Giáo trình Linh kiện điện tử

ain terminal). 
- Do đầu T2 dương hơn đầu T1, để Triac dẫn điện ta có thể kích dòng cổng dương và 
khi đầu T2 âm hơn T1ta có thể kích dòng cổng âm. 
 - Như vậy đặc tuyến V-I của Triac có dạng sau: 
- Thật ra, do sự tương tác của vùng bán dẫn, Triac được nảy theo 4 cách khác nhau, 
được trình bày bằng hình vẽ sau đây 
Cách (1) và cách (3) nhạy nhất, kế đến là cách (2) và cách (4). Do tính chất dẫn điện 
cả hai chiều, Triac dùng trong mạng điện xoay chiều thuận lợi hơn SCR. Thí dụ sau đây 
cho thấy ứng dụng của Triac trong mạng điện xoay chiều. 
2.TRIAC 
2.1 Cấu tạo ,kí hiệu, quy ước 
TRIAC (viết tắt của Triode for Alternating Current) là phần tử bán dẫn gồm năm lớp 
bán dẫn, tạo nên cấu trúc p-n-p-n như ở thyristor theo cả hai chiều giữa các cực T1 và 
T2, do đó có thể dẫn dòng theo cả hai chiều giữa T1 và T2. TRIAC có thể coi tương 
đương với hai thyristor đấu song song song ngược.để điều khiển Triac ta chỉ cần cấp 
xung cho chân G của Triac. 
2.1 Nguyên lý hoạt động 
Như đã trình bày ở trên, thyristor là dụng cụ chỉ mở khi phân áp U A-K dương. 
Nếu như mắc hai thyristor ngược chiều nhau, có thể điều khiển mở hai chiều , có 
thể điều khiển chúng mở tương ứng với cả chiều thế phân cực âm dương. Trong 
trường hợp này cần có hai tín hiệu điều khiền đồng bộ với nhau. Triac là dụng cụ 
tương đương với hai thyristor mắc ngược nhau có chung một cực điều khiển 
Do làm việc với cả nguồn phân cực âm và dương, khái niệm của Anode va 
Cathode của triac không phù hợp. Được quy ước sử dụng ký hiệu T2 (hoặc B2) và 
T1 (B1)cho các cực đối ravà các cực điều khiển G ở gần T1. 
2.3 Ứng dụng 
Máy hàn nhựa cầm tay Triac S 
TRIAC đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều và các 
công-tắc-tơ tĩnh. 
3. DIAC 
3.1 Cấu tạo, kí hiệu quy ước. 
Về cấu tạo, DIAC giống như một SCR không có cực cổng hay đúng hơn là một 
transistor không có cực nền. Hình sau đây mô tả cấu tạo, ký hiệu và mạch tương 
đương của DIAC 
- 
3.2 Nguyên lý hoạt động 
- Khi áp một hiệu điện thế một chiều theo một chiều nhất định thì khi đến điện thế VBO, 
DIAC dẫn điện và khi áp hiệu thế theo chiều ngược lại thì đến trị số -VBO DIAC cũng dẫn điện, 
DIAC thể hiện một điện trở âm (điện thế hai đầu DIAC giảm khi dòng điện qua DIAC tăng). 
Từ các tính chất trên, DIAC tương đương với hai Diode Zener mắc đối đầu. Thực tế, khi không 
có DIAC, người ta có thể dùng hai Diode Zener có điện thế Zener thích hợp để thay thế. (Hình 
17) 
Trong ứng dụng, DIAC thường dùng để mở Triac. Thí dụ như mạch điều chỉnh độ 
sáng của bóng đèn (Hình 18) 
- 
- 
- Ởbán ký dương thì điện thế tăng, tụ nạp điện cho đến điện thế VBO thì DIAC dẫn, 
tạo dòng kích cho Triac dẫn điện. Hết bán kỳ dương, Triac tạm ngưng. Đến bán kỳ âm tụ C nạp 
điện theo chiều ngược lại đến điện thế -VBO, DIAC lại dẫn điện kích Triac dẫn điện. Ta thay 
đổi VR để thay đổi thời hằng nạp điện của tụ C, do đó thay đổi góc dẫn của Triac đưa đến làm 
thay đổi độ sáng của bóng đèn 
3.3 Ứng dụng. 
Thực hành xác định cực tính và chất lượng của DIAC. 
Cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của điốt 4 lớp 
- Cấu tạo, kí hiệu quy ước. 
- Diod shockley gầm có 4 lớp bán dẫn PNPN (diod 4 lớp) nhưng chỉ có hai cực. Cấu tạo cơ 
bản và ký hiệu cùng với đặc tuyến Volt-Ampere khi phân cực thuận được mô tả ở hình vẽ sau 
đây: 
- 
- Ta thấy đặc tuyến giống như SCR lúc dòng cổng IG=0V, nhưng điện thế quay về VBO của 
Diod shockley nhỏ hơn nhiều. Khi ta tăng điện thế phân cực thuận, khi điện thế anod-catod tới 
trị số VBO thì Diod shockley bắt đầu dẫn, điện thế hai đầu giảm nhỏ và sau đó hoạt động như 
Diod bình thường. 
Áp dụng thông thường của Diod shockley là dùng để kích SCR. Khi phân cực nghịch, 
Diod shockley cũng không dẫn điện. 
- 
 Bán kỳ dương tụ C nạp điện đến điện thế VBO thì Diod shockley dẫn điện, kích SCR 
dẫn. Bán kỳ âm, Diod shockley ngưng, SCR cũng ngưng 
Bài 10 LINH KIỆN QUANG ĐIỆN TỬ 
1. Khái niệm 
Linh kiện quang điện tử là những linh kiện cảm biến có đặc tính đổi năng lượng ánh 
sáng thành dòng điện và ngược lại đổi dòng điện thành ánh sáng. 
Những linh kiện có đặc tính đổi ánh sáng thành dòng điện là điện trở quang, diode 
quang, transistor quang. Ngược lại những linh kiện có đặc tính đổi dòng điện thành 
ánh sáng là diode phát quang (LED), hiển thị tinh thể lỏng (LCD). 
2. Diode phát quang 
2.1. Cấu tạo 
 Diode phát quang có cấu tạo gồm một lớp tiếp xúc P-N, Diode phát quang được 
làm từ các chất Ga – As, Ga – P, Ga As – P, Si – C. 
Hình 10.1Ký hiệu của LED 
2.2. Phân loại 
a. Theo vật liệu: 
 A 2
LED xanh
A 1 LED do
Ký hiệu 
 -Diode Ga – As cho ra ánh sáng hồng ngoại mà mắt nhìn không thấy được. 
-Diode Ga As -P cho ra ánh sáng khả kiến, khi thay đổi hàm lượng photpho sẽ cho ra 
ánh sáng khác nhau như đỏ, cam, vàng. 
 -Diode Ga - P pha thêm tạp chất sẽ bức xạ cho ánh sáng. Tùy loại tạp chất mà 
diode có thể cho ra các màu từ đỏ, cam, vàng, xanh lá cây. 
 -Diode SiC khi pha thêm tạp chất sẽ cho ra ánh sáng màu xanh da trời. LED màu 
xanh da trời chưa phổ biến vì giá thành cao. 
Do khác nhau về vật liệu chế tạo nên điện áp ngưỡng của các loại LED cũng khác 
nhau. 
LED đỏ có V = 1,6  2V 
LED cam có V = 2,2V  3V 
LED xanh lá có V = 2,7 V  3,2V 
LED vàng có V = 2,4V  3,2V 
 LED xanh da trời có V = 3V  5V 
LED hồng ngoại có V = 1,8V 5V 
a. LED hai màu 
LED hai màu là loại LED đôi gồm hai LED nằm song song và ngược chiều nhau, 
trong đó có một LED đỏ và một LED xanh lá cây hay một LED vàng và một LED 
xanh lá cây. 
Loại LED hai màu thường để chỉ cực tính của nguồn hay chiều quay của động cơ. 
