Thursday, October 29, 2015

Hiểu biết cơ bản về linh kiện điện tử

Posted by   on   / No comments 


Phân loại

Phân loại linh kiện điện tử có thể có nhiều tiêu chí khác nhau. Song với ý nghĩa phục vụ cho phân tích mạch và khả năng mô hình hoá thành mạch tương đương để tính toán được các tham số mà mạch điện thiết kế ra có thể đạt được, thì sự phân loại theo tác động tới tín hiệu điện được quan niệm là hợp lý nhất. Trong phân loại này thì bỏ qua tác động đến dòng nguồn nuôi DC nếu không có sự cần thiết phải ghi chú, như công suất lớn, toả nhiệt, gây nhiễu,...
  • Linh kiện chủ động là loại tác động phi tuyến lên nguồn nuôi AC/DC để cho ra nguồn tín hiệu mới, trong mạch tương đương thì biểu diễn bằng một máy phát tín hiệu, như diode, transistor,...
  • Linh kiện bị động không cấp nguồn vào mạch, nói chung có quan hệ tuyến tính với điện áp, dòng, tần số, như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, biến áp,..
  • Linh kiện điện cơ tác động điện liên kết với cơ học, như thạch anh, rơle, công tắc,...
Vì rằng không có vật liệu nào có tính năng vật lý lý tưởng và không có sự tuyến tính lý tưởng, nên những linh kiện như "điện trở điện áp" nằm vào giữa các phân loại hàn lâm.

Linh kiện chủ động

Linh kiện bán dẫn

Các linh kiện bán dẫn hay phần tử bán dẫn là các linh kiện điện tử khai thác tính chất điện tử của vật liệu bán dẫn, như silic, germani, và arsenua galli, cũng như chất bán dẫn hữu cơ.

Linh kiện bán dẫn sử dụng dẫn truyền điện tử ở trạng thái rắn (solid state), trái ngược với các trạng thái truyền điện tử phát xạ nhiệt hay khí trong chân không cao như ở các đèn điện tử chân không. Vì thế linh kiện bán dẫn đã thay thế các linh kiện nhiệt điện trong hầu hết các ứng dụng.

Các linh kiện bán dẫn được sản xuất ở cả hai dạng là linh kiện rời và mạch tích hợp (IC). Trong IC có từ vài (thấp nhất là hai) đến hàng tỷ linh kiện, được gia công và kết nối với nhau trên một nền bán dẫn duy nhất là tấm wafer.

Danh mục linh kiện bán dẫn phổ biến


Linh kiện hai chân:

  • DIAC
  • Điốt biến dung (Varicap)
  • Điốt Gunn (Transferred electron device, Điốt TED)
  • Điốt TVS (Transient voltage suppression diode)
  • Điốt IMPATT (IMPact ionization Avalanche Transit-Time diode)
  • Điốt laser
  • Điốt phát quang (LED)
  • Điốt PIN
  • Điốt quang (Photodiode)
  • Điốt Schottky
  • Điốt tunnel
  • Điốt Zener
  • Điốt chỉnh lưu
  • Pin mặt trời
  • Varistor
  • VCSEL (Vertical-cavity surface-emitting laser)
  • Phototransistor
Linh kiện ba chân:
  • Transistor lưỡng cực BJT
  • Transistor Darlington
  • Transistor hiệu ứng trường FET, JFET, MOSFET
  • Transistor HEMT (High electron mobility transistor)
  • Transistor IGBT
  • Thyristor SCR (Silicon-controlled rectifier), GTO (Gate-turn-off)
  • TRIAC
  • Transistor đơn nối UJT (Unijunction transistor)
  • Ổn áp (voltage regulator)
Linh kiện bốn chân:
  • Photocoupler (Optocoupler)
  • Cảm biến hiệu ứng Hall (cảm biến từ trường)
Linh kiện đa chân:
  • IC (Mạch tích hợp)
  • ADC (Analog-to-digital converter), DAC (Digital-to-analog converter)
  • Cổng logic
  • Khuếch đại thuật toán
  • Multiplexer, Demultiplexer
  • Flip-flop
  • Mạch cộng (Adder)
  • Mạch đếm (Counter)
  • Thanh ghi dịch (Shift register)
VLSI (Very-large-scale integration):
  • Cảm biến CCD
  • Chipset
  • CPU, GPU (Bộ vi xử lý)
  • Vi điều khiển (Microcontroller)
  • Generic Array Logic (GAL), Programmable Array Logic (PAL), Field Programmable Gate Array (FPGA)
  • RAM
  • ROM, PROM, EPROM, EEPROM (Bộ nhớ chỉ đọc)
  • Bộ nhớ flash

Điốt

  • Điốt, chỉnh lưu, cầu chỉnh lưu
  • Điốt Schottky: Điốt có tiếp giáp kim loại-bán dẫn và cho ra điện áp rơi phân cực thuận thấp
  • Điốt Zener: Điốt ổn áp.
  • Điốt TVS (Transient voltage suppression diode): Điốt dùng cho mạch hạn chế điện áp.
  • Varicap hay Varactor: Điốt biến dung dùng làm tụ điện.
  • LED (Light-emitting diode): Điốt phát sáng.
  • laser: (LD)-laser diode- Điốt phát quang nhờ bức xạ cưỡng bức.
  • Photodiode: Điốt quang (cảm quang).
    • Avalanche photodiode: Điốt cảm quang làm việc ở miền gần đánh thủng.
    • Pin mặt trời, photovoltaic cell, PV array hoặc panel: biến ánh sáng thành điện tích.
  • DIAC, Điốt Trigger (SIDAC) – thường dùng cho khởi SCR
  • Điốt ổn dòng (Constant-current): ít dùng.
  • Bơm nhiệt điện (Peltier cooler) – một loại bơm nhiệt bán dẫn (semiconductor heat pump)

Transistor



Transistor hay tranzito là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng như một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử.

Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác. Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động. Transistor cũng được kết hợp thành mạch tích hợp (IC), có thể tích hợp tới một tỷ transistor trên một diện tích nhỏ.
  • Transistor:
    • Transistor lưỡng cực (BJT, hoặc gọn là "transistor") – NPN hoặc PNP
    • Phototransistor: transistor có cửa sổ ở vỏ để ánh sáng chiếu được vào base, dùng như Photodiode
    • Transistor Darlington, Sziklai pair (complementary Darlington) – NPN hoặc PNP: transistor ghép.
    • IGBT (Insulated-gate bipolar transistor): transistor có cực điều khiển cách ly.
  • Transistor hiệu ứng trường (FET, Field-effect transistor):
    • JFET (Junction Field-Effect Transistor) kênh N hoặc P
    • MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) kênh N hoặc P
    • MESFET (MEtal Semiconductor FET)
    • HEMT (High electron mobility transistor)
  • Thyristor:
    • SCR (Silicon-controlled rectifier)
    • TRIAC (TRIode for Alternating Current) – Bidirectional SCR
    • UJT (Unijunction transistor)
    • Programmable Unijunction transistor (PUT)
    • SIT (Static induction transistor)
    • SITh (Static induction thyristor)

Mạch tích hợp

Vi mạch, hay vi mạch tích hợp, hay mạch tích hợp (integrated circuit, gọi tắt IC, còn gọi là chip theo thuật ngữ tiếng Anh) là tập các mạch điện chứa các linh kiện bán dẫn (như transistor) và linh kiện điện tử thụ động (như điện trở) được kết nối với nhau, để thực hiện được một chức năng xác định. Tức là mạch tích hợp được thiết kế để đảm nhiệm một chức năng như một linh kiện phức hợp.

  • IC Digital
  • IC Analog
  • Các modul chế sẵn: modul cấp nguồn, modul tần số chuẩn, modul hiển thị,...
  • Hall effect sensor – cảm biến từ trường

Quang điện tử, hiển thị

  • Opto-Isolator, Photocoupler, Optocoupler
  • Opto switch, Opto interrupter, Optical switch, Optical interrupter, Photo switch, Photo interrupter
  • CRT (Cathode ray tube)
  • LCD (preformed characters, dot matrix) (passive, TFT)
  • Neon (individual, 7 segment display)
  • LED (individual, 7 segment display, starburst display, dot matrix)
  • Flap indicator (numeric, preprinted messages)
  • Plasma display (dot matrix)

