LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
DIODE
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Diode là linh kiện điện tử được hình thành từ một lớp tiếp giáp bán dẫn P-N, bao gồm hai cực: Anod (A) kết nối với lớp bán dẫn P và Katod (K) kết nối với lớp bán dẫn N.
Hình 1.1 Diode a Cấu tạo b Ký hiệu c Hình dạng
Do sự khuếch tán các phần tử tải điện giữa hai miền, tại lớp tiếp xúc sẽ hình thành một hiệu điện thế tiếp xúc, tạo ra từ trường E nhằm ngăn chặn sự khuếch tán tiếp tục của các phần tử tải điện Kết quả là, trong trạng thái cân bằng, ranh giới tiếp xúc sẽ tạo ra vùng nghèo các phần tử tải điện.
Trên hình 1.2 mô tả đặc tuyến Volt-Ampe của Diode, ứng với nhánh phân cực ngược dòng rò là không đáng kể, nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ
Diode công suất hoạt động với dòng thuận lớn, vì vậy cần có chế độ giảm nhiệt hợp lý Thông thường, một cực tính của diode được thiết kế để dễ dàng kết hợp với tản nhiệt.
Các diode công suất cho thiết bị công nghiệp cần chịu đựng điện áp ngược lớn, từ vài trăm đến vài ngàn Volt Dòng điện định mức yêu cầu phải đạt vài trăm Ampe Đặc tính của diode bao gồm hai phần: đặc tính thuận nằm ở góc phần tư thứ I với UAK > 0 và đặc tính ngược nằm ở góc phần tư thứ III với UAK < 0.
Hình 1.2 Đặc tính Volt-Ampe của Diode a) Đặc tính thực tế; b) Đặc tính tuyến tính hóa; c) Đặc tính lý tưởng
Trên đường đặc tính thuận của Diode, khi điện áp Anod - Katod tăng từ 0 đến ngưỡng UD0 khoảng 0,6 - 0,7V, dòng điện ID bắt đầu chảy qua Diode Mặc dù dòng điện có thể thay đổi lớn, điện áp rơi trên Diode UAK gần như không thay đổi, cho thấy Diode có điện trở tương đương nhỏ trong đặc tính thuận.
Khi điện áp UAK tăng dần từ 0 đến giá trị Ung.max (điện áp ngược lớn nhất), dòng qua Diode vẫn giữ ở mức nhỏ, được gọi là dòng rò (khoảng mA) Điều này cho thấy Diode có khả năng cản trở dòng điện chạy theo chiều ngược cho đến khi điện áp UAK đạt đến giá trị tối đa.
Khi đạt đến điện áp ngưỡng, hiện tượng dòng điện qua diode tăng đột ngột xảy ra Quá trình này không thể đảo ngược, tức là khi giảm điện áp giữa Anode và Katod, dòng điện vẫn không giảm Hiện tượng này được gọi là diode bị đánh thủng.
Để đơn giản hóa việc tính toán, người ta thường sử dụng đặc tính tuyến tính hóa của Diode Tuy nhiên, trong phân tích sơ đồ các bộ biến đổi, đặc tính lý tưởng của Diode được ưa chuộng hơn Theo đặc tính lý tưởng, Diode cho phép dòng điện lớn chạy qua với sụt áp bằng 0 và chịu được điện áp ngược lớn mà không có dòng rò Điều này có nghĩa là Diode có điện trở tương đương bằng 0 khi dẫn và vô hạn khi khóa.
Đặc tính động của Diode, thể hiện qua điện áp u(t) và dòng điện i(t) theo thời gian, khác với đặc tính Volt-Ampe tĩnh Đặc tính đóng-cắt của Diode được minh họa rõ ràng trong hình 1.3.
Hình 1.3 Đặc tính đóng cắt của một Diode
Theo đặc tính trên hình 1.3, Diode ở trạng thái khóa trong các khoảng thời gian
Diode bắt đầu dẫn dòng khi điện áp đạt đến mức nhất định, trong khi trước đó, ở trạng thái phân cực ngược, dòng điện bằng không Lúc này, dòng điện ban đầu sẽ nạp điện tích cho tụ điện tương đương của tiếp giáp P-.
N Khi lượng điện tích đã đủ lớn, độ dẫn điện của tiếp giáp tăng lên, điện trở giảm và điện áp trên Diode trở về ổn định ở mức sụt áp UD 0 cỡ 1- 1,5V trong khoảng (3) Diode hoàn toàn ở trạng thái dẫn Quá trình khóa Diode ở khoảng (4) Diode vẫn còn phân cực thuận cho đến khi các điện tích trong lớp tiếp giáp P-N được di chuyển hết ra bên ngoài Ở cuối giai đoạn (4) tiếp giáp P-N phân cực ngược và Diode có khả năng ngăn cản dòng điện Trong giai đoạn (5) tụ điện tương đương của tiếp giáp P-N được nạp tiếp tục tới điện áp phân cực ngược Diện tích gạch chéo trên đường dòng điện i(t) tương ứng bằng với lượng điện tích phải di chuyển ra bên ngoài Qr Điện tích Qr là điện tích phục hồi Thời gian tr giữa đầu giai đoạn (5) gọi là thời gian phục hồi và là một trong những thông số quan trọng của Diode
1.4 Các thông số cơ bản
Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua Diode theo chiều thuận (ID) là yếu tố quan trọng, vì Diode chỉ cho phép dòng điện đi từ Anod đến Katod Điều này dẫn đến việc công suất phát nhiệt tỷ lệ thuận với giá trị trung bình của dòng điện, vì vậy ID là thông số cần thiết để lựa chọn Diode cho các ứng dụng thực tế.
Giá trị điện áp ngược lớn nhất mà Diode có thể chịu đựng được (Ung.max)
Theo đặc tính Volt - Ampe, quá trình Diode bị đánh thủng là quá trình không thể đảo ngược Do đó, trong mọi ứng dụng, cần phải đảm bảo rằng U AK luôn nhỏ hơn Ung.max.
Quá trình phát nhiệt trên Diode phụ thuộc vào tần số đóng cắt của nó Trong thời gian Diode mở hoặc khóa, tổn hao công suất tức thời u(t).i(t) cao hơn so với khi Diode đang dẫn dòng hoặc bị khóa Vì các Diode được chế tạo với tần số làm việc khác nhau, tần số trở thành một thông số quan trọng cần xem xét khi lựa chọn Diode.
Thời gian phục hồi t r và điện tích phục hồi Qr
Khi các diode bị khóa, dòng ngược sẽ di chuyển lượng điện tích Qr ra khỏi cấu trúc bán dẫn, phục hồi khả năng khóa của chúng Thời gian phục hồi t_r kéo dài có thể làm chậm quá trình chuyển mạch của các van và tăng tổn thất trong quá trình đóng cắt Do đó, cần đặc biệt lưu ý đến ảnh hưởng của t_r trong những trường hợp cụ thể.
- Chỉnh lưu không điều khiển
- Bảo vệ các linh kiện bán dẫn khác
Các linh kiện khác trong họ Thyristor
3.2 Thyristor khoá được bằng cực điều khiển GTO
Transistor trường MOSFET
2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động SCR
2.2 Các thông số cơ bản
3 Các linh kiện khác trong họ
3.2 Thyristor khoá được bằng cực điều khiển GTO
4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
4.2 Đặc tính đóng cắt của BJT
5.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
5.2 Đặc tính đóng cắt của
Transistor có cực điều khiển cách ly IGBT
6.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
6.2 Đặc tính đóng cắt của IGBT
6.3 Yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển IGBT
Bảo vệ và làm mát cho các van bán dẫn công suất
8.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ và linh kiện
8.2 Các bước thực hiện tra cứu linh kiện theo sổ tay ECG
8.3 Tra cứu linh kiện trên mạng
2 Bài 2: Chỉnh lưu công suất một pha 8 4 4
1 Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ 1 1
1.1 Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ không điều khiển
1.2 Chỉnh lưu một pha một nửa chu kì có điều khiển
2 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điểm trung tính không điều khiển
3 Chỉnh lưu cầu một pha 2 2
3.1 Chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển
3.2 Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển
4.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
4.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
3 Bài 3: Chỉnh lưu công suất ba pha 12 6 5 1
1 Chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển 1 1
2 Chỉnh lưu hình cầu ba pha không điều khiển 1 1
3 Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển 2 2
4 Chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển 2 2
5.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
5.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
4 Bài 4: Điều khiển công suất xoay chiều 16 8 7 1
1 Khái quát về biến đổi điện áp xoay chiều 1 1
2 Bộ biến đổi xung áp xoay chiều một pha tải thuần trở 2 2
3 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải cảm 2 2
4 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 2 2
5.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
5.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
1 Khái quát và phân loại 1 1
2 Bộ biến đổi trực tiếp 1 1
2.1 Biến tần trực tiếp một pha
2.2 Bộ biến tần trực tiếp ba pha
3.1 Biến tần nguồn dòng một pha
3.2 Biến tần nguồn dòng ba pha
4.1.Biến tần nguồn áp một pha
4.2 Biến tần nguồn áp ba pha
5 Các bộ biến tần hiện đại 2 2
5.1 Bộ biến tần chỉnh độ rộng xung (PWM)
5.1.1.Cơ sở điều chỉnh độ rộng xung
5.2 Bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung ba pha dùng IGBT
6.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
6.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
BÀI 1: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Mã Bài: MĐ08 - 01 Giới thiệu:
Các phần tử bán dẫn công suất, hay còn gọi là các van bán dẫn, được sử dụng trong các bộ biến đổi để điều khiển dòng điện Khi mở, chúng kết nối tải với nguồn, và khi khóa, chúng ngắt tải ra khỏi nguồn Khác với các phần tử có tiếp điện, van bán dẫn không tạo ra tia lửa điện và không bị mài mòn theo thời gian Mặc dù có khả năng đóng cắt các dòng điện lớn, chúng lại được điều khiển bằng các tín hiệu công suất nhỏ Quy luật kết nối tải với nguồn phụ thuộc vào sơ đồ bộ biến đổi và cách thức điều khiển các van trong bộ biến đổi Các van bán dẫn được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
- Van không điều khiển, như Diode
- Van có điều khiển, trong đó phân loại ra:
+ Điều khiển không hoàn toàn, như thyritsto, TRIAC
+ Điều khiển hoàn toàn, như BJT, MOSFET, IGBT, GTO
- Nhận dạng đúng các linh kiện điện tử công suất;
- Trình bày đúng cấu trúc, các thông số kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử công suất;
- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng linh kiện điện tử công suất;
- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Diode là linh kiện điện tử được hình thành từ lớp tiếp giáp giữa bán dẫn P và N, bao gồm hai cực: Anod (A) kết nối với lớp bán dẫn P và Katod (K) kết nối với lớp bán dẫn N.
Hình 1.1 Diode a Cấu tạo b Ký hiệu c Hình dạng
Do hiệu ứng khuếch tán các phần tử tải điện cơ bản giữa hai miền tại lớp tiếp xúc, sẽ hình thành một hiệu điện thế tiếp xúc, tạo ra từ trường E nhằm ngăn ngừa sự khuếch tán tiếp tục của các phần tử tải điện Kết quả là ở trạng thái cân bằng, tại ranh giới tiếp xúc sẽ xuất hiện vùng nghèo các phần tử tải điện.
Trên hình 1.2 mô tả đặc tuyến Volt-Ampe của Diode, ứng với nhánh phân cực ngược dòng rò là không đáng kể, nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ
Diode công suất hoạt động với dòng thuận lớn, do đó cần có chế độ làm mát phù hợp Thường thì một cực tính được thiết kế để dễ dàng kết hợp với tản nhiệt.
Các diode công suất cho thiết bị công nghiệp cần khả năng chịu đựng điện áp ngược lớn, từ vài trăm đến vài ngàn Volt, và dòng điện định mức đạt vài trăm Ampe Đặc tính của diode bao gồm hai phần: đặc tính thuận ở góc phần tư thứ I với UAK > 0 và đặc tính ngược ở góc phần tư thứ III với UAK < 0.
Hình 1.2 Đặc tính Volt-Ampe của Diode a) Đặc tính thực tế; b) Đặc tính tuyến tính hóa; c) Đặc tính lý tưởng
Trên đường đặc tính thuận, khi điện áp Anod - Katod tăng từ 0 đến ngưỡng UD0 khoảng 0,6 - 0,7V, dòng điện ID bắt đầu chảy qua Diode Mặc dù dòng điện ID có thể thay đổi lớn, nhưng điện áp rơi trên Diode UAK gần như không thay đổi Điều này cho thấy đặc tính thuận của Diode có điện trở tương đương nhỏ.
Khi điện áp UAK tăng từ 0 đến giá trị Ung.max (điện áp ngược lớn nhất), dòng qua Diode vẫn giữ ở mức nhỏ, được gọi là dòng rò (khoảng mA) Điều này cho thấy Diode có khả năng cản trở dòng điện chạy theo chiều ngược cho đến khi điện áp UAK đạt đến giá trị tối đa.
Khi đạt đến điện áp ngưỡng, hiện tượng dòng điện qua diode tăng đột ngột xảy ra, được gọi là đánh thủng diode Quá trình này không có tính đảo ngược, có nghĩa là ngay cả khi giảm điện áp giữa Anod và Katod, dòng điện vẫn không giảm.
Trong thực tế, để đơn giản hóa việc tính toán, người ta thường sử dụng đặc tính tuyến tính hóa của Diode Tuy nhiên, trong phân tích sơ đồ các bộ biến đổi, đặc tính lý tưởng của Diode được áp dụng nhiều hơn Theo đặc tính lý tưởng, Diode cho phép dòng điện lớn chạy qua với sụt áp bằng 0 và chịu được điện áp ngược lớn mà không có dòng rò Điều này có nghĩa là Diode có điện trở tương đương bằng 0 khi dẫn và vô cực khi khóa.
Đặc tính động của Diode, thể hiện qua điện áp u(t) và dòng điện i(t) theo thời gian, khác với đặc tính Volt-Ampe tĩnh Đặc tính đóng-cắt của Diode, một yếu tố quan trọng, được minh họa rõ ràng trong hình 1.3.
Hình 1.3 Đặc tính đóng cắt của một Diode
Theo đặc tính trên hình 1.3, Diode ở trạng thái khóa trong các khoảng thời gian
Diode bắt đầu dẫn dòng khi đạt đến điện áp phân cực ngược, với dòng điện bằng không Tại thời điểm này, dòng điện ban đầu sẽ nạp điện tích cho tụ điện tương đương của tiếp giáp P-.
N Khi lượng điện tích đã đủ lớn, độ dẫn điện của tiếp giáp tăng lên, điện trở giảm và điện áp trên Diode trở về ổn định ở mức sụt áp UD 0 cỡ 1- 1,5V trong khoảng (3) Diode hoàn toàn ở trạng thái dẫn Quá trình khóa Diode ở khoảng (4) Diode vẫn còn phân cực thuận cho đến khi các điện tích trong lớp tiếp giáp P-N được di chuyển hết ra bên ngoài Ở cuối giai đoạn (4) tiếp giáp P-N phân cực ngược và Diode có khả năng ngăn cản dòng điện Trong giai đoạn (5) tụ điện tương đương của tiếp giáp P-N được nạp tiếp tục tới điện áp phân cực ngược Diện tích gạch chéo trên đường dòng điện i(t) tương ứng bằng với lượng điện tích phải di chuyển ra bên ngoài Qr Điện tích Qr là điện tích phục hồi Thời gian tr giữa đầu giai đoạn (5) gọi là thời gian phục hồi và là một trong những thông số quan trọng của Diode
1.4 Các thông số cơ bản
Giá trị trung bình của dòng điện thuận (ID) qua Diode là yếu tố quan trọng, vì Diode chỉ cho phép dòng chảy từ Anod đến Katod Công suất phát nhiệt của Diode tỷ lệ thuận với giá trị trung bình của dòng điện, do đó, việc lựa chọn Diode cho ứng dụng thực tế cần chú ý đến thông số dòng điện ID.
Giá trị điện áp ngược lớn nhất mà Diode có thể chịu đựng được (Ung.max)
Theo đặc tính Volt - Ampe, quá trình đánh thủng của Diode là quá trình không thể đảo ngược Do đó, trong tất cả các ứng dụng, cần phải đảm bảo rằng U AK luôn nhỏ hơn Ung.max.
Quá trình phát nhiệt của Diode phụ thuộc vào tần số đóng cắt, với tổn hao công suất tức thời u(t).i(t) lớn hơn khi Diode mở hoặc khóa so với lúc dẫn dòng Các Diode được thiết kế cho các tần số làm việc khác nhau, do đó tần số là yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn Diode.
Thời gian phục hồi t r và điện tích phục hồi Qr
Thực hành
8.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ và linh kiện
- Chuẩn bị máy tính có kết nối Internet
Để chuẩn bị đồng hồ vạn năng, trước tiên bạn cần kiểm tra các thang đo điện trở Hãy chập hai kim của đồng hồ đo lại với nhau và điều chỉnh biến trở trên đồng hồ sao cho giá trị đo được hiển thị là 0Ω.
- Chuẩn bị các linh kiện cần khảo sát
Hình 1.19 Một số hình linh kiện
8.2 Các bước thực hiện tra cứu linh kiện theo sổ tay ECG
- Bước 1: Xác định tên linh kiện cần tra cứu hoặc thay thế
- Bước 2: Tìm kiếm, định vị một linh kiện
- Bước 3: Tra cứu thông tin tóm tắt của linh kiện
- Bước 4: Tra cứu các thông số kỹ thuật kiểu dáng về hình dạng và sơ đồ chân
- Bước 5: Tra cứu thông số kỹ thuật về điện áp định mức
- Bước 6: Tra cứu thông số kỹ thuật về dòng điện định mức
- Bước 7: Tra cứu thông số kỹ thuật về công suất định mức
- Bước 8: Tra cứu thông số kỹ thuật về tần số làm việc định mức
- Bước 9: Tra cứu thông số kỹ thuật về dải nhiệt độ định mức
- Bước 10: Tra cứu các linh kiện khác có thông số tương đương
8.3 Tra cứu linh kiện trên mạng Internet
- Bước 1: Xác định tên linh kiện cần tra cứu hoặc thay thế
- Bước 2: Tìm kiếm, định vị một linh kiện
- Bước 3: Kiểm tra máy tính cài đặt phần mềm Acrobat reader
- Bước 4: Xác định địa chỉ Web cần tra cứu
- Bước 5: Nhập tên linh kiện trong trang chủ của địa chỉ web cần tra cứu
- Bước 6: Lựa chọn kết quả sau khi tìm kiếm
- Bước 7: Lựa chọn tên linh kiện của trang web với linh kiện cần tra cứu
- Bước 8: Đọc thông tin được cung cấp của trang web tập trung vào nội dung các thông số kỹ thuật của linh kiện
- Tra cứu các linh kiện khác có thông số tương đương
Những trọng tâm cần chú ý trong bài
- Cấu tạo linh kiện điện tử công suất
- Nguyên lý hoạt động của từng linh kiện cụ thể
- Ứng dụng của từng linh kiện công suất
- Phương pháp làm mát và bảo vệ linh kiện
- Tra cứu đúng thông số kỹ thuật và thay thế tương đương
Bài tập mở rộng và nâng cao
1 Tra cứu và thay thế linh kiện có mã số: BTA40-700B, PWA100A30
2 Thay thế linh kiện tương đương cho linh kiện có bị hỏng có mã số STUD 81RK120, STUD 81RK160
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 1
- Về kiến thức: Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý các linh kiện điện tử công suất
Kỹ năng đo kiểm tra xác định sơ đồ chân và đánh giá chất lượng linh kiện điện tử công suất là rất quan trọng Việc thay thế các linh kiện phải được thực hiện đúng kỹ thuật, ngay cả khi không có hướng dẫn cụ thể.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, ngăn nắp trong công việc
- Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm, vấn đáp
- Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành đo xác định chân, tra thông số kỹ thuật linh kiện theo yêu cầu
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, ngăn nắp trong công việc.
CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT MỘT PHA
Chỉnh lưu cầu một pha
chu kì có điều khiển
2 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điểm trung tính không điều khiển
3 Chỉnh lưu cầu một pha 2 2
3.1 Chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển
3.2 Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển
4.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
4.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
3 Bài 3: Chỉnh lưu công suất ba pha 12 6 5 1
1 Chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển 1 1
2 Chỉnh lưu hình cầu ba pha không điều khiển 1 1
3 Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển 2 2
4 Chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển 2 2
5.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
5.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
4 Bài 4: Điều khiển công suất xoay chiều 16 8 7 1
1 Khái quát về biến đổi điện áp xoay chiều 1 1
2 Bộ biến đổi xung áp xoay chiều một pha tải thuần trở 2 2
3 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha tải cảm 2 2
4 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 2 2
5.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
5.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
1 Khái quát và phân loại 1 1
2 Bộ biến đổi trực tiếp 1 1
2.1 Biến tần trực tiếp một pha
2.2 Bộ biến tần trực tiếp ba pha
3.1 Biến tần nguồn dòng một pha
3.2 Biến tần nguồn dòng ba pha
4.1.Biến tần nguồn áp một pha
4.2 Biến tần nguồn áp ba pha
5 Các bộ biến tần hiện đại 2 2
5.1 Bộ biến tần chỉnh độ rộng xung (PWM)
5.1.1.Cơ sở điều chỉnh độ rộng xung
5.2 Bộ biến tần điều chỉnh độ rộng xung ba pha dùng IGBT
6.1 Chuẩn bị trang thiết bị, dụng cụ
6.2 Các bước thực hiện lắp đặt mạch trên bộ thực hành
BÀI 1: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Mã Bài: MĐ08 - 01 Giới thiệu:
Các phần tử bán dẫn công suất, được sử dụng trong các bộ biến đổi, hoạt động như các khóa điện tử, gọi là van bán dẫn Khi mở, chúng nối tải vào nguồn, và khi khóa, chúng ngắt tải ra khỏi nguồn Khác với các phần tử có tiếp điện, van bán dẫn không gây ra tia lửa điện khi đóng cắt dòng điện và không bị mài mòn theo thời gian Mặc dù có khả năng đóng cắt các dòng điện lớn, van bán dẫn lại được điều khiển bằng các tín hiệu công suất nhỏ Quy luật nối tải vào nguồn phụ thuộc vào sơ đồ bộ biến đổi và cách thức điều khiển các van trong bộ biến đổi Van bán dẫn được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
- Van không điều khiển, như Diode
- Van có điều khiển, trong đó phân loại ra:
+ Điều khiển không hoàn toàn, như thyritsto, TRIAC
+ Điều khiển hoàn toàn, như BJT, MOSFET, IGBT, GTO
- Nhận dạng đúng các linh kiện điện tử công suất;
- Trình bày đúng cấu trúc, các thông số kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử công suất;
- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng linh kiện điện tử công suất;
- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Diode là linh kiện điện tử được hình thành từ một lớp tiếp giáp bán dẫn P-N, bao gồm hai cực: Anod (A) kết nối với lớp bán dẫn P và Katod (K) kết nối với lớp bán dẫn N.
Hình 1.1 Diode a Cấu tạo b Ký hiệu c Hình dạng
Do hiệu ứng khuếch tán các phần tử tải điện cơ bản giữa hai miền tại lớp tiếp xúc, một hiệu điện thế tiếp xúc được hình thành, tạo ra từ trường E nhằm ngăn chặn sự khuếch tán tiếp tục của các phần tử này Kết quả là, ở trạng thái cân bằng, tại ranh giới tiếp xúc sẽ xuất hiện vùng nghèo các phần tử tải điện.
Trên hình 1.2 mô tả đặc tuyến Volt-Ampe của Diode, ứng với nhánh phân cực ngược dòng rò là không đáng kể, nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ
Diode công suất hoạt động với dòng thuận lớn, do đó cần có chế độ giảm nhiệt phù hợp Thông thường, một cực tính của diode được thiết kế để dễ dàng kết hợp với tản nhiệt.
Diode công suất cho thiết bị công nghiệp yêu cầu khả năng chịu đựng điện áp ngược lớn, từ vài trăm đến vài ngàn Volt Dòng điện định mức cần đạt vài trăm Ampe Đặc tính của diode gồm hai phần: đặc tính thuận nằm ở góc phần tư thứ I với UAK>0 và đặc tính ngược nằm ở góc phần tư thứ III với UAK