Hình 10.2 
Ký hiệu LED đôi loại hai màu. Nếu chân A1 có điện áp dương thì LED1 sáng và 
ngược lại nếu chân A2 có điện áp dương thì LED 2 sáng. 
b. LED ba màu 
LED ba màu cũng là loại LED đôi nhưng không ghép song song mà hai LED chỉ có 
chung chân catod, trong đó một LED đỏ ra chân ngắn, một LED màu xanh lá cây ra 
chân dài, chân giữa là catod chung. 
Ký hiệu: 
 A 2
LED1
A 1
LED2
Ký hiệu 
 A 2
LED xanh
A 1 LED do
Hình 7.3. 
Nếu chân A1 có điện áp dương thì LED đỏ sáng, nếu chân A2 có điện áp dương thì 
LED xanh sáng, nếu chân A1 và A2 có điện áp dương thì 2 LED đều sáng và cho ra 
ánh sáng màu vàng. 
2.3. Ứng dụng 
a. Mạch báo nguồn DC 
R
VAC
D
LED
Hình 10.3 
Khi sử dụng LED điều quan trọng là phải tính điện trở nối tiếp với LED có trị số thích 
hợp để tránh dòng điện qua lED quá lớn sẽ làm hư LED. 
Điện trở trong mạch báo nguồn DC được tính theo công thức: 
 R = 
LED
LEDDC
I
VV 
b. Mạch báo nguồn AC 
Hình 10.4 
Trong mạch báo nguồn AC, LED chỉ sáng khi được phân cực thuận bằng bán kỳ thích 
hợp , khi LED bị phân cực nghịch thì diode D được phân cực thuận nên dẫn điện để 
giữ cho mức điện áp ngược trên LED là VD = 0,7V tránh hư LED. 
Điện trở trong mạch báo nguồn AC đựơc tính theo công thức: 
 R = 
LED
LEDAC
I
VV 
2.4. LED bảy đọan 
LED bảy đoạn có loại anode chung và loại cathode chung. Hiện nay LED bảy đoạn 
được dùng nhiều trong các thiết bị chỉ thị số. 
R
VAC
D
LED
Hình 7.6.. 
Hình 10.7. 
LED bảy đoạn là tập hợp bảy LED được chế tạo dạng thanh dài sắp xếp như hình vẽ 
trên và được ký hiệu bằng bảy chữ cái là a, b, c, d, e, f, g. Phần phụ của LED bảy đoạn 
là một chấm sáng (p) để chỉ dấu phẩy thập phân. Dấu chấm này là một LED p tương 
ứng được phát sáng. Khi cho các thanh sáng với các số lượng và vị trí thích hợp ta có 
những chữ số từ 0 đến 9 và những chữ cái từ A đến F. 
3. Điện trở quang (Photoresistor) 
Điện trở quang còn gọi là điện trở tùy thụôc ánh sáng LDR (Light dependent resistor) 
có trị số điện trở thay đổi theo độ sáng chiếu vào điện trở quang. Khi bị che tối thì điện 
trở quang có trị số điện trở rất lớn, khi được chiếu sáng thì điện trở giảm nhỏ. 
Hình 10.8 Hình dạng và v ký hiệu của điện trở quang. 
Điện trở quang có trị số điện trở thay đổi không tuyến tính theo độ sáng chiếu vào nó. 
Khi trong bóng tối điện trở quang có trị số khoảng vài mega Ohm, khi được chiếu sáng 
điện trở quang có trị số rất nhỏ khoảng vài chục đến vài trăm Ohm. 
C
LED anode chung 
D B A
Vcc
FB E
Vcc
D
+
A E GCG F
LED Cathode chung
+
LDR CdS 
g 
f 
b 
e 
P 
c 
a 
d 
4. Diode quang (diode cảm quang – Photodiode) 
Diode quang có cấu tạo bán dẫn giống như diode thường nhưng đặt trong vỏ cách điện 
có một mặt là nhựa hay thuỷ tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngoài chiếu vào 
mối nối P-N của diode, có loại dùng thấu kính hội tụ để tập trung ánh sáng. 
Ký hiệu: 
Hình 10.9. Ký hiệu của diode quang 
Đối với diode khi phân cực thuận thì dòng điện thuận qua diode lớn do dòng hạt tải đa 
số di chuyển, khi phân cực nghịch thì dòng điện qua diode rất nhỏ do dòng hạt tải thiểu 
số di chuyển. 
Qua thí nghiệm cho thấy khi photodiode được phân cực thuận thì hai trường hợp mối 
nối P-N được chiếu sáng hay che tối dòng điện thuận qua diode hầu như không đổi. 
Ngược lại diode bị phân cực nghịch, mối nối P - N được chiếu sáng thì dòng điện 
nghịch tăng lên lớn hơn nhiều lần so với khi bị che tối. Do nguyên lý trên nên diode 
quang được sử dụng ở trạng thái phân cực ngược trong các mạch điều khiển ánh sáng. 
Photodiode có đặc tính: 
- Rất tuyến tính 
- Ít nhiễu 
- Dãy tần số rộng 
- Nhẹ và có sức bền cơ học cao 
- Có đời sống dài. 
5. Transistor quang (Phototransistor) 
5.1. Cấu tạo 
Cấu tạo bán dẫn của transistor quang coi như gồm có một diode quang và một 
transistor quang. 
5.2. Nguyên lý hoạt động 
Trong transistor quang có diode quang làm nhiệm vụ cảm biến quang điện và 
transistor làm nhiệm vụ khuếch đại. Diode quang được sử dụng ở đây là mối nối P-N 
giữa cực B và C, vì trong transistor khi phân cực cho các chân thì diode BE được phân 
cực thuận còn diode BC được phân cực nghịch. Khi diode BC phân cực nghịch và 
được chiếu sáng thì dòng điện rỉ ICB sẽ tăng cao hơn bình thường nhiều lần. Dòng điện 
rỉ ICB sẽ trở thành dòng IB và được transistor khuếch đại. 
Độ khuếch đại của quang transistor từ 100 đến 1000 và độ khuếch đại không tuyến 
tính theo cường độ ánh sáng chiếu vào mối nối. 
Transistor quang có tốc độ làm việc chậm do tụ điện ký sinh CCB (tụ ký sinh giữa cực 
C và B ) gây ra hiệu ứng Miller. 
PHOTODIODE
KA
Rc
+Vcc
Rc
+Vcc
Transistor quang có tần số làm việc cao nhất vài trăm Kz trong khi tần số làm việc cực 
đại của diode quang đến vài chục Mz. 
5.3. ký hiệu 
Hình 10.10 Transistor quang (Phototransistor) và Darlington phototransistor 
Trường hợp bỏ hở cực B thì mạch làm việc theo nguyên lý của transistor quang. 
Trường hợp bỏ hở cực E thì mạch làm việc theo nguyên lý của diode quang. 
Hình 10.11 
5.4. Ứng dụng 
Mạch như hình vẽ dùng transistor quang ráp Darlington với transistor công suất để 
điều khiển rơle RY. Khi được chiếu sáng quang transistor dẫn làm transistor công suất 
dẫn cấp điện cho rele RY. 
QD1 Ry
+Vcc
Hình 10.12. 
Mạch như hình vẽ sau lấy điện áp Vc của transistor quang để phân cực cho cực B của 
transistor công suất. Khi transistor quang được chiếu sáng sẽ dẫn điện và làm điện áp 
Vc giảm, cực B transistor công suất không được phân cực nên ngưng dẫn và rơ le 
không được cấp điện. 
Q
D1R
Ry
+Vcc
Hình 10.13. 
Mạch điện như hình vẽ sau dùng transistor công suất loại PNP nên có nguyên lý: khi 
transistor quang được chiếu sáng được dẫn điện tạo sụt áp trên điện trở để phân cực 
cho cực B transistor công suất loại PNP làm transistor công suất dẫn cấp điện cho rơ 
le. 
R+Vcc
D1 Ry
Hình 10.14. 
6. Các bộ ghép quang: (opto – couplers) 
6.1. Cấu tạo 
Bộ ghép quang gồm có hai phần gọi là sơ cấp và thứ cấp. Phần sơ cấp là một diode 
loại GaAs phát ra tia hồng ngoại, phần thứ cấp là một transistor quang loại silic. 
Ký hiệu: 
IcIf
Hình 10.15. Ký hiệu của bộ ghép quang 
6.2. nguyên lý hoạt động 
Khi được phân cực thuận, didoe phát ra bức xạ hồng ngoại chiếu lên trên mặt của 
transistor quang. Như vậy, tín hiệu điện được sơ cấp là LED hồng ngoại (còn gọi là 
phần phát) đổi thành tín hiệu ánh sáng. Tín hiệu ánh sáng được phần thứ cấp là 
transistor quang (còn gọi là phần nhận đổi lại thành tín hiệu điện.). 
6.3. Đặc trưng kỹ thuật 
-Bộ ghép quang được dùng để cách điện giữa hai mạch điện có điện áp cách biệt lớn. 
Điện áp cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp thường từ vài trăm volt đến hàng ngàn volt. 
-Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu điện xoay chiều 
có tần số cao. 
-Điện trở cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp có trị số rất lớn thường khoảng vài chục đến 
vài trăm M đối với dòng điện một chiều. 
-Hệ số truyền đạt dòng điện là tỉ số phần trăm của dòng điện ra ở thứ cấp IC với dòng 
điện vào ở sơ cấp IF. Đây là thông số quan trọng của bộ ghép quang thường có trị số từ 
vài chục phần trăm đến trăm phần trăm tùy lọai bộ ghép quang. 
45
4
6
3
2
1
2
1
3
6.4.Các bộ ghép quang 
6.4.1 Bộ ghép quang transistor (Opto –transistor) 
Hình 7.16. 
Thứ cấp của bộ ghép quang này là phototransistor loại Silic. Đối với bộ ghép quang 
transistor có bốn chân thì transistor không có cực B. Trường hợp bộ ghép quang có 
sáu chân thì cực B được nối ra ngoài như hình vẽ trên. 
Bộ ghép quang không có cực B có lợi điểm là hệ số truyền đạt lớn, tuy nhiên loại này 
có nhược điểm là độ ổn định nhiệt kém 
Nếu nối giữa cực B và E một điện trở thì các bộ ghép quang transistor là bộ ghép 
quang làm việc khá ổn định với nhiệt độ nhưng hệ số truyền đạt lại bị giảm 
6.4.2 Bộ ghép quang Darlington –Transistor 
Bộ ghép quang Darlington –transistor có nguyên lý như bộ ghép transistor quang 
nhưng với hệ số truyền đạt lớn hơn vài trăm lần nhờ tính chất khuếch đại của mạch 
Darlington. 
Bộ ghép quang loại này có nhược điểm là bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ rất lớn nên 
thường được chế tạo có điện trở giữa chân B và E của transistor để ổn định nhiệt. 
Hình 10.17. 
6.4.3 Bộ ghép quang với quang thyristor: 
Một quang thyristor được thay thế bởi một photodiode và 2 transistor. 
Khi có ánh sáng hồng ngoại do LED ở sơ cấp chiếu vào quang diode thì sẽ có dòng 
điện IB cấp cho transistor NPN và khi transistor NPN dẫn thì sẽ điều khiển transistor 
PNP dẫn điện. Như vậy quang thyristor đã dẫn điện và sẽ duy trì trạng thái dẫn mà 
không cần kích liên tục ở sơ cấp. 
6.5. Ứng dụng 
Các loại opto – couplers có dòng điện ở sơ cấp cho LED hồng ngoại khoảng 10mA. 
6
5
3
4
2
1
Đối với opto – transistor khi thay đổi trị số dòng điện qua LED hồng ngoại ở sơ cấp sẽ 
làm thay đổi dòng điện ra IC của phototransistor ở thứ cấp. 
Opto-coupler có thể dùng thay đổi cho rơ le hay biến áp xung để giao tiếp với tải 
thường có điện áp cao và dòng điện lớn. 
Mạch điện như hình vẽ sau là ứng dụng của opto – transistor để điều khiển đóng ngắt 
rơle. Transistor quang trong bộ ghép quang được ghép Darlington với transistor công 
suất bên ngoài, khi LED hồng ngoại ở sơ cấp được cấp nguồn 5V thì transistor quang 
dẫn điều khiển transistor công suất dẫn để cấp điện cho rờ le RY. Điện trở 390 hạn 
dòng cho led khoảng 10mA.