Giáo trình Cấu kiện điện từ - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Tập giáo trình "Cấu kiện điện tử " được biên soạn để làm tài liệu giảng dạy và học tập cho

các sinh viên chuyên ngành kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, đồng thời giáo trình cũng có thể được sử

dụng cho các sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, và làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư

chuyên ngành Điện tử - Viễn thông.

Giáo trình được viết theo chương trình đề cương môn học "Cấu kiện điện tử và quang điện

tử" của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông.

Nội dung của giáo trình được trình bày một cách rõ ràng, có hệ thống các kiến thức cơ bản

và hiện đại về vật liệu và các cấu kiện điện tử - quang điện tử đang sử dụng trong ngành kỹ thuật

điện tử và kỹ thuật viễn thông.

Giáo trình "Cấu kiện điện tử" gồm 8 chương.

+ Chương 1 Giới thiệu chung về cấu kiện điện tử và vật liệu điện tử. Trong chương này đã

đưa rađịnh nghĩa và các cách phân loại của cấu kiện điện tử, các đặc tính và các tham số kỹ thuật

của các loại vật liệu sử dụng trong kỹ thuật điện tử - viễn thông như chất cách điện, chất dẫn điện,

chất bán dẫn và vật liệu từ.

+ Chương 2 trình bày về các cấu kiện điện tử thụ động như điện trở, tụ điện, cuộn dây và

biến áp, cùng các đặc tính và tham số cơ bản của các cấu kiện này, cách nhận biết và cách đọc các

tham số của các linh kiện thực tế.

+ Chương 3 trình bày về điốt bán dẫn. Trong chương này, giáo trình đã nêu lên tính chất

vật lý đặc biệt của lớp tiếp xúc P - N, đồng thời trình bày chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động

cũng như các đặc tuyến, tham số kỹ thuật của điốt bán dẫn. Ngoài ra, trong chương 3 còn trình bày

về các chế độ làm việc của đi ốt bán dẫn và giới thiệu một số loại đi ốt thông dụng và đặc biệt.

+ Chương 4 trình bày về cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của tranzito lưỡng cực (BJT).

Đồng thời, trong chương này cũng trình bày cụ thể về ba cách mắc cơ bản của tranzito trong các

sơ đồ mạch khuếch đại, các đặc tính và đặc điểm của từng cách mắc. Đồng thời ở chương 4 cũng

trình bày về các cách phân cực và các mạch tương đương của tranzito.

+ Chương 5 giới thiệu chung về tranzito hiệu ứng trường (FET) và phân loại tranzito

trường. Trong chương trình bày cụ thể về cấu tạo và nguyện lý hoạt động cũng như các cách phân

cực cho tranzito trường loại JFET và MOSFET.

+ Chương 6 giới thiệu về cấu kiện thuộc họ thyristo như chỉnh lưu silic có điều khiển, triac,

diac; nờu cấu tạo và nguyờn lý hoạt động cũng như ứng dụng của chúng. Đồng thời, chương 6

cũng trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tranzito đơn nối (UJT).

+ Chương 7 đề cập đến sự phát triển tiếp theo của kỹ thuật điện tử là vi mạch tích hợp.

Trong chương này trình bày về khái niệm, phân loại cũng như sơ lược về công nghệ chế tạo vi

mạch bán dẫn, là loại vi mạch được sản xuất và sử dụng rộng rãi hiện nay. Ngoài ra, trong chương

4 còn trình bày đặc tính và tham số của trình bày về đặc điểm cũng như tham số của hai loại vi

mạch: vi mạch tuyến tính và vi mạch số. Trong đó giới thiệu chi tiết về vi mạch khuếch đại thuật

toán (OA), đây là loại vi mạch vạn năng được sử dụng rộng rãi ở nhiều chức năng khác nhau.

