở của quang trở khoảng 1000000 Ohms. Khi chiếu ánh sáng vào, điện trở này giảm xuống rất thấp. Người ta ứng dụng đặc tính này của quang trở để làm ra các mạch phát hiện sáng/tối.

Flash bên dưới mô phỏng quá trình cho dòng điện đi qua của Quang trở

Mạch phát hiện sáng tối dùng quang trở khi ánh sáng yếu, trở kháng của quang trở cao. Dòng ở cực B của transistor bé, đèn tắt. Tuy nhiên, khi ánh sáng mạnh, dòng chạy qua quang trở đến cực B của transistor thứ nhất cũng như transistor thứ 2 làm đèn sáng. Biến trở bên dưới tạo thành cầu chia áp để chỉnh độ nhạy của quang trở.

Ứng dụng của mạch phát hiện sáng tối. Mở/tắt đèn đường tự động

Đo tốc độ quay

Định vị trí cần stop trên băng chuyền:

Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ qua:

Facebook: Rid HaUI

Gmail: dienturid@gmail.com

Read More