Đèn điện tử chân không

Trước đây, đèn điện tử chân không (vacuum tube, còn được gọi tắt là tube hay valve) còn thường được gọi là đèn điện tử hoặc bóng điện tử là linh kiện điện tử sử dụng sự phát xạ điện tử do nung nóng điện cực đặt trong môi trường chân không cao, để thực hiện điều khiển dòng điện tích trong các khuếch đại.
  • Các đèn đã lỗi thờiː Diode, Triode, Tetrode, Pentode, Hexode, Pentagrid, Octode,...
  • Đèn Microwave
    • Klystron: đèn khuếch đại vi sóng công suất cực lớn, dùng ở trạm phát/chuyển tiếp sóng trong phát thanh hoặc thông tin liên lạc, kể cả liên lạc với vệ tinh.
    • Magnetron: đèn phát vi sóng, ví dụ trong lò vi sóng.
    • Đèn Traveling-wave
  • Đèn Phototube, Photodiode: cảm quang, hiện dùng trong phát hiện ánh sáng cực yếu, cỡ vài photon.
  • Đèn nhân quang điện (Photomultiplier tube): cảm quang có kèm dynode để khuếch đại.
  • Vacuum fluorescent display (VFD) – một dạng CRT display không quét cỡ nhỏ, lỗi thời.
  • Đèn phát tia X: dùng ở máy chiếu X-quang trong y tế, phân tích hóa,...

Nguồn điện

  • Pin, Ắc quy các loại
  • Pin mặt trời
  • Pin nhiệt (Thermoelectric generator, Seebeck generator) – phát điện khi có gradient nhiệt

Linh kiện thụ động

Điện trở]

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng

Điện trở
Điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của Điện trở. Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:
R = \frac {U}{I}
trong đó:
U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).
I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).
R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
Thí dụ như có một đoạn dây dẫn có điện trở là 1Ω và có dòng điện 1A chạy qua thì điện áp giữa hai đầu dây là 1V.
Ohm là đơn vị đo điện trở trong SI. Đại lượng nghịch đảo của điện trở là độ dẫn điện G được đo bằng siêmen. Giá trị điện trở càng lớn thì độ dẫn điện càng kém. Khi vật dẫn cản trở dòng điện, năng lượng dòng điện bị chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, ví dụ như nhiệt năng.
Định nghĩa trên chính xác cho dòng điện một chiều. Đối với dòng điện xoay chiều, trong mạch điện chỉ có điện trở, tại thời điểm cực đại của điện áp thì dòng điện cũng cực đại. Khi điện áp bằng không thì dòng điện trong mạch cũng bằng không. Điện áp và dòng điện cùng pha. Tất cả các công thức dùng cho mạch điện một chiều đều có thể dùng cho mạch điện xoay chiều chỉ có điện trở mà các trị số dòng điện xoay chiều lấy theo trị số hiệu dụng..
Đối với nhiều chất dẫn điện, trong điều kiện môi trường (ví dụ nhiệt độ) ổn định, điện trở không phụ thuộc vào giá trị của cường độ dòng điện hay hiệu điện thế. Hiệu điện thế luôn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện và hằng số tỷ lệ chính là điện trở. Trường hợp này được miêu tả theo định luật Ohm và các chất dẫn điện như thế gọi là các thiết bị ohm. Các thiết bị này nhiều khi cũng được gọi là các điện trở, như mộtlinh kiện điện tử thụ động trong mạch điện, được ký hiệu với chữ R (tương đương với từ resistor trong tiếng Anh).

Tụ điện


Tụ điện là một loại 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 điện lượng nhưng trái dấu.[1]

Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.

Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh
  • Tụ điện tích hợp
    • Tụ điện MIS: tụ điện được chế tạo theo công nghệ bán dẫn, gồm 3 lớp kim loại - điện môi - chất bán dẫn (metal-isolator-semiconductor), trong đó điện môi là polyme.
    • Tụ điện trench
  • Tụ điện cố định
    • Tụ điện gốm (Ceramic): tụ có điện môi chế tạo theo công nghệ gốm.
    • Tụ điện màng (film): tụ có điện môi là màng plastic (plastic film).
    • Tụ điện mica: tụ có điện môi là mica.
    • Tụ hóa: hay tụ điện điện phân (electrolytic capacitor), dùng chất điện phân phù hợp với kim loại dùng làm anode để tạo ra cathode, nhằm đạt được lớp điện môi mỏng và điện dung cao.
      • Tụ hóa nhôm: có anode (+) làm bằng nhôm.
      • Tụ hóa tantali: có anode (+) làm bằng tantali.
      • Tụ hóa niobi: có anode (+) làm bằng niobi.
      • Tụ polyme, tụ OS-CON: dùng điện phân là polyme dẫn điện.
    • Siêu tụ điện (Supercapacitor, Electric double-layer capacitor - EDLS)
      • Siêu tụ điện Nanoionic: chế tạo theo công nghệ lớp kép nano để đạt mật độ điện dung cực cao.
      • Siêu tụ điện Li ion (LIC): chế tạo theo công nghệ lớp kép lai để đạt mật độ điện dung siêu cao.
    • Tụ điện vacuum: điện môi chân không (lỗi thời).
  • Tụ điện biến đổi: tụ thay đổi được điện dung.
    • Tụ điện tuning: tụ thay đổi dải rộng dùng trong mạch điều hưởng
    • Tụ điện trim: tụ thay đổi dải hẹp để vi chỉnh
    • Tụ điện vacuum biến đổi (lỗi thời).
  • Tụ điện ứng dụng đặc biệt:
    • Tụ điện filter: tụ lọc nhiễu, có một bản cực làm vỏ nối mát, bản cực kia có hai đầu nối.
    • Tụ điện phát sáng (Light-emitting): tụ phát sáng khi tích điện?
    • Tụ điện motor: tụ dùng cho để khởi động và tạo từ trường xoay cho motor.
    • Tụ điện photoflash: tụ dùng cho đèn flash như đèn flash máy ảnh, cần đến phóng điện nhanh.
  • Dãy tụ điện (network, array): các tụ được nối sẵn thành mảng.
  • Varicap: Điốt bán dẫn làm việc ở chế độ biến dung.

Cảm ứng từ điện

  1. Cuộn cảm.
  2. Chấn lưu.
  3. Điện trở cảm ứng điện.
  4. ampe kế hiệu ứng hall.
  5. nắn dòng.

Transducer, cảm biến

cảm biến có rất nhiều loại,một số như:
  1. cảm biến quang học hay sóng điện từ nói chung.
  2. cảm biến nhiệt hồng ngoại,nhiệt chuyển động.
  3. cảm biến tiệm cận từ.
  4. cảm biến tiệm cận sóng âm,cảm biến phản xạ.
  5. cảm biến biến dạng.
  6. cảm biến góc xoay.
  7. cảm biến rung.
  8. cảm biến gia tốc.
  9. cảm biến la bàn.
  10. cảm biến từ thông.
  11. cảm biến gas,ethanol,chất khí...
  12. cảm biến đo hạt bụi,khói.
  13. cảm biến lửa.
Và các cảm biến khác.Một số cảm biến có thể dùng linh kiện chuyên dụng,hoặc dùng linh kiện phát để thu 1 dạng năng lượng tín hiệu từ một nguồn phát cùng loại.

Antenna


Ăngten (từ tiếng Pháp: antenne) là một linh kiện điện tử có thể bức xạ hoặc thu nhận sóng điện từ. Có nhiều loại ăngten: ăngten lưỡng cực, ăngten mảng... Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, ăng-ten có hai chức năng cơ bản. Chức năng chính là để bức xạ các tín hiệu RF từ máy phát dưới dạng sóng vô tuyến hoặc để chuyển đổi sóng vô tuyến thành tín hiệu RF để xử lý ở máy thu. Chức năng khác của ăngten là để hướng năng lượng bức xạ theo một hay nhiều hướng mong muốn, hoặc "cảm nhận" tín hiệu thu từ một hay nhiều hướng mong muốn còn các hướng còn lại thường bị khóa lại. Về mặt đặc trưng hướng của ăngten thì có nghĩa là sự nén lại của sự phát xạ theo các hướng không mong muốn hoặc là sự loại bỏ sự thu từ các hướng không mong muốn. Các đặc trưng hướng của một ăng-ten là nền tảng để hiểu ăng-ten được sử dụng như thế nào trong hệ thống thông tin vô tuyến. Các đặc trưng có liên hệ với nhau này bao gồm Tăng ích, tính định hướng, mẫu bức xạ (ăng-ten), và phân cực. Các đặc trưng khác như búp sóng, độ dài hiệu dụng, góc mở hiệu dụng được suy ra từ bốn đặc trưng cơ bản trên. Trở kháng đầu cuối (đầu vào) là một đặc trưng cơ bản khác khá quan trọng. Nó cho ta biết trở kháng của ăng-ten để kết hợp một cách hiệu quả công suất đầu ra của máy phát với ăng-ten hoặc để kết hợp một cách hiệu quả công suất từ ăng-ten vào máy thu. Tất cả các đặc trưng ăngten này đều là một hàm của tần số.

  • Antenna Lưỡng cực
  • Yagi
  • Phased array
  • Antenna vòng (Loop antenna)
  • Antenna Parabolic dish
  • Log-periodic dipole array
  • Biconical
  • Feedhorn

Linh kiện điện cơ

Phần tử gốm áp điện

  • Crystal (thạch anh) – Ceramic crystal phát tần số chính xác
  • Ceramic resonator – Ceramic crystal phát tần số bán chính xác
  • Ceramic filter - phần tử lọc bằng gốm, lọc tín hiệu xoay chiều có tần số ổn định (trong thực tế nó như Ceramic resonator)
  • Surface acoustic wave (SAW) filters
  • Ultrasonic motor – Motor áp điện (piezoelectric effect)
  • Còi gốm (Piezo buzzer)
  • Microphone gốm

Đầu nối

  • Terminal
  • Connector
  • Socket
  • Screw terminal
  • Terminal Blocks
  • Pin header

Chuyển mạch, công tắc

Công tắc là tên của một thiết bị (xét trong mạch điện), hoặc một linh kiện (xét trong một thiết bị điện, sử dụng với mục đích để đóng/bật - ngắt/mở/tắt dòng điện hoặc chuyển hướng trạng thái đóng-ngắt trong tổ hợp mạch điện có sử dụng chung một công tắc. Hay rõ hơn, trong mạng điện, một công tắc có thể cùng lúc chuyển trạng thái đóng-ngắt cho 1 hoặc nhiều mạch điện thành phần. Cầu dao, khóa điện, Rơ le,... là những dạng công-tắc đặc biệt, được người Việt đặt tên riêng để phân biệt do cách chế tạo, công năng sử dụng.
  • Switch – Manually
    • Electrical description: SPST, SPDT, DPST, DPDT, NPNT (general)
    • Technology: slide switch, toggle switch, rocker switch, rotary switch, pushbutton
  • Keypad
  • DIP switch - dãy công tắc được chế với hàng chân kiểu DIP như vi mạch logic
  • Footswitch
  • Knife switch – Switch with unenclosed conductors
  • Micro switch – công tắc kích hoạt cơ học với tác động tự khớp (snap)
  • Limit switch – công tắc kích hoạt cơ học với cảm nhận giới hạn dịch chuyển
  • Công tắc thuỷ ngân (Mercury switch): công tắc phản ứng với độ nghiêng, làm giọt thủy ngân cắt mạch điện
  • Công tắc lực ly tâm (Centrifugal switch)
  • Rơ le – công tắc điều khiển bằng điện
  • Reed switch – công tắc từ trường
  • Thermostat – công tắc nhiệt
  • Humidistat – công tắc độ ẩm

Cầu chì, bảo vệ


  • Cầu chì – bảo vệ mạch một lần quá dòng, dùng dây chì đứt mạch khi nóng chảy
  • Circuit breaker – bảo vệ mạch nối lại được bằng cơ học
  • Resettable fuse or PolySwitch – bảo vệ mạch nối lại được bằng mạch bán dẫn (solid state device)
  • Ground-fault protection, residual-current device – bảo vệ mạch nối đất
  • Metal oxide varistor (MOV), surge absorber (hấp thụ quá áp), Điốt TVS – bảo vệ mạch tránh quá áp
  • Inrush current limiter – bảo vệ mạch tránh dòng điện cao xâm nhập
  • Đèn phóng điện khí (Gas discharge tube) – bảo vệ mạch tránh điện áp cao
  • Khe đánh lửa (Spark gap) – bảo vệ mạch tránh điện áp quá cao.
  • Chống sét (Lightning arrester)

    Subscribe to: Posts (Atom)