+ Chương 8 trình bày về các cấu kiện quang điện tử. Chương này trình bày khá tỉ mỉ và hệ

thống về các loại cấu kiện quang điện tử bán dẫn và không bán dẫn đang được sử dụng trong kỹ

thuật điện tử và kỹ thuật viễn thông. Ở đây trình bày về các cấu kiện quang điện tử sử dụng trong

kỹ thuật điện tử và thông tin quang:

- Các linh kiện phát quang: LED chỉ thị, LED hồng ngoại, LASER, và mặt chỉ thị tinh thể

lỏng LCD.

pdf 230 trang Bích Ngọc 04/01/2024 220
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Cấu kiện điện từ - Học viện CN Bưu chính Viễn thông", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Cấu kiện điện từ - Học viện CN Bưu chính Viễn thông

Giáo trình Cấu kiện điện từ - Học viện CN Bưu chính Viễn thông
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 
(Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) 
Lưu hành nội bộ 
HÀ NỘI - 2007 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 
 Biên soạn : THS. TRẦN THỊ CẦM 
CÊu kiÖn ®iÖn tö 
 1
LỜI NÓI ĐẦU 
Tập giáo trình "Cấu kiện điện tử " được biên soạn để làm tài liệu giảng dạy và học tập cho 
các sinh viên chuyên ngành kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, đồng thời giáo trình cũng có thể được sử 
dụng cho các sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, và làm tài liệu tham khảo cho các kỹ sư 
chuyên ngành Điện tử - Viễn thông. 
Giáo trình được viết theo chương trình đề cương môn học "Cấu kiện điện tử và quang điện 
tử" của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. 
Nội dung của giáo trình được trình bày một cách rõ ràng, có hệ thống các kiến thức cơ bản 
và hiện đại về vật liệu và các cấu kiện điện tử - quang điện tử đang sử dụng trong ngành kỹ thuật 
điện tử và kỹ thuật viễn thông. 
Giáo trình "Cấu kiện điện tử" gồm 8 chương. 
+ Chương 1 Giới thiệu chung về cấu kiện điện tử và vật liệu điện tử. Trong chương này đã 
đưa rađịnh nghĩa và các cách phân loại của cấu kiện điện tử, các đặc tính và các tham số kỹ thuật 
của các loại vật liệu sử dụng trong kỹ thuật điện tử - viễn thông như chất cách điện, chất dẫn điện, 
chất bán dẫn và vật liệu từ. 
+ Chương 2 trình bày về các cấu kiện điện tử thụ động như điện trở, tụ điện, cuộn dây và 
biến áp, cùng các đặc tính và tham số cơ bản của các cấu kiện này, cách nhận biết và cách đọc các 
tham số của các linh kiện thực tế. 
+ Chương 3 trình bày về điốt bán dẫn. Trong chương này, giáo trình đã nêu lên tính chất 
vật lý đặc biệt của lớp tiếp xúc P - N, đồng thời trình bày chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động 
cũng như các đặc tuyến, tham số kỹ thuật của điốt bán dẫn. Ngoài ra, trong chương 3 còn trình bày 
về các chế độ làm việc của đi ốt bán dẫn và giới thiệu một số loại đi ốt thông dụng và đặc biệt. 
+ Chương 4 trình bày về cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của tranzito lưỡng cực (BJT). 
Đồng thời, trong chương này cũng trình bày cụ thể về ba cách mắc cơ bản của tranzito trong các 
sơ đồ mạch khuếch đại, các đặc tính và đặc điểm của từng cách mắc. Đồng thời ở chương 4 cũng 
trình bày về các cách phân cực và các mạch tương đương của tranzito. 
+ Chương 5 giới thiệu chung về tranzito hiệu ứng trường (FET) và phân loại tranzito 
trường. Trong chương trình bày cụ thể về cấu tạo và nguyện lý hoạt động cũng như các cách phân 
cực cho tranzito trường loại JFET và MOSFET. 
+ Chương 6 giới thiệu về cấu kiện thuộc họ thyristo như chỉnh lưu silic có điều khiển, triac, 
diac; nờu cấu tạo và nguyờn lý hoạt động cũng như ứng dụng của chúng. Đồng thời, chương 6 
cũng trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tranzito đơn nối (UJT). 
+ Chương 7 đề cập đến sự phát triển tiếp theo của kỹ thuật điện tử là vi mạch tích hợp. 
Trong chương này trình bày về khái niệm, phân loại cũng như sơ lược về công nghệ chế tạo vi 
mạch bán dẫn, là loại vi mạch được sản xuất và sử dụng rộng rãi hiện nay. Ngoài ra, trong chương 
4 còn trình bày đặc tính và tham số của trình bày về đặc điểm cũng như tham số của hai loại vi 
mạch: vi mạch tuyến tính và vi mạch số. Trong đó giới thiệu chi tiết về vi mạch khuếch đại thuật 
toán (OA), đây là loại vi mạch vạn năng được sử dụng rộng rãi ở nhiều chức năng khác nhau. 
+ Chương 8 trình bày về các cấu kiện quang điện tử. Chương này trình bày khá tỉ mỉ và hệ 
thống về các loại cấu kiện quang điện tử bán dẫn và không bán dẫn đang được sử dụng trong kỹ 
thuật điện tử và kỹ thuật viễn thông. Ở đây trình bày về các cấu kiện quang điện tử sử dụng trong 
kỹ thuật điện tử và thông tin quang: 
- Các linh kiện phát quang: LED chỉ thị, LED hồng ngoại, LASER, và mặt chỉ thị tinh thể 
lỏng LCD. 
CÊu kiÖn ®iÖn tö 
 2
- Các linh kiện thu quang: điện trở quang, điôt quang, tranzito quang, thyristo quang, tế bào 
quang điện và pin mặt trời. 
Trong tập giáo trình này tác giả đã sử dụng nhiều tài liệu tham khảo và biên soạn theo một 
trật tự logic nhất định. Tuy nhiên, tập giáo trình không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. 
Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của các nhà chuyên môn, các bạn đồng nghiệp và những 
ai quan tâm đến chuyên ngành này để bổ sung và hoàn chỉnh tập giáo trình "Cấu kiện điện tử" 
được tốt hơn. 
Các ý kiến đóng góp xin gửi đến bộ môn Kỹ thuật điện tử - Khoa Kỹ thuật điện tử I, Học viện 
Công nghệ Bưu chính Viễn thông, km 10 đường Nguyễn Trãi Hà Nội - Hà Đông. 
Xin chân thành cảm ơn! 
CÊu kiÖn ®iÖn Giới thiệu chung và vật liệu điện tử 
 3
CHƯƠNG 1 
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 
GIỚI THIỆU CHƯƠNG 
Chương 1 giới thiệu khái niệm chung về cấu kiện điện tử, giúp cho sinh viên chuyên 
ngành Điện tử Viễn thông có khái niệm ban đầu bao quát về những linh kiện điện tử được sử 
dụng trong các mạch điện tử. Đồng thời trong chương 1 cũng giới thiệu về các đặc tính vật lý 
điện của các vật liệu cơ bản dùng trong kỹ thuật điện tử. 
Học xong chương 1, sinh viên phải nắm được khái niệm chung về cấu kiện điện tử, khái niệm 
sơ bộ về mạch điện điện tử. Sinh viên cũng phải hiểu được các đặc tính kỹ thuật của các loại 
vật liệu dùng trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử, một số loại vật liệu thông dụng thường dùng và 
ứng dụng chúng. 
NỘI DUNG 
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 
Cấu kiện điện tử là môn học về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và một số ứng dụng của các 
linh kiện được sử dụng trong các mạch điện tử để thực hiện một chức năng kỹ thuật nào đó của 
một bộ phận trong một thiết bị điện tử chuyên dụng cũng như thiết bị điện tử dân dụng. 
Cấu kiện điện tử có rất nhiều loại thực hiện các chức năng khác nhau trong mạch điện tử. 
Muốn tạo ra một thiết bị điện tử chúng ta phải sử dụng rất nhiều các linh kiện điện tử, từ những 
linh kiện đơn giản như điện trở, tụ điện, cuộn dây...đến các linh kiện không thể thiếu được như 
điốt, tranzito...và các linh kiện điện tử tổ hợp phức tạp. Chúng được đấu nối với nhau theo các 
sơ đồ mạch đã được thiết kế, tính toán khoa học để thực hiện chức năng của thiết bị thông 
thường như máy radiocassettes, tivi, máy tính, các thiết bị điện tử y tế... đến các thiết bị thông 
tin liên lạc như tổng đài điện thoại, các trạm thu - phát thông tin hay các thiết bị vệ tinh vũ trụ 
v.v...Nói chung cấu kiện điện tử là loại linh kiện tạo ra các thiết bị điện tử do vậy chúng rất 
quan trọng trong đời sống khoa học kỹ thuật và muốn sử dụng chúng một cách hiệu quả thì 
chúng ta phải hiểu biết và nắm chắc các đặc điểm của chúng. 
1.2. PHÂN LOẠI CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ. 
Có nhiều cách phân loại cấu kiện điện tử dựa theo những tiêu chí khác nhau. Ở đây chúng 
ta kể đến một số cách phân loại thông thường: 
1.2.1. Phân loại dựa trên đặc tính vật lý: 
Dựa vào các đặc tính vật lý cấu kiện điện tử có thể chia làm 2 loại: 
- Các cấu kiện điện tử thông thường: Đây là các linh kiện điện tử có đặc tính vật lý điện - 
điện tử thông thường. Chúng hoạt động dưới tác dụng của các sóng điện từ có tần số từ cực 
thấp (f = 1Khz÷10Khz) đến tần số siêu cao tần(f = 10Ghz ÷ 100Ghz) hoặc sóng milimet. 
- Cấu kiện quang điện tử: Đây là các linh kiện điện tử có đặc tính vật lý điện – quang 
Chúng hoạt động dưới tác dụng của các sóng điện từ có tần số rất cao (f = 810 đến 910 Ghz) 
thường được gọi là ánh sáng. 
1.2.2. Phân loại dựa theo lịch sử phát triển của công nghệ điện tử: 
Người ta chia cấu kiện điện tử ra làm 5 loại: 
- Cấu kiện điện tử chân không: là các cấu kiện điện tử mà sự dẫn điện xảy ra trong môi 
trường chân không. 
CÊu kiÖn ®iÖn Giới thiệu chung và vật liệu điện tử 
 4
- Cấu kiện điện tử có khí: là các cấu kiện điện tử mà sự dẫn điện xảy ra trong môi trường khí 
trơ. 
- Cấu kiện điện tử bán dẫn: là các cấu kiện điện tử mà sự dẫn điện xảy ra trong môi trường 
chất bán dẫn. 
- Cấu kiện vi mạch: là các chíp bán dẫn được tích hợp từ các cấu kiện bán dẫn theo sơ đồ 
mạch đã thiết kế trước và có một hoặc một số chức năng nhất định. 
