lý thuyết về các linh kiện bán dẫn trong điện tử công suất

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (150.4 KB, 7 trang )

1, Diode
Điôt có hai cực, anôt A là cực nối với lớp p, catôt K là cực
nối với lớp n. Dòng điện chỉ chạy qua điôt theo chiều từ A
đến K khi. Khi, dòng qua điôt bằng không.
Cấu tạo :
Điôt được cấu tạo bởi một lớp tiếp giáp p-n (vẽ hình).

Đặc tính :
+ Phân cực thuận : điện áp tăng dần từ 0 đến khi vượt qua
ngưỡng điện áp có dòng chảy qua diode.
+ Phân cực ngược : điện áp U
AK
tăng dần từ 0 đến giá trị nhỏ
hơn (điện áp ngược lớn nhất) thì diode có dòng rò rất nhỏ.
Nếu đạt đến giá trị diode bị đánh thủng.
Lựa chọn diode :
+ Giá trị điện áp ngược lớn nhất mà diode có thể chịu được
+ Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua diode theo chiều
thuận
+ Tần số đóng cắt của diode
+ Thời gian phục hồi.
Ứng dụng :
điốt được dùng để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng một
chiều.
2, Thyristor
Điều khiển bằng xung dòng
Cấu tạo :
Gồm bốn lớp bán dẫn p-n-p-n tạo ra 3 lớp tiếp giáp p-n:
.Thyristor có 3 cực: anot A, catot K, cực điều khiển G (vẽ
hình)
Đặc tính :

A ) Khi dòng điều khiển = 0:
+ Khi cho : phân cực ngược; phân cực thuận. Lúc này chỉ
có dòng rò. Khi thyristor bị đánh thủng dòng điện tăng lên
rất lớn.
+ Khi cho : phân cực thuận; phân cực ngược. Lúc đầu chỉ có
dòng rò. Khi thyristor dẫn dòng như diode.
B ) Khi dòng điều khiển > 0:
Quá trình chuyển điểm làm việc trên đường đặc tính thuận sẽ
xảy ra sớm hơn.
C ) Mở thyristor :
+ Tăng
+ Đưa xung dòng vào giữa cực điều khiển và catot
D ) khóa thyristor :
+ Đổi chiều dòng điện
+ Đặt một điện áp ngược lên giữa anot và catot của
thyristor.
Lựa chọn thyristor :
+ Giá trị dòng trung bình cho phép chảy qua thyristor, (A)
+ Điện áp ngược cho phép lớn nhất (V) ,sao cho
+ Thời gian phục hồi tính chất khóa của thyristor,()
+ Tốc độ tăng dòng cho phép, ()
+ Tốc độ tăng điện áp cho phép,
ứng dụng : Thyristor chủ yếu được sử dụng ở những ứng dụng
yêu cầu điện áp và dòng điện lớn, và thường được sử dụng để
điều khiển dòng xoay chiều AC
3, Triac
Điều khiển bằng xung dòng
Cấu tạo :
Triac là phần tử bán dẫn có cấu trúc bán dẫn gồm năm lớp,
tạo nên cấu trúc p-n-p-n như ở thyristor theo cả hai chiều

giữa các cực T1 và T2
Đặc tính :
+ Đặc tính vôn-ampe của triac bao gồm hai đoạn đặc tính ở
góc phần tư thứ I và thứ III, mỗi đoạn đều giống như đặc
tính thuận của một thyristor.
+ Triac có thể điều khiển mở dẫn dòng bằng cả xung dòng
dương (dòng đi vào cực điều
khiển) hoặc bằng xung dòng âm (dòng đi ra khỏi cực điều
khiển).
Lựa chọn triac :
+ Giá trị dòng trung bình cho phép chảy qua triac, (A)
+ Thời gian phục hồi tính chất khóa của triac, ()
+ Tốc độ tăng dòng cho phép, ()
+ Tốc độ tăng điện áp cho phép,
ứng dụng :
Triac đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp
xoay chiều và các công-tắc-tơ tĩnh. Sử dụng trong tủ lạnh,
bình nóng lạnh.
4, GTO (GATE TURN-OFF THYISTOR )
Cấu tạo :
Có 4 lớp bán dẫn p-n-p-n
Có cấu trúc bán dẫn phức tạp so với thyristor
Đặc tính:
+ Mở GTO bằng cách đưa xung dương vào cực cổng.
+ Tắt GTO bằng cách đưa xung âm vào cực cổng .
Lựa chọn GTO :
+ Giá trị dòng trung bình cho phép chảy qua triac, (A)
+ Thời gian phục hồi tính chất khóa của triac, ()
ứng dụng :
GTO dùng như một linh kiện có chuyển mạch nhanh. GTO thường

được dùng rất phổ biến trong các mạch đếm, mạch tạo xung,
mạch điều hoà điện thế.
5, Transistor lưỡng cực BJT
Cấu tạo :
gồm 3 lớp bán dẫn p-n-p (bóng thuận) hoặc n-p-n (bóng
ngược). Có 3 cực bazơ B, emitơ E,
colectơ C.
Đặc tính : ( tự vẽ hình )
Điều khiển bằng dòng điện
Gồm có vùng tuyến tính, vùng gần bão hòa, vùng bão hòa.
: hệ số khuếch đại. tăng => =>
transistor hoạt ở chế độ bão hòa.
Chọn transistor :
+ Dòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor,
vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng.
+ Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn của transistor đặt
vào cực CE, vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị
đánh thủng.
+ Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc
bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của
Transistor bị giảm.
+ Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi của dòng I
CE
lớn gấp
bao nhiêu lần dòng I
BE

+ Công xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán một
công xuất P = U
CE

. I
CE
nếu công xuất này vượt quá công xuất
cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng.
Ứng dụng:
Dùng để đóng cắt mạch điện, bộ nạp điện, Tivi, màn hình,
đông cơ.
6, Transistor trường MOSFET
Cấu tạo của MOSFET : (vẽ hình)
Transistor MOSFET được xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp
Oxit Kim loại và bán dẫn (ví dụ Oxit Bạc và bán dẫn Silic)
MOSFET có hai loại:
N-MOSFET: chỉ hoạt động khi nguồn điện Input (Gate) là zero,
các electron bên trong vẫn tiến hành hoạt động cho đến khi
bị ảnh hưởng bởi nguồn điện Input.
P-MOSFET: các electron sẽ bị cut-off cho đến khi gia tăng
nguồn điện thế vào ngỏ Input (Gate)
Thông thường chất bán dẫn được chọn là silíc .
Đặc tính :
Điều khiển bằng V
GS
, chế độ khóa với V
GS
0, chế độ dẫn với
V
GS
>0 Hoạt động của MOSFET có thể được chia thành ba chế độ
khác nhau tùy thuộc vào điện áp trên các đầu cuối. Với
transistor NMOSFET thì ba chế độ đó là:
1. Chế độ cut-off hay sub-threshold (Chế độ dưới ngưỡng tới

hạn).
2. Triode hay vùng tuyến tính.
3. Bão hoà
Ứng dụng :
Đóng ngắt với tần số cao.
Trong các mạch số thì các tranzito chỉ hoạt động trong chế
độ cut-off và triode.
Chế độ bão hòa chủ yếu được dùng trong các ứng dụng mạch
tương tự.

7, Transistor có cực điều khiển cách ly, IGBT
Cấu tạo :
Transistor IGBT được xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp Oxit
Kim loại và bán dẫn giống với MOSFET, điểm khác nhau là có
thêm lớp p nối với colectơ tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p
giữa emitơ (tương tự cực gốc) với colectơ (tương tự cực
máng), không phải là n-n như ở MOSFET.
Đặc tính :
điện áp điều khiển Vge>0
Đóng cắt với tần số cao nhưng thấp hơn MOSFET.

Chọn IGBT:
Quá trình đóng cắt tần số cao có thể gây hỏng IGBT vì thế
cần làm chậm lại quá trình khóa của IGBT.
Ứng dụng :
Bếp từ, lò vi sóng
A ) Khi dòng tinh chỉnh và điều khiển = 0 : + Khi cho : phân cực ngược ; phân cực thuận. Lúc này chỉcó dòng rò. Khi thyristor bị đánh thủng dòng điện tăng lênrất lớn. + Khi cho : phân cực thuận ; phân cực ngược. Lúc đầu chỉ códòng rò. Khi thyristor dẫn dòng như diode. B ) Khi dòng điều khiển và tinh chỉnh > 0 : Quá trình chuyển điểm thao tác trên đường đặc tính thuận sẽxảy ra sớm hơn. C ) Mở thyristor : + Tăng + Đưa xung dòng vào giữa cực tinh chỉnh và điều khiển và catotD ) khóa thyristor : + Đổi chiều dòng điện + Đặt một điện áp ngược lên giữa anot và catot củathyristor. Lựa chọn thyristor : + Giá trị dòng trung bình được cho phép chảy qua thyristor, ( A ) + Điện áp ngược được cho phép lớn nhất ( V ), sao cho + Thời gian phục sinh đặc thù khóa của thyristor, ( ) + Tốc độ tăng dòng được cho phép, ( ) + Tốc độ tăng điện áp được cho phép, ứng dụng : Thyristor hầu hết được sử dụng ở những ứng dụngyêu cầu điện áp và dòng điện lớn, và thường được sử dụng đểđiều khiển dòng xoay chiều AC3, TriacĐiều khiển bằng xung dòngCấu tạo : Triac là thành phần bán dẫn có cấu trúc bán dẫn gồm năm lớp, tạo nên cấu trúc p-n-p-n như ở thyristor theo cả hai chiềugiữa những cực T1 và T2Đặc tính : + Đặc tính vôn-ampe của triac gồm có hai đoạn đặc tính ởgóc phần tư thứ I và thứ III, mỗi đoạn đều giống như đặctính thuận của một thyristor. + Triac hoàn toàn có thể tinh chỉnh và điều khiển mở dẫn dòng bằng cả xung dòngdương ( dòng đi vào cực điềukhiển ) hoặc bằng xung dòng âm ( dòng đi ra khỏi cực điềukhiển ). Lựa chọn triac : + Giá trị dòng trung bình được cho phép chảy qua triac, ( A ) + Thời gian hồi sinh đặc thù khóa của triac, ( ) + Tốc độ tăng dòng được cho phép, ( ) + Tốc độ tăng điện áp được cho phép, ứng dụng : Triac đặc biệt quan trọng hữu dụng trong những ứng dụng kiểm soát và điều chỉnh điện ápxoay chiều và những công-tắc-tơ tĩnh. Sử dụng trong tủ lạnh, bình nóng lạnh. 4, GTO ( GATE TURN-OFF THYISTOR ) Cấu tạo : Có 4 lớp bán dẫn p-n-p-nCó cấu trúc bán dẫn phức tạp so với thyristorĐặc tính : + Mở GTO bằng cách đưa xung dương vào cực cổng. + Tắt GTO bằng cách đưa xung âm vào cực cổng. Lựa chọn GTO : + Giá trị dòng trung bình được cho phép chảy qua triac, ( A ) + Thời gian phục sinh đặc thù khóa của triac, ( ) ứng dụng : GTO dùng như một linh kiện có chuyển mạch nhanh. GTO thườngđược dùng rất thông dụng trong những mạch đếm, mạch tạo xung, mạch điều hoà điện thế. 5, Transistor lưỡng cực BJTCấu tạo : gồm 3 lớp bán dẫn p-n-p ( bóng thuận ) hoặc n-p-n ( bóngngược ). Có 3 cực bazơ B, emitơ E, colectơ C.Đặc tính : ( tự vẽ hình ) Điều khiển bằng dòng điệnGồm có vùng tuyến tính, vùng gần bão hòa, vùng bão hòa. : thông số khuếch đại. tăng => => transistor hoạt ở chính sách bão hòa. Chọn transistor : + Dòng điện cực lớn : Là dòng điện số lượng giới hạn của transistor, vượt qua dòng số lượng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng. + Điện áp cực lớn : Là điện áp số lượng giới hạn của transistor đặtvào cực CE, vượt qua điện áp số lượng giới hạn này Transistor sẽ bịđánh thủng. + Tấn số cắt : Là tần số số lượng giới hạn mà Transistor làm việcbình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại củaTransistor bị giảm. + Hệ số khuyếch đại : Là tỷ suất đổi khác của dòng ICElớn gấpbao nhiêu lần dòng IBE + Công xuất cực lớn : Khi hoat động Transistor tiêu tán mộtcông xuất P = UCE. ICEnếu công xuất này vượt quá công xuấtcực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng. Ứng dụng : Dùng để đóng cắt mạch điện, bộ nạp điện, Tivi, màn hình hiển thị, đông cơ. 6, Transistor trường MOSFETCấu tạo của MOSFET : ( vẽ hình ) Transistor MOSFET được kiến thiết xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếpOxit Kim loại và bán dẫn ( ví dụ Oxit Bạc và bán dẫn Silic ) MOSFET có hai loại : N-MOSFET : chỉ hoạt động giải trí khi nguồn điện Input ( Gate ) là zero, những electron bên trong vẫn thực thi hoạt động giải trí cho đến khibị tác động ảnh hưởng bởi nguồn điện Input. P-MOSFET : những electron sẽ bị cut-off cho đến khi gia tăngnguồn điện thế vào ngỏ Input ( Gate ) Thông thường chất bán dẫn được chọn là silíc. Đặc tính : Điều khiển bằng VGS, chính sách khóa với VGS0, chính sách dẫn vớiGS > 0 Hoạt động của MOSFET hoàn toàn có thể được chia thành ba chế độkhác nhau tùy thuộc vào điện áp trên những đầu cuối. Vớitransistor NMOSFET thì ba chính sách đó là : 1. Chế độ cut-off hay sub-threshold ( Chế độ dưới ngưỡng tớihạn ). 2. Triode hay vùng tuyến tính. 3. Bão hoàỨng dụng : Đóng ngắt với tần số cao. Trong những mạch số thì những tranzito chỉ hoạt động giải trí trong chếđộ cut-off và triode. Chế độ bão hòa đa phần được dùng trong những ứng dụng mạchtương tự. 7, Transistor có cực tinh chỉnh và điều khiển cách ly, IGBTCấu tạo : Transistor IGBT được kiến thiết xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp OxitKim loại và bán dẫn giống với MOSFET, điểm khác nhau là cóthêm lớp p nối với colectơ tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-pgiữa emitơ ( tương tự như cực gốc ) với colectơ ( tựa như cựcmáng ), không phải là n-n như ở MOSFET.Đặc tính : điện áp điều khiển và tinh chỉnh Vge > 0 Đóng cắt với tần số cao nhưng thấp hơn MOSFET.Chọn IGBT : Quá trình đóng cắt tần số cao hoàn toàn có thể gây hỏng IGBT vì thếcần làm chậm lại quy trình khóa của IGBT.Ứng dụng : Bếp từ, lò vi sóng

Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử