C. LED ( light-emitting diode) Diode phát quang C.1. Cấu tạo Điôt phát quang gồm có một lớp tiếp xúc P-N và hai chân cực anốt (A), catốt (K). Anốt nối với bán dẫn loại P, còn catốt đƣợc nối với bán dẫn loại N. Vật liệu chế tạo điôt phát quang đều là các liên kết của các nguyên tố thuộc nhóm 3 và nhóm 5 của bảng tuần hoàn Menđêlêep nhƣ GaAs, hoặc liên kết 3 nguyên tố nhƣ GaAsP v.v Đây là các vật liệu tái hợp trực tiếp, có nghĩa là sự tái hợp xảy ra giữa các điện tử ở sát đáy dải dẫn và các lỗ trống ở sát đỉnh dải hóa trị. b. Nguyên lý làm việc: Khi LED phân cực thuận, các hạt dẫn đa số khuếch tán ồ ạt qua tiếp xúc P-N, chúng gặp nhau sẽ tái hợp và các photon đƣợc phát sinh. Tốc độ tái hợp trong quá trình bức xạ tự phát này tỉ lệ với nồng độ điện tử trong phần bán dẫn P và nồng độ lỗ trống trong phần bán dẫn N. Đây là các hạt dẫn thiểu số trong chất bán dẫn. Nhƣ vậy, để tăng số photon bức xạ ra cần phải gia tăng nồng độ hạt dẫn thiểu số trong các phần bán dẫn. Cƣờng độ dòng điện của điôt tỉ lệ với nồng độ hạt dẫn đƣợc "chích" vào các phần bán dẫn, do đó cƣờng độ phát quang của LED tỉ lệ với cƣờng độ dòng điện qua điôt. Nhƣ vậy LED có khả năng biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang, nên nó đƣợc coi là dụng cụ phát quang. Điện áp phân cực cho LED gần bằng độ rộng vùng cấm của vật liệu, do đó, các LED bức xạ ở các bƣớc sóng khác nhau sẽ đƣợc chế tạo từ các vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm khác nhau và điện áp phân cực cho chúng cũng khác nhau. Tuy nhiên LED có điện áp phân cực thuận tƣơng đối cao (khoảng từ 1,6 v đến 3 v) và có điện áp ngƣợc cho phép tƣơng đối thấp (khoảng từ 3 v đến 5 v). c. Đặc tuyến Vôn - Ampe của LED: Đặc tuyến Vôn - Ampe của điôt phát quang biểu diễn mối quan hệ giữa dòng điện quang với điện áp đặt lên LED. D. Điện trở D.1. Cấu tạo Điện trở là cấu kiện dùng làm phần tử ngăn cản dòng điện trong mạch. Trị số điện trở đƣợc xác định theo định luật Ôm: R= U/I [Ω] ( 2. 1) Trong đó: U – hiệu điện thế trên điện trở [V] I - dòng điện chạy qua điện trở [A] R - điện trở [Ω] Trên điện trở, dòng điện và điện áp luôn cùng pha và điện trở dẫn dòng điện một chiều và xoay chiều nhƣ nhau. Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ mạch điện Trong các sơ đồ mạch điện, điện trở thƣờng đƣợc mô tả theo các qui ƣớc tiêu chuẩn Cấu trúc của điện trở: Cấu trúc của điện trở có nhiều dạng khác nhau. Một cách tổng quát ta có cấu trúc tiêu biểu của một điện trở nhƣ mô tả trong hình D.2 Phân loại: Phân loại điện trở có rất nhiều cách. Thông dụng nhất là phân chia điện trở thành hai loại: điện trở có trị số cố định và điện trở có trị số thay đổi đƣợc (hay biến trở). Trong mỗi loại này lại đƣợc phân chia theo các chỉ tiêu khác nhau thành các loại nhỏ hơn nhƣ sau: Điện trở có trị số cố định. Điện trở có trị số cố định thƣờng đƣợc phân loại theo vật liệu cản điện nhƣ: + Điện trở than tổng hợp (than nén) + Điện trở than nhiệt giải hoặc than màng (màng than tinh thể). + Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr hoặc manganin, constantan) quấn trên 1 ống gốm ceramic và phủ bên ngoài là một lớp sứ bảo vệ. + Điện trở màng kim, điện trở màng oxit kim loại hoặc điện trở miếng: Điện trở miếng thuộc thành phần vi điện tử. Dạng điện trở miếng thông dụng là đƣợc in luôn trên tấm ráp mạch. + Điện trở cermet (gốm kim loại). Điện trở có trị số thay đổi (hay còn gọi là biến trở) Biến trở có hai dạng. Dạng kiểm soát dòng công suất lớn dùng dây quấn. Loại này ít gặp trong các mạch điện trở. Dạng thƣờng dùng hơn là chiết áp. Cấu tạo của biến trở so với điện trở cố định chủ yếu là có thêm một kết cấu con chạy gắn với một trục xoay để điều chỉnh trị số điện trở. Con chạy có kết cấu kiểu xoay (chiết áp xoay) hoặc theo kiểu trƣợt (chiết áp trƣợt). Chiết áp có 3 đầu ra, đầu giữa ứng với con trƣợt còn hai đầu ứng với hai đầu của điện trở. Ký hiệu: Cấu tạo D.3. Các tham số kỹ thuật đặc trƣng của điện trở a. Trị số điện trở và dung sai + Trị số của điện trở là tham số cơ bản và đƣợc tính theo công thức: R= ρ l/S