- Cấu kiện nanô: đây là các cấu kiện có kích thước nanomet được chế tạo theo công nghệ 
nanô nên nó có các tính chất cũng như khả năng tiện ích vô cùng đặc biệt, khác hẳn với các 
cấu kiện có kích thước lớn hơn thông thường (từ μm trở lên). 
1.2.3. Phân loại dựa trên chức năng xử lý tín hiệu: 
Dựa theo chức năng xử lý tín hiệu người ta chia cấu kiện điện tử thành 2 loại là cấu kiện 
điện tử tương tự (điện tử analoge) và cấu kiện điện tử số (điện tử digital). 
- Cấu kiện điện tử tương tự là các linh kiện có chức năng xử lý các tín hiệu điện xảy ra liên 
tục theo thời gian. 
- Cấu kiện điện tử số là các linh kiện có chức năng xử lý các tín hiệu điện xảy ra rời rạc, 
không liên tục theo thời gian. 
1.2.4. Phân loại dựa vào ứng dụng của cấu kiện điện tử: 
Dựa vào ứng dụng của cấu kiện điện tử người ta chia cấu kiện điện tử ra làm 2 loại là các 
cấu kiện điện tử thụ động và các cấu kiện điện tử tích cực: 
- Cấu kiện điện tử thụ động là các linh kiện điện tử chỉ có khả năng xử lý và tiêu thụ tín hiệu 
điện 
- Cấu kiện điện tử tích cực là các linh kiện điện tử có khả năng biến đổi tín hiệu điện, tạo ra 
và khuếch đại tín hiệu điện. 
1.3. KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ 
1.3.1. Mạch điện: 
Mạch điện là một tập hợp gồm có nguồn điện (nguồn áp hoặc nguồn dòng) và các cấu 
kiện điện tử cùng dây dẫn điện được đấu nối với nhau theo một sơ đồ mạch đã thiết kế nhằm 
thực hiện một chức năng nào đó của một thiết bị điện tử hoặc một hệ thống điện tử. Ví dụ như 
mạch tạo dao động hình sin, mạch khuếch đại micro, mạch giải mã nhị phân, mạch đếm xung, 
hoặc đơn giản chỉ là một mạch phân áp,... 
1.3.2. Hệ thống điện tử 
Hệ thống điện tử là một tập hợp các mạch điện tử đơn giản có các chức năng kỹ thuật 
riêng thành một thiết bị điện tử có chức năng kỹ thuật nhất định hoặc một hệ thống điện tử 
phức tạp có chức năng kỹ thuật riêng như máy thu hình, máy hiện sóng, hệ thống phát thanh 
truyền hình, trạm truyền dẫn vi ba, hệ thống thông tin quang...Mạch điện tử hay một hệ thống 
điện tử bao giờ cũng có nguồn điện cung cấp một chiều (DC) để phân cực cho các cấu kiện 
điện tử hoạt động đúng chế độ và nguồn tín hiệu cần xử lý trong mạch. 
1.4. VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ. 
Các vật liệu sử dụng trong kỹ thuật điện tử rất đa dạng và rất nhiều. Chúng được gọi 
chung là vật liệu điện tử để phân biệt với các loại vật liệu sử dụng trong các lĩnh vực khác. Tuỳ 
theo mục đích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật mà lựa chọn vật liệu sao cho thích hợp đảm bảo về 
các chỉ tiêu kỹ thuật, dễ gia công và giá thành rẻ 
- Dựa vào lý thuyết vùng năng lượng người ta chia vật chất ra làm ba loại là chất cách 
điện, chất bán dẫn và chất dẫn điện. Theo lý thuyết này thì các trạng thái năng lượng của 
CÊu kiÖn ®iÖn Giới thiệu chung và vật liệu điện tử 
 5
nguyên tử vật chất được phân chia thành ba vùng năng lượng khác nhau là: vùng hóa trị, vùng 
dẫn và vùng cấm. Mức năng lượng cao nhất của vùng hóa trị ký hiệu là EV; mức năng lượng 
thấp nhất của vùng dẫn ký hiệu là EC và độ rộng vùng cấm ký hiệu là EG. 
+ Chất cách điện: 
Cấu trúc vùng năng lượng của chất cách điện được mô tả trong hình 1-1a. Độ rộng vùng 
cấm EG có giá trị đến vài eV (EG ≥ 2eV). 
+ Chất bán dẫn: 
Chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm rất nhỏ (EG < 2eV), xem hình 1-1b. 
+ Kim loại: 
Cấu trúc vùng năng lượng của tinh thể không có vùng cấm, do đó vùng hóa trị hòa vào 
vùng dẫn (hình 1-1c) nên điện tử hóa trị chính là các điện tử tự do. 
- Dựa vào ứng dụng, các vật liệu điện tử thường được phân chia thành 4 loại là chất cách 
điện (hay chất điện môi), chất dẫn điện, chất bán dẫn và vật liệu từ. 
1.4.1. Chất cách điện (hay chất điện môi). 
a. Định nghĩa. 
Chất cách điện, hay còn gọi là chất điện môi. Chất cách điện có điện trở suất cao vào 
khoảng 107 ÷ 1017Ωm ở nhiệt độ phòng. 
Chất cách điện gồm phần lớn các vật liệu vô cơ cũng như hữu cơ. Chúng có thể ở thể khí, 
thể lỏng và thể rắn. 
b. Các tính chất của chất điện môi. 
- Độ thẩm thấu điện tương đối (hay còn gọi là hằng số điện môi): 
Hằng số điện môi ký hiệu là ε, nó biểu thị khả năng phân cực của chất điện môi và được 
xác định bằng biểu thức: 
0C
Cd=ε (1. 1) 
Trong đó: Cd là điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi; C0 là điện dung của tụ điện 
sử dụng chất điện môi là chân không hoặc không khí. 
 EG > 2 eV 
E 
EC 
EV 
 EG < 2 eV 
