Cùng nắm kiến thức trong chương này thông qua việc tìm hiểu các nội dung sau: Diode công suất: tiếp giáp mặt p-n, đặc trưng V-A của diode, quá trình chuyển trạng thái. Transistor công suất: transistor lưỡng cực, transistor công suất MOS. Thyristor và triac: cấu trúc và nguyên lý làm việc của Thyristor, đặc trưng V-A, điện dung của tụ điện chuyển mạch ,cấu trúc và nguyên lý hoạt động của Triac.
Trang 1CHƯƠNG 1 DỤNG CỤ BÁN DẪN CÔNG SUẤT
Điốt công suất
Transistor công suất
Thyristor
Triac
Trang 2GIỚI THIỆU VỀ BÁN DẪN
Pha thêm nguyên tố nhóm V
(lớp ngoài cùng có 5 điện tử),
4 điện tử sẽ ghép với điện tử
lớp ngoài của nguyên tố Si chỉ
còn lại 1 điện tử Điện tử này
dễ bị tách khỏi lớp ngoài của
nguyên tố nhóm V để trở
thành điện tử tự do di chuyển
trong cấu trúc tinh thể
Bán dẫn loại n
Trang 3GIỚI THIỆU VỀ BÁN DẪN (tiếp)
Pha thêm nguyên tố nhóm III
(lớp ngoài cùng có 3 điện tử
tự do), chúng sẽ ghép với điện
tử lớp ngoài của nguyên tố Si
kết quả xuất hiện lỗ trống bên
trong cấu trúc tinh thể, nó có
khả năng nhận thêm một điện
tử
Bán dẫn loại p
Trang 4ĐIỐT CÔNG SUẤT
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
a) Trạng thái bình thường, điốt không dẫnb) Khi điện áp thuận đặt vào điốt
c) Khi điện áp ngược đặt vào điốt
Trang 5ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
- Nhánh phân cực thuận, điốt dẫn
- Nhánh phân cực ngược, điốt khóa
Trang 6ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Thông số điện cơ bản
f
V
rI
- Điện áp thuận rơi trên điốt theo chiều từ A đến K khiđiốt mở hoàn toàn
- Điện áp đánh thủng xảy ra khi điốt bị phá hủy do điện
áp ngược vượt quá ngưỡng chịu đựng của lớp tiếp giáp
- Dòng điện rò chảy trong điốt khi chịu điện áp ngược
- Thời gian phục hồi thuận tính từ lúc xuất hiện dòngđiện thuận đến khi điện áp rơi trên điốt xác lập
- Thời gian phục hồi ngược tính từ lúc bắt đầu xuất
hiện điện áp ngược đến khi dòng điện rò xác lập
bV
frt
rrt
Trang 7ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Ví dụ quá trình chuyển trạng thái từ dẫn sang khóa
a) Quá trình quá độ không dao động
b) Quá trình quá độ có dao động tắt dần
Trang 8ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Hình ảnh điốt công suất
Điốt kép MUR3060 của hãng Motorola
Trang 9TRANSISTOR CÔNG SUẤT
Giới thiệu
Trang 10TRANSISTOR CÔNG SUẤT - BJT
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
B
i = β
Trang 11TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp) Cấu trúc và nguyên lý hoạt động (tiếp)
BJT công suất chịu điện áp lớnkhi khóa, dẫn dòng lớn khi
đóng
BJT công suất
Trang 12TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Đặc tính vôn – ampe Quan hệ giữa điện áp hai
cực và dòng điện chảy qua các cực
Trang 13TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Đặc tính vôn – ampe (tiếp)
SOA là yếu tố rấtđược quan tâm khiBJT hoạt động ởchế độ băm xung
Trang 14TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp) Chế độ hoạt động băm xung
Tốc độ chuyển trạng thái làyếu tố quan trọng
Trang 15TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp) Hình ảnh BJT
2N5038 của hãng ON, loại BJT npn
Trang 16TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
Cấu trúc phân lớp theochiều thẳng đứng
Mở bằng áp, yêu cầucầu dòng mở rất nhỏ
Có hai loại cấu trúcphổ biến: ech và dep
Trang 17TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Đặc tính vôn - ampe
Trang 18TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Đặc tính vôn – ampe (tiếp)
SOA là yếu tố rấtđược quan tâm khiMOSFET hoạt
động ở chế độbăm xung
Trang 19TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Chế độ hoạt động băm xung
Đặc tính đóng mở của MOSFET cũng tương đối giống
như BJT tuy nhiên do cấu trúc có sự khác biệt nên thông
số ảnh hưởng đến chế độ hoạt động cũng tương đối khác
Trong vùng tuyến tính, điện trở dẫn của MOSFET không đổi Từ đó xác định được áp rơi và công suấttổn hao
Trang 20TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Chế độ hoạt động băm xung (tiếp)
Tích hợp điốt ngược bên trong vỏ linhkiện đối với MOSFET Nó đóng vai tròphần tử hoàn năng lượng khi
MOSFET chuyển trạng thái từ dẫnsang khóa
Tụ điện ký sinh giữa hai cực MOSFET ảnh hưởng đến đặc tính đóng cắt củaphần tử, ảnh hưởng càng lớn khi tần
số đóng cắt càng lớn
Trang 21TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Trang 22Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
- Chịu được điện áp đặt lớn khikhông dẫn
- Khả năng dẫn phụ thuộc vào giá trịdòng điện điều khiển
- Chuyển trạng thái khóa khi dòngdẫn thấp hơn giới hạn cho phép
H
A I
i =
Trang 24THYRISTOR (tiếp)
Thông số điện cơ bản
- Dòng điện định mức dẫn
- Điện áp ngược cực đại
- Điện áp rơi trên thyristor khi dẫn
- Điện áp điều khiển
- Dòng điện điều khiển
dv /
rI
Trang 25di / = 200 / µ dv / dt = 1000 V / µ s
Trang 26Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
- Hai phần tử thyristor đấu ngượcnhau
- Cực điều khiển đấu chung
- Chuyển trạng thái khóa khi dòngdẫn thấp hơn giới hạn cho phéphoặc khi IG = 0
Trang 27TRIAC (tiếp)
Đặc tính vôn - ampe
- Góc phần tư thứ nhấtứng với
- Góc phần tư thứ haiứng với