Bài giảng Điện tử công suất _ Chương 1

1.1.Điốt công suất:* Khái niệm: gồm 2 lớp bán dẫn p-n ghép thành. Khi điốt cho dòng định mức chảy qua thì điện áp rơi trên điôt khoảng 1 đến 2VĐiốt chịu được dòng lớn nhất cỡ 10A, 100A, 1000A và điện áp ngược lớn gọi là điốt công công suất* Kí hiệu:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử công suất _ Chương 1Bài giảng Điện tử công suấtChương 1: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT1.1. Điốt công suất: * Khái niệm: gồm 2 lớp bán dẫn p-n ghép thành. Khi đi ốt cho dòng đ ịnh m ức chảy qua thì điện áp rơi trên điôt khoảng 1 đến 2V Điốt chịu được dòng lớn nhất cỡ 10A, 100A, 1000A và điện áp ngược lớn gọi là điốt công công suất * Kí hiệu: A A P` N K KKhi UAK > 0, Ia # 0 thì Đ mở, thông, dẫnKhi UAK < 0, Ia ≈ 0 thì Đ khoá, đóng, không dẫn lúc đó Iròngc > thì Đ bị chọc thủng  UAK >UDngcmax → Ingc >>* Đặc tính V-A của điôtBiên soạn: Trần Thị Huệ Trang Trang 1Bài giảng Điện tử công suất (1) Khi U↑ thì I↑ (2)  AK VE → Đ khoá, Iròngc nhỏ U< (3)  AK UimĐiện áp ngược cực đaị mà điốt chịu được U< Khi  AK VE→ Điôt bị đánh thủng U> * Các thông số chủ yếu của điốt công suất: + Dòng điện thuần định mức I a: là dòng điện cực đại cho phép đi qua điôt trong thời gian dài khi điôt mở + Điện áp ngược định mức U AKmax: điện áp ngược cực đại cho phép đặt vào điôt trong một thời gian dài khi khoá điôt + Điện áp rơi định mức ∆ Ua: điện áp rơi trên điôt khi điôt mở và dòng điện qua điot bằng dòng điện thuận định mức + Thời gian phục hồi tính khoá Tk: là thời gian cần thiết để điôt chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái khoá + Dòng điện ngắn hạn cực đại cho phép Iqt: Đó là dòng điện cực đại cho phép đi qua điôt ở trạng thái mở trong một thời gian ngắn. 1.2 Tranzitơ công suất: 1.2.1 Cấu tạo và kí hiệu: * Cấu tạo: - Trazito gồm 3 lớp bán dẫn P và N được ghép xen kẽ nhau. Người ta phân biệt 2 loại trazito: loại p-n-p và loại n-p-n, mỗi tranzito đều có một lớp giữa và hai lớp bên. - Lớp giữa gọi là lớp gốc(Base) ký hiệu là B, m ột lớp bên g ọi là l ớp phát (emitter) ký hiệu là E, Lớp bên khác gọi là lớp collector ký hiệu là C.Biên soạn: Trần Thị Huệ Trang Trang 2Bài giảng Điện tử công suất 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động và đặc tính của tranzitor: * Xét loại tranzitor N-P-N mắc theo sơ đồ phương thức chung Trong sơ đồ dòng điện gốc IB là dòng điều khiển và dòng điện góp IC là dòng động lực, lớp ghép giữa E và B kí hiệu là J EB và lớp ghép giữa B và C kí hiệu là JBC. * Đặc tính V-A: Khi UBE >0 và UBC< 0 lớp ghép JEB phân cực thuận và JBC phân cực ngược.Do đó các điện tử tự do( hạt mang điện đa số) dễ dàng chuy ển d ịch qua J EB từ E sang B, vì lớp B rất mỏng và nồng độ lẫn thấp nên hầu hết các điện tử chuyển từ E sang B đi đến gặp mặt ghép JCB, đến đây các điện tử được gia tốc bởi điện trường ngược ECB tiếp tục đi qua mặt ghép JCB đến C.Dòng điện tử này tạo nên dòng điện cực góp IC Để cân bằng về điện tích lớp B phải lấy các lỗ mới từ nguồn E B( ở trạng thái xác lập số lỗ mới bằng số điện tử tái hợp).Dòng các lỗ lấy từ nguồn E B tạo nên dòng điện gốc IB.Như vậy dòng điện tạo bởi các điện tử tự do đi từ E sang B là dòng điện phát IE : IE = IB + IC trong đó IB Bài giảng Điện tử công suất - Trong điện tử công suất người ta dùng tranzito để đóng cắt tiếp điểm mạch điện. Khi IB = 0 ttranzito khoá, mạch điện bị cắt còn khi IB = Ibbh tranzito mơ bão hoà, mạch điện được đóng.1.3 Tristo:1.3.1 Cấu tạo và kí hiệu:* Cấu tạo: - Tiristo là một tinh thể bán dẫn gồm 4 lớp loại P và N xen k ẽ nhau, gi ữacác lớp này là các mặt ghép P-N được kí hiệu JA,JC,JK - Từ ba lớp P1, P2 và N2 người ta đưa ra các điện cực anốt A,điều khiển Gvà catôt K được kí hiệu như hình sau:* Kí hiệu:1.3.2 Nguyên lí hoạt động và đặc tính V-A của tiristo* Đặt E > 0, UAK>0 (điện trường hay điện áp thuận lên Tiristo)thì J 1, J3 phân cựcthuận; J2 phân cực ngược hình thành miền cách điện chính, trong J2 có điệntrường nội Ei ↑↑E làm cho miền tiếp giáp J2 mở rộng, tính cách điện của J2 lớn→không có dòng trong Tiristo(IAK = IA = 0): tiristo khoá* Đặt điện áp thuận UAK > 0, E > 0 và thêm điện áp điều khiển U GK>0 thì cácđiện tử tự do chạy từ vùng N 2→P2 về cực G, xuất hiện dòng nội chạy từG→K(IG) đồng thời các điện tử tự do khác N 2→P2 chạy đến J2 bắn phá cácnguyên tử bán dẫn(Ge,Si) tạo ra các điện tử tự do mới. Các điện tử tự do t ừ N 2đến kết hợp các điện tử tự do mới tiếp tục bắn phá tạo phản ứng dây chuyềnnhanh nhiều làm cho vùng J2 từ tính chất cách điện thành dẫn điện, dòng điện tửchạy từ (K)→N2→P2→J2 →N1→J1→P1→(A) đó chính là dòng điện từA→K(IA#0): tiristo mở Ia∈ tảiKhi tiristo mở làm thế nào để khoá lại? + Đặt áp ngược lên tiristo UAK < 0 lúc đó J1,J3 phân cực ngược, J2 phân cựcthuận các điện tử ngừng chuyển độngBiên soạn: Trần Thị Huệ Trang Trang 4Bài giảng Điện tử công suất + Dòng qua tiristo Ia ≤ IH (holding current)* Đặc tính V-A: là đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa Ua,Ia (1): tiristo khoá UAK>0, dòng rò thuận nhỏ (≈0) (2): điện trở âm U↓,I↑(đoạn tiếp giáp J2 từ cách điện trở thành dẫn điện) (3): đoạn làm việc ứng với đặc tính tải,Ia=Itải→Tiristo mở hoàn toàn Uch là điện áp chuyển Tiristo (4): đoạn đặc tính ngược U AK < U im = U Z tiristo khoá, dòng rò ngược không đáng kể U AK ≥ U im , dòng rò ngược>> làm cháy tiếp giáp nhanh →tiristo hư Khi UAK> Uch→tiristo tự mở, Ia∈ Itải1.3.3 Các thông số chính của Tiristor* Điện á ...