E 
EC
EV EG = 0 
E 
EC
EV 
Dải 
hoá trị
Dải 
dẫn
Điện tử
Lỗ trống
Dải 
dẫn
Dải 
hoá 
trị 
a/ b/ c/ 
Hình 1- 1: Cấu trúc dải năng lượng của vật chất 
a- Chất cách điện; b- Chất bán dẫn; c- Kim loại 
CÊu kiÖn ®iÖn Giới thiệu chung và vật liệu điện tử 
 6
- Độ tổn hao điện môi (Pa): 
Độ tổn hao điện môi là công suất điện chi phí để làm nóng chất điện môi khi đặt nó trong 
điện trường và được tính theo công thức tổng quát sau: 
 2aP U Ctg= ω δ (1. 2) 
Trong đó: 
 Pa là độ tổn hao điện môi đo bằng oát (w) 
 U là điện áp đặt lên tụ điện đo bằng vôn (V) 
 C là điện dung của tụ điện dùng chất điện môi đo bằng Farad (F) 
 ω là tần số góc đo bằng rad/s 
 tgδ là góc tổn hao điện môi 
- Độ bền về điện của chất điện môi (Eđ.t.): 
Nếu ta đặt một chất điện môi vào trong một điện trường mà nó bị mất khả năng cách điện 
- ta gọi đó là hiện tượng đánh thủng chất điện môi. Trị số điện áp khi xẩy ra hiện tượng đánh 
thủng chất điện môi gọi là điện áp đánh thủng Uđ.t. thường đo bằng KV, và cường độ điện 
trường tương ứng với điểm đánh thủng gọi là độ bền về điện. 
Độ bền về điện ký hiệu là Eđ.t. và được tính theo công thức: 
UE [KV / mm;KV / cm]= ®.t®.t d (1. 3) 
Trong đó: Uđ.t. - là điện áp đánh thủng chất điện môi 
 d - là bề dày của chất điện môi bị đánh thủng 
- Nhiệt độ chịu đựng: 
Là nhiệt độ cao nhất mà ở đó chất điện môi giữ được các tính chất lý hóa của nó. 
- Dòng điện trong chất điện môi (I): 
Dòng điện trong chất điện môi gồm có 2 thành phần là dòng điện chuyển dịch và dòng 
điện rò. 
• Dòng điện chuyển dịch IC.M (hay gọi là dòng điện phân cực): 
Quá trình chuyển dịch phân cực của các điện tích liên kết trong chất điện môi sẽ tạo nên 
dòng điện phân cực IC.M. Khi ở điện áp xoay chiều dòng điện chuyển dịch tồn tại trong suốt 
thời gian chất điện môi nằm trong điện trường. Khi ở điện áp một chiều dòng điện chuyển dịch 
chỉ tồn tại ở các thời điểm đóng hoặc ngắt điện áp. 
• Dòng điện rò Irò: 
Dòng điện rò là dòng điện được tạo ra do các điện tích tự do và điện tử phát xạ ra chuyển 
động dưới tác động của điện trường. 
Dòng điện tổng qua chất điện môi sẽ là: 
I = IC.M. + Irò 
- Điện trở cách điện của chất điện môi: 
Điện trở cách điện được xác định theo trị số của dòng điện rò: 
CM
UR
I Ic.®
= −∑ (1. 4) 
Trong đó: I - Dòng điện nghiên cứu 
CÊu kiÖn ®iÖn Giới thiệu chung và vật liệu điện tử 
 7
 ΣIC.M. - Tổng các thành phần dòng điện phân cực 
c.Phân loại và ứng dụng của chất điện môi. 
Chất điện môi được chia làm 2 loại là chất điện môi thụ động và chất điện môi tích cực. 
- Chất điện môi thụ động còn gọi là vật liệu cách điện và vật liệu tụ điện. Bảng 1.1 giới 
thiệ ...  hoặc hấp thụ, hoặc phản xạ tất cả các bước sóng khác. Bộ lọc loại phản 
xạ thường được sử dụng vì tổn hao của chúng thấp. 
 Mạch tổ hợp các detector- CCD là một bộ dịch chuyển tín hiệu. CCD có thể được tạo 
ra từ các điốt hoặc các tụ điện MOS. Các điện tích được tích trữ trong các CCD và dịch chuyển 
điện tích giữa các tụ điện được thực hiện khi cấp cho chúng những điện áp thích ứng. Các CCD 
được sử dụng trong các ống thu hình màu, trong các máy video, máy FAX, để đọc các dữ 
liệu ra ngoài. 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
1. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của LED chỉ thị? 
2. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của LED hồng ngoại dị thể kép? 
3. Hãy cho biết các tham số cơ bản của LED? 
4. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mặt chỉ thị tinh thể lỏng LCD 
loại phản xạ? 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ QUANG ĐIỆN TỬ Cấu kiện quang điện tử 
 222
5. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của LASER có buồng cộng hưởng 
cấu trúc dị thể kép? 
6. Hãy cho biết các tham số cơ bản của Laser? 
7. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điện trở quang? 
8. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điốt quang loại P-I-N? 
9. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điốt APD? 
10. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tranzito quang? 
11. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thyristo quang? 
12. Hãy trình bày về bộ ghép quang và các tham số kỹ thuật của chúng? 
13. Trình bày về bộ lọc quang màng mỏng? 
14. Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ CCD dùng tụ MOS? 
15. Năng lượng của ánh sáng có bước sóng 820nm và 1,3μm là bao nhiêu electron 
vôn (eV)? 
16. Một laser chế tạo từ Ga1-xAlxAs với x = 0,07 thì có EG = 1,5 eV. Hãy tính độ dài 