Trong đó: ρ - là điện trở suất của vật liệu dây dẫn cản điện l- là chiều dài dây dẫn S - là tiết diện của dây dẫn Dung sai hay sai số của điện trở biểu thị mức độ chênh lệch giữa trị số thực tế của điện trở so với trị số danh định và đƣợc tính theo %. Dung sai đƣợc tính theo công thức: R tt : Trị số thực tế của điện trở R dd : Trị số danh định của điện trở Dựa vào % dung sai, ta chia điện trở ở 5 cấp chính xác: Cấp 005: có sai số ± 0,5 % Cấp 01: có sai số ± 1 % Cấp I: có sai số ± 5 % Cấp II: có sai số ± 10 % Cấp III: có sai số ± 20 % b.Công suất tiêu tán danh định: (Pt.tmax) Công suất tiêu tán danh định cho phép của điện trở Pt.t.max là công suất điện cao nhất mà điện trở có thể chịu đựng đƣợc trong điều kiện bình thƣờng, làm việc trong một thời gian dài không bị hỏng. Nếu quá mức đó điện trở sẽ nóng cháy và không dùng đƣợc. Với yêu cầu đảm bảo cho điện trở làm việc bình thƣờng thì Ptt < Pttmax. c. Hệ số nhiệt của điện trở : TCR Hệ số nhiệt của điện trở biểu thị sự thay đổi trị số của điện trở theo nhiệt độ môi trƣờng và đƣợc tính theo công thức sau: Trong đó: R- là trị số của điện trở ΔR- là lƣợng thay đổi của trị số điện trở khi nhiệt độ thay đổi một lƣợng là ΔT. TCR là trị số biến đổi tƣơng đối tính theo phần triệu của điện trở trên 1°C (viết tắt là ppm/°C). E. Giới thiệu cấu tạo của Breadboard Bread board là một dạng đế cắm nhiều lỗ, dùng cắm các vi mạch (IC), transistor, dây nối và các linh kiện thụ động khác để tạo thành các mạch điện tử thí nghiệm (mà không cần hàn nối và đồng thời giữ cho các chân linh kiện còn nguyên). Hình dạng một Breadborad tiêu chuẩn - Bread board có cấu tạo dạng tấm phẳng, đế đƣợc chế tạo bằng sứ (cách điện và chịu nhiệt cấp H hay C) hoặc bằng nhựa cứng (loại cách điện chịu nhiệt thông thƣờng, cấp A hay E). Trong các lỗ cắm có các lá nhíp tiếp xúc làm bằng đồng có mạ bạc, vàng hoặc nickel. Các lá nhíp này có độ đàn hồi và tiếp xúc tốt với chân các linh kiện hay dây nối khi chúng đƣợc cắm vào lỗ. - Một bread board thông thƣờng đƣợc chia làm 3 phần: hai thanh nhỏ ở hai bên và hai thanh lớn ở giữa. - Hai thanh nhỏ nằm dọc theo bề dài ở hai mép của tấm board, mỗi thanh có hai hàng lỗ riêng biệt. Các lỗ nằm trên cùng hàng (dọc theo bề dài thanh nhỏ) liên lạc với nhau về phƣơng diện điện. Các lỗ nằm trong thanh nhỏ này dùng làm vị trí cấp nguồn cho mạch hoặc cũng có thể tạo thành một nút trong mạch có nhiều nhánh cùng giao tại một nút. - Hai thanh lớn nằm tại vị trí giữa của tấm board mạch ngăn cách với nhau bằng một rãnh lõm cách điện. Khoảng rộng của rãnh bằng khoảng cách giữa hai hàng chân IC thông dụng (khoảng cách là 7,62mm tƣơng đƣơng 3/10 inch). - Trên mỗi thanh lớn bao gồm 5 hàng lỗ xếp song song dọc theo bề dài của tấm mạch. Những lỗ nằm trên cùng một hàng dọc song song theo bề dài của tấm mạch. Những lỗ nằm trên cùng một hàng dọc song song theo bề dài không liên lạc với nhau. Năm lỗ xếp trên cùng hàng ngang liên lạc với nhau về điện. Để dễ hiểu, các bạn hãy xem hình dƣới dây, dây màu xanh dƣơng có nghĩa là bên trong Breadboard có dây nối, và chúng bị ngắt bằng các dây màu đỏ. Vì vậy nếu muốn dòng diện đi từ điểm 1 đến điểm 2, thì phải lấy 1 dây đồng nối giống vào vị trí dây màu đỏ, còn nấu bạn muốn dòng điện dẫn từ điểm 1 đến điểm 3 thì cần 3 dây đồng nối lại. Hai thanh nhỏ đầu và cuối thì Breadboard thì điện sẽ dẫn theo chiều ngang, còn 2 thanh lớn ở giữa thì diện sẽ đi theo chiều dọc. Và bạn theo quy tắc đó để gắn linh kiện cho hợp lý. . làm vị trí cấp nguồn cho mạch hoặc cũng có thể tạo thành một nút trong mạch có nhiều nhánh cùng giao tại một nút. - Hai thanh lớn nằm tại vị trí giữa của tấm board mạch ngăn cách với nhau bằng. bản và đƣợc tính theo công thức: R= ρ l/S Trong đó: ρ - là điện trở suất của vật liệu dây dẫn cản điện l- là chiều dài dây dẫn S - là tiết diện của dây dẫn Dung sai hay sai số của điện. dòng điện trong mạch. Trị số điện trở đƣợc xác định theo định luật Ôm: R= U/I [Ω] ( 2. 1) Trong đó: U – hiệu điện thế trên điện trở [V] I - dòng điện chạy qua điện trở [A] R - điện trở [Ω]