Muốn thành chuyên viên điện tử cần hiểu rõ linh kiện bán dẫn!

         Ở hai bài trước tôi đã viết "những kiến thức cơ bản của nghề điện tử phần 1" và " những kiến thức cơ bản của nghề điện tử phần 2" , nếu theo thứ tự đó thì bài này là phần 3. Nhưng về linh kiện bán dẫn nó khá rộng và đa dạng lên tôi giành riêng bài này giành cho mảng bán dẫn. Qua hai bài viết trước chúng ta đã hiểu được thế nào là nguồn điện, biết được rõ các linh kiện điện trở , tụ điện và cuộn cảm. Chúng ta biết rằng chỉ với những linh kiện cơ bản như trên thì không thể chế tạo ra được những máy móc tự động, những thiết bị điện tử thông minh, hay chỉ đơn giản là khuếch đại tín hiệu nhỏ thành tín hiệu lớn hơn như trong amply. Để làm được những điều đó chúng ta cần những linh kiện bán dẫn, từ khi những linh kiện bán dẫn được phát minh thì kỷ nguyên máy tính ra đời, các cỗ máy thông minh và nền công nghiệp tự động hóa càng phát triển. OK, không dài dòng nữa, chúng ta bắt đầu bài học nào: (Chú ý là trên website này tôi không viết những cái không có tính thực tế, không phục vụ vào đời sống, những lý thuyết trừu tượng trên sách vở, tất cả chỉ nhằm sao cho bạn trở thành một chuyên viên điện tử với kỹ năng thực hành cao để có thể phục vụ xã hội và mang lợi nhuận về cho mình, chúc các bạn thành công)


1) Linh kiện bán dẫn là gì?

       Trong kỹ thuật điện tử thực chất là giải quyết được câu hỏi làm thế nào để điều khiển được điện tử ( electron) theo một quy luật nào đó.  Khi điều khiển được điện tử (electron) thì ta có thể điều khiển được dòng điện, điện áp , nhiệt độ, tốc độ.... và chính điều đó đã làm lên các thiết bị điện tử thông minh như bếp từ, máy tính, điện thoại di động, robot....Các linh kiện bán dẫn được phát minh và sản xuất ra để làm được nhiệm vụ này. Nếu bạn đang học ở lớp phổ thông thì chỉ cần hiểu là linh kiện bán dẫn là những linh kiện được làm từ những vật liệu bán dẫn như Silic (Si) và Ge (Giecmani).

2) Các linh kiện bán dẫn cơ bản và chức năng của nó

a) Diode (Đi ốt) :
        Đây là một linh kiện không thể thiếu trong các mạch điện tử. Nó chỉ đơn giản là là một linh kiện có hai chân được gọi là Anot và Katot. Trên bảng mạch điện tử và sơ đồ mạch thì diode được ký hiệu là D hoặc DZ. Một diode có chức năng chính là chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều từ Anot đến Katot. Dưới đây là hình ảnh thực tế của nó

Hình dạng thực tế của diode

     Nhìn vào hình trên ta thấy rằng  chân Anot nằm ở phía màu đen của thân diode còn chân Katot nằm ở phía có vòng màu trắng. 

KÝ HIỆU VÀ HÌNH DẠNG CỦA DIODE

         Nguyên tắc hoạt động của diode: Với diode thông thường thì nguyên lý hoạt động của diode chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều  tức là chỉ có dòng điện đi qua nó khi điện thế ở chân Anot cao hơn chân Katot.

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA DIODE

        
               Phân cực thuận là cách mắc diode với nguồn điện sao cho điện thế trên chân Anot cao hơn chân Katot. Phân cực nghịch là cách mắc diode với nguồn điện sao cho điện thế chân Anot thấp hơn chân Katot.
     Ứng dụng của diode: Dùng làm mạch chỉnh lưu (biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, dùng để ghim một điện áp , dùng làm van điện 1 chiều ( chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều), dùng làm cổng logic...

     Các bộ phận mạch điện thường có diode: Bộ nguồn (bao gồm cả nguồn tuyến tính và nguồn xung), các mạch khuếch đại công suất, các bộ tạo xung, các mạch điện logic, mạch bảo vệ rơ le...

     Các thông số kỹ thuật cần quan tâm : 

-Dòng điện định mức: Là dòng điện hoạt động giới hạn của diode, khi bắt diode làm việc ở dòng điện cao hơn thì diode đó sẽ hỏng.
-Điện áp rơi trên diode khi phân cực thuận VF:  Khi có dòng điện chạy qua diode thì giữa hai chân Anot và Katot có một điện thế , điện thế này gọi là điện áp rơi trên diode gọi là VF hay Vak. Thông thường điện áp này có giá trị từ 0.3 đến 0.8 V. Cái này rất quan trọng để kiểm tra diode còn sống hay chết bằng đồng hồ vạn năng.
- Tần số hoạt động: Là tần số đối đa diode có thể làm việc được. Quá tần số này thì diode sẽ hỏng
- Điện áp ngược tối đa mà diode có thể chịu được: Trong mạch điện thì diode thường phải làm việc ở cả chế độ phân cực thuận và chế độ phân cực nghịch. Trong chế độ phân cực nghịch thì diode không dẫn nhưng nếu điện áp VKA(điện áp ngược ) quá lớn sẽ làm điode bị đứt hoặc nổ thành than.
 
       Các lưu ý khi sửa chữa trong thực tế:   Những gì tôi sắp nói dưới đây sẽ không có trên các sách vở lý thuyết, đó là kinh nghiệm của tôi
- Các diode thông dụng: 1N4007, 1N4148, 1N4734, 1N4742, 1N4004, FR107,FR207, FR307
- Các diode thường chết ở trạng thái bị đứt (hở mạch), bị chập (ngắn mạch), bị dò (dẫn điện cả 2 chiều nhưng không hoàn toàn ngắn mạch)
- Khi thay thế diode phải tìm những diode có thông số kỹ thuật tương đương với diode cũ
- Có thể ghép song song nhiều diode với nhau để tăng dòng điện chịu đựng
 --> Trở thành chuyên gia về kiểm tra linh kiện điện tử
b) Transistor , Mosfet (transistor trường):
      
       Đây là một linh kiện có 3 chân và có nhiều hình dạng. Từ khi transistor ra đời đã tạo ra  kỷ nguyên của điện tử, máy tính. Transistor là linh kiện bán dẫn có vai trò cực kỳ quan trọng trong kỹ thuật điện tử với vai trò là linh kiện khuếch đại, đóng cắt, thiết kế mạch logic hay làm bộ nhớ. Trên bảng mạch điện tử và sơ đồ mạch thì transistor được ký hiệu là Q.  
      
      Hình dạng thực tế: Thông thường transistor sẽ có ba chân chính là E (Emitor), B (Base), C (Colector). Với mosfet (cũng là một loại transistor) thì ba chân của nó là G (Gate) , D (Drain), S (Source) . Tùy từng thông số của transistor mà nó sẽ có hình dạng to nhỏ khác nhau

HÌNH DẠNG THỰC TẾ CỦA TRANSISTOR

  

Ký hiệu Transistor

      Nguyên lý hoạt động:
        
       Để đơn giản thì tôi sẽ minh họa cho các bạn biết là transistor hoạt động giống  như một chiếc công tắc . Trong đó thì hai cực C và E như là hai cực của công tắc còn cực B chính là nút nhấn của công tắc này. Hai cực C và E sẽ thông sang nhau khi cho một dòng điện kích thích đi qua chân B. Mức độ thông giữa hai chân C và E nhiều hay ít sẽ tỉ lệ  với dòng điện kích thích trên chân B.

Nguyên lý hoạt động của transistor

     
            Theo như hình trên thì hai chân của transitor  là C và E sẽ thông với nhau khi cho một dòng điện IB đi qua transistor từ đó làm xuất hiện một dòng điện chạy qua bóng đèn là IC. IC càng lớn khi IB càng lớn. Vậy là transistor đóng một vai trò như một công tắc có điều khiển là chân B.
       
          Ứng dụng của transistor: 
       Transistor là linh kiện phổ biến nhất trong các thiết bị điện tử. Nó được dùng như một linh kiện đóng cắt, một linh kiện khuếch đại, chế tạo các mạch dao động, các bộ nguồn tuyến tính, các mạch khuếch đại công suất, chế tạo bộ nhớ Ram...
     
          Các thông số kỹ thuật cần quan tâm:
- Dòng tải Ic: Là dòng điện định mức mà transistor cho phép đi qua chân C mà transistor vẫn đảm bảo hoạt động ổn đinh
- Điện áp UCB: là hiệu điện thế định mức giữa chân C với chân B . Quá điện áp này sẽ làm transistor hỏng
- Điện áp UCE: là hiệu điện thế định mức giữa chân  C với chân E. Quá điện áp này cũng làm transistor bị phá hủy
-Tần số hoạt động: Là tần số cho phép transistor hoạt động bình thường. Khi làm việc quá tần số này thì cũng làm transistor bị hỏng
- Công suất tỏa nhiệt: Là công suất chịu đựng lớn nhất của transistor . Công suất này bằng tích của điện áp UCEx IC. 
 
         Các lưu ý khi sửa chữa trong thực tế:
         
 - Các transitor thông dụng (bao gồm cả mosfet): A1015, C1815, C8050, A8550, BC547, bc557, C828, 2N2222, 2N9013, 2N9014,  2SK30, H1061, A671, 2N3055, B688, D718, TIP41, TIP42, TIP121, TIP122, IRF540...
- Các transistor bị chết có thể là chập CE, chập BE, chập CB và chập cả ba chân ECB, chết đứt cũng có nhưng ít hơn chết chập, chết dò giữa các chân thường xảy ra ở các mạch tiền khuêch đại.
- Khi thay thế transistor phải tìm transistor mới tương đương. Tức là đáp ứng được tất cả các thông só kỹ thuật tôi đã nói ở trên. Ngoài ra khi gắn transistor mới vào mạch thì phải đảm bảo cắm đúng chân E, C, B
- Có thể ghép nhiều transistor hay mosfet song song với nhau để tăng dòng làm việc
- Các transistor chỉ làm việc với điện áp một chiều
  
       Để kiểm tra linh kiện điện tử bán dẫn chuyên nghiệp  các bạn có thể tham khảo bộ tài liệu này " Trở thành chuyên gia về kiểm tra linh kiện điện tử"

        Trên đây tôi đã nói cơ bản về hai linh kiện bán dẫn phổ biến nhất đó là diode và transistor. Những nội dung này rất có ích cho người sửa chữa nhưng nó chưa đầy đủ vì tôi đã gạt bỏ một số lý thuyết tính toán trên hai linh kiện này. Nếu bạn nào muốn hiểu sâu hơn nữa thì có thể để lại nhận xét bên dưới tôi sẽ trả lời hoặc liên hệ với tôi theo số điện thoại 0983.603.472. Để có thể chủ động sử dụng hai linh kiện này trong sửa chữa hay thiết kế mạch điện thì chúng ta cần phải học một số dạng mạch điện được thiết kế bởi diode và transistor. Tôi sẽ viết các bài viết chuyên sâu như thế ở các bài viết sau. Chúc các bạn thành công trên con đường trở thành một kỹ thuật viên điện tử.Tôi đã bỏ ra một ngày để viết bài viết này, nếu các bạn cảm thấy có ích thì hãy chia sẻ cho mọi người đến website này để tôi có thêm động lực viết thêm những nội dung sâu sắc hơn. Các bạn có thể chia sẻ thông qua nút chia sẻ dưới bài đăng hoặc nhấn nút like google+, xin chân thành cảm ơn các bạn.

                    
                          ĐIỆN TỬ NVT -  HỌC ĐIỆN TỬ KHÔNG KHÓ