bước sóng bức xạ ra? 
17. Một laser hoạt động ở bước sóng λ = 850nm có chiều dài hốc cộng hưởng L = 
500μm và chiết suất n = 3,7. 
Hỏi khoảng cách tần số và khoảng cách bước sóng là bao nhiêu ? 
18. Hãy điền vào chỗ trống của mệnh đề dưới một trong các nhóm từ sau: 
“Độ dài bước sóng bức xạ được quyết định bởi.của chất bán dẫn. 
a. độ dẫn điện; b. nồng độ hạt dẫn 
c. loại tạp chất pha tạp; d. độ rộng vùng cấm 
19. Nguồn sáng trong LED là do quá trình. 
a. bức xạ tự phát. b. bức xạ tự phát và bức xạ kích thích. 
c. bức xạ kích thích. d. hấp thụ và bức xạ kích thích 
20. Nguồn sáng trong LASER là do quá trình 
a. bức xạ tự phát. b. bức xạ tự phát và bức xạ kích thích. 
c. bức xạ kích thích. d. hấp thụ và bức xạ kích thích 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Giáo trình “Cấu kiện điện tử và quang điện tử”- Trần Thị Cầm, Học viện CNBCVT, 
năm 2003. 
2. “Cấu kiện quang điện tử” - Dương Minh Trí, NXB KHKT năm 1998. 
3. “Optical fiber communications” – Gerd Keiser, Mc Graw Hill Inc. 1991. 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ QUANG ĐIỆN TỬ Đáp án bài tập 
 223
ĐÁP ÁN BÀI TẬP 
Chương 1: Câu 13: nn = 10 315 −cm và pn = 2,25.10 35 . −cm 
Chương 3: Câu 8: UD = 0,53V; 
Câu 9: a/ Pn(0) = 10 311314 10)0(; −− = cmncm p ; b/Tỉ số = 3.10 4 . 
Chương 4: Câu 15: IC2 = 96mA; IB2 = 4mA; IC1 = 3,92mA; IB1 = 0,08mA; UCE = 12V 
 Câu 16: IE = 7,5mA; IB = 1,47mA; IC = 7,35mA; UCE = 4,55V; S = 24,88. 
 Câu 17: R = 110KΩ; S = 9,5; Câu 18: RB = 7KΩ; S = 94,3. 
Chương 5: Câu 15: a/ sơ đồ mắc SC; định thiên tự cấp; c/ UGS = -0,6V; RS= 600Ω. 
 Câu 16: UGS = -0,62V; gm = 1,11mA/V; RS = 770Ω; RD ≥ 9KΩ. 
 Câu 17: R1 = 2KΩ 
Câu 18: a/ FET đấu DC; b/ phân cực kiểu phân áp; c/ trong tài liệu. 
 Câu 19: ID = 24mA; R3 = 83Ω 
Chương 8: Câu 15: EG1 = 1,5eV; EG2 = 0,95eV. 
 Câu 16: λ = 0,826µm 
 Câu 17: ∆ν = 81GHz; ∆λ = 0,2nm 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ QUANG ĐIỆN TỬ Mục lục 
 224
MỤC LỤC 
Chương 1: Giới thiệu chung về cấu kiện điện tử ....................................................................... 3 
Giới thiệu chương.................................................................................................................. 3 
Nội dung ................................................................................................................................ 3 
1.1 Giới thiệu chung.......................................................................................................... 3 
1.2 Phân loại cấu kiện điện tử ........................................................................................... 3 
1.3 Khái niệm về mạch điện và hệ thống điện tử .............................................................. 4 
1.4 Vật liệu điện tử ............................................................................................................ 4 
1.5 Vật liệu từ .................................................................................................................... 5 
Tóm tắt nội dung.................................................................................................................. 24 
Câu hỏi ôn tập...................................................................................................................... 25 
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................... 26 
Chương 2: Cấu kiện điện tử thụ động...................................................................................... 27 
Giới thiệu chương................................................................................................................ 27 
Nội dung .............................................................................................................................. 27 
2.1 Điện trở...................................................................................................................... 27 
2.2 Tụ điện....................................................................................................................... 34 
2.3 Cuộn cảm................................................................................................................... 40 
2.4 Biến áp....................................................................................................................... 44 
Tóm tắt nội dung.................................................................................................................. 49 
