Giáo trình Điện tử công suất - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

(NB) Giáo trình Điện tử công suất cung cấp cho người học các kiến thức: Các phần tử bán dẫn công suất (đi ốt, tranzitor công suất), các phần tử bán dẫn công suất (thyristo, thyristo gto, triac), chỉnh lưu công suất không điều khiển một pha,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện tử công suất - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà NộiTRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Tác giả (chủ biên) BÙI CHÍNH MINH GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT (Lưu hành nội bộ Ngành ĐIỆN CÔNG NGHIỆP) Hà Nội năm 2012 Tuyên bố bản quyền Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội bộ trongtrường cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sửdụng và không cho phép bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụnggiáo trình này với mục đích kinh doanh. Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích kháchay ở nơi khác đều phải được sự đồng ý bằng văn bản củatrường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳngