Thuyết trình TRANSISTOR CÔNG SUấT MOSFET IGBT

TRANSISTOR CÔNG SuẤT Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor  Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt  Các tham số chủ yếu  Một số ứng dụng của Transistor... Nguyên lý làm việc

Nhóm 4

• Đặng Quốc Việt (NT)

• Nguyễn Ngọc Khánh

• Đỗ Xuân Phán

• Nguyễn Văn Nhanh

• Lang Văn Hòa

• Cao văn thịnh

STT Họ Và Tên MSSV CÔNG ViỆC

1 Đặng Quốc Việt 53132043 NT (tìm hiểu ứng dụng, chỉnh sửa slide)

6 Cao Văn Thịnh 53131699 Ngiên cứu phần tham số chủ yếu về linh kiện

TRANSISTOR CÔNG SUấT

MOSFET IGBT

TRANSISTOR CÔNG SuẤT

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor

 Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt

 Các tham số chủ yếu

 Một số ứng dụng của Transistor

I Cấu tạo và nguyên lý làm việc

1 Cấu tạo

Transistor là phần tử bán dẫn có cấu trúc bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn xếp xen kẽ nhau p-n-p (thuận) hoặc n-p-n (ngược).

 Lớp Emitter được pha tạp với nồng độ cao nhất

 Lớp Bazo được pha tạp với nồng độ thấp nhất và rất mỏng

 Lớp Collector được pha tạp với nồng độ trung bình

 Tiếp giáp giữa emitter và bazo gọi là tiếp giáp emitter (JE)

 Tiếp giáp giữa collector và bazo gọi là tiếp giáp collector (JC)

2 Nguyên lý làm việc

 Khi chưa cấp điện áp đến các cực của transistor thì các tiếp giáp JE, JC ở trạng thái cân bằng nên tổng dòng điện trong transistor bằng 0.

 Để transistor làm việc, phải cấp điện áp một chiều thích hợp (gọi là phân cực cho transistor):

 Chế độ ngắt : Điện áp một chiều làm JE, JC đều phân cực ngược

 Chế độ dẫn bão hòa : Điện áp một chiều làm JE, JC đều phân cực thuận

 Chế độ tích cực : Điện áp một chiều làm JE phân cực thuận còn JC phân cực ngược

Chế độ ngắt của transistor

 JC và JE đều phân cực ngược, nên trong transistor chỉ có dòng ngược của hai tiếp giáp đều rất nhỏ, nên có thể coi bằng 0 Điện trở của transistor rất lớn, UCE≈VCC

Chế độ dẫn bão hòa của transistor

 JE và JC đều phân cực thuận nên điện trở của transistor rất nhỏ và có thể coi như cực C và E bị nối tắt và UCE xấp xỉ bằng 0

Chế độ tích cực của transistor

Để transistor làm việc ở chế độ tích cực (khuếch đại), thì phải phân cực cho transistor theo nguyên tắc

JE phân cực thuận, JC phân cực ngược (UC>UB>UE: npn; UC<UB<UE: pnp)

Nguyên lí làm việc

FE C

B

E

C

C B

E

h I

I

I

I

I I

 Xét nguyên lý hoạt động của transistor npn

 JE phân cực thuận nên có dòng electron từ miền E khuếch tán sang miền B→dòng IE

 Các electron từ miền E sang miền B bị tái hợp một phần với lỗ trống ở miền B, nhưng do miền B pha tạp rất thấp, và độ dày của nó rất nhỏ nên lượng electron bị tái hợp rất ít→dòng IB

 Các electron từ miền E khuếch tán qua miền B, đến được JC sẽ bị điện trường phân cực ngược của JC cuốn sang miền C→dòng IC

 Đối với transistor pnp cũng hoạt động tương tự như vậy, nhưng đổi vai trò của electron thành

lỗ trống , và chiều của các dòng điện ngược lại với transistor npn

II Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt của transistor

1 Đặc tính vôn-ampe

Trong lãnh vực điện tử công suất, transistor BJT chỉ được sử dụng như công tắc và phần lớn được mắc theo dạng mạch có chung emitor.

2 Đặc tính đóng ngắt của transistor

III Các tham số chủ yếu và ứng dụng của transistor

1 Các tham số chủ yếu của transistor

 Dòng điện cực đại: dòng điện giới hạn của transistor.

 Điện áp cực đại: điện áp đánh thủng transistor.

 Tần số cắt: tần số giới hạn để transistor làm việc.

 Hệ số khuyết đại: hệ số bêta.

 Công suất cực đại: P= UCE*ICE

 Tạo dao động

 Khi transistor làm việc ở chế độ tích cực, với một khung cộng hưởng, và chế độ hồi tiếp thích hợp, transistor có khả năng tạo dao động điều hòa: Dao động ba điểm điện cảm, dao động ba điểm điện dung, dao động ghép biến áp,…

Mạch DĐ 3 điểm điện cảm Mạch DĐ 3 điểm điện dung

 Mạch tạo xung số

 Khi transistor làm việc ở chế độ ngắt (cắt và dẫn bão hòa), người ta sử dụng transistor trong các

mạch tạo xung, và các mạch logic

Mạch dao động đa hài

B MOSFET

Loại transistor có khả năng đóng ngắt nhanh và tổn hao do đóng ngắt thấp với cổng điều khiển bằng điện trường (điện áp).

I Cấu tạo và nguyên lý làm việc MOSFET

I Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mosfet

1 Cấu tạo mosfet

Cấu tạo

2 Nguyên lý làm việc của mosfet

 Để Mosfet hoạt động ở chế độ khuếch đại thì phải phân cực cho nó băng cách đặt lên các cực của nó điện áp một chiều thích hợp Khi làm việc thì đế và cực S của MOSFET được nối với nhau

 Xét nguyên lý làm việc của MOSFET kênh n:

 Đặt vào kênh điện áp UDS<0 có tác dụng tạo ra dòng điện đi qua kênh ID

 Nếu UGS <0, điện trường do nó gây ra có tác dụng kéo lỗ trống từ đế vào kênh→chế độ giàu của

Nguyên lý làm việc

II Đặc tính đóng ngắt và đặt tính vôn-ampe của mosfet

1 Đặc tính vôn-ampe

Thông thường người ta ứng dụng moset làm việc ở chế độ giàu

2 Đặc tính đóng ngắt

 Quá trình mở

Quá trình khóa (ngắt)

III Các tham số chủ yếu và ứng dụng của mosfet

1 Các thông số quan trọng của mosfet

 Điện trở ra hay còn gọi là điện trở máng Điện trở máng biểu thị sự ảnh hưởng của điện

áp cực máng UDS và dòng điện cực máng ID

 Hệ số khuếch đại điện áp µ

2 Ứng dụng của mosfet

Mạch ổn áp nguồn ram máy tính

IGBT

I Cấu tạo và nguyên lý họa động IGBT

1.Cấu tạo

Cấu tạo

2 Nguyên lý hoạt động

Dưới tác dụng của điện áp điều khiển UGE>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử được hình thành, giống như cấu trúc mosfet Các điện tử di chuyển về phía collector, vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc B và E ở transistor thường, tạo nên dòng Collector

III Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt của IGBT

1 Đặc tính vôn-ampe (giống mosfet)

2 Đặc tính đóng ngắt

Quá trình mở

Quá trình ngắt

III Các tham số chủ yếu và ứng dụng IGBT

1 Các tham số chủ yếu

2 ứng dụng của IBGT

Dùng làm biến tần