Câu hỏi ôn tập...................................................................................................................... 50 
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................... 51 
Chương 3: Điot bán dẫn........................................................................................................... 52 
Giới thiệu chương................................................................................................................ 52 
Nội dung .............................................................................................................................. 52 
3.1 Lớp tiếp xúc P-N ....................................................................................................... 52 
3.2 Điot bán dẫn .............................................................................................................. 58 
Tóm tắt nội dung.................................................................................................................. 70 
Câu hỏi ôn tập...................................................................................................................... 72 
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................... 72 
Chương 4: Tranzitor lưỡng cực (BJT) ..................................................................................... 73 
Giới thiệu chương................................................................................................................ 73 
Nội dung .............................................................................................................................. 73 
4.1 Cấu tạo và ký hiệu của BJT trong sơ đồ mạch.......................................................... 73 
4.2 Các chế độ làm việc của Tranzitor BJT .................................................................... 74 
4.3 Đặc tính quá độ của BJT ........................................................................................... 78 
4.4 Các cách mắc của Tranzitor BJT trong sơ đồ khuếch đại ......................................... 80 
4.5 Phân cực cho Tranzitor lưỡng cực ............................................................................ 88 
4.6 Sơ đồ tương đương ở chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số thấp ........................... 96 
Tóm tắt nội dung................................................................................................................ 102 
Câu hỏi ôn tập.................................................................................................................... 103 
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................. 105 
Chương 5: Tranzitor trường FET........................................................................................... 106 
Giới thiệu chương.............................................................................................................. 106 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ QUANG ĐIỆN TỬ Mục lục 
 225
Nội dung............................................................................................................................. 106 
5.1 Giới thiệu chung về FET ......................................................................................... 106 
5.2 Tranzitor trường loại điều khiển bằng tiếp xúc P-N................................................ 107 
5.3 Tranzitor trường loại cực cửa cách ly...................................................................... 116 
Tóm tắt nội dung ................................................................................................................ 125 
Câu hỏi ôn tập .................................................................................................................... 126 
Tài liệu tham khảo.............................................................................................................. 128 
Chương 6: Cấu kiện Thyristor................................................................................................ 129 
Giới thiệu chương .............................................................................................................. 129 
Nội dung............................................................................................................................. 129 
6.1 Chỉnh lưu Silic có điều khiển .................................................................................. 129 
6.2 Triac ......................................................................................................................... 132 
6.3 Diac.......................................................................................................................... 134 
6.4 Tranzitor đơn nốt ..................................................................................................... 136 
Tóm tắt nội dung ................................................................................................................ 139 
Câu hỏi ôn tập .................................................................................................................... 140 
Tài liệu tham khảo.............................................................................................................. 140 
Chương 7: Vi mạch tích hợp .................................................................................................. 141 
Giới thiệu chương .............................................................................................................. 141 
Nội dung............................................................................................................................. 141 
7.1 Khái niệm và phân loại vi mạch tích hợp ................................................................ 141 
7.2 Các phương pháp chế tạo mạch tích hợp bán dẫn ................................................... 143 
7.3 Các cấu kiện được tích hợp trong vi mạch .............................................................. 148 
7.4 Vi mạch tuyến tính................................................................................................... 151 
7.5 Vi mạch số ............................................................................................................... 159 
7.6 Vi mạch nhớ............................................................................................................. 160 
7.7 Những điểm cần chú ý khi sử dụng vi mạch tích hợp ............................................. 163 
Tóm tắt nội dung ................................................................................................................ 164 
Câu hỏi ôn tập .................................................................................................................... 165 
Tài liệu tham khảo.............................................................................................................. 166 
Chương 8: Cấu kiện quang điện tử......................................................................................... 167 
Giới thiệu chương .............................................................................................................. 167 
Nội dung............................................................................................................................. 167 
8.1 Giới thiệu chung ...................................................................................................... 167 
8.2 Các cấu kiện biến đổi điện - quang.......................................................................... 169 
8.3 Các cấu kiện biến đổi quang - điện.......................................................................... 190 
8.4 Các bộ ghép quang................................................................................................... 204 
8.5 Cấu kiện quang hình học dùng trong thông tin quang ............................................ 211 
8.6 Cấu kiện CCD ......................................................................................................... 216 
Tóm tắt nội dung ................................................................................................................ 221 
Câu hỏi ôn tập .................................................................................................................... 221 
Tài liệu tham khảo.............................................................................................................. 222 
Đáp án bài tập .................................................................................................................... 223 
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 
Mã số: 492CKT220 
Chịu trách nhiệm bản thảo 
TRUNG TÂM ÐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 1 

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_cau_kien_dien_tu_hoc_vien_cn_buu_chinh_vien_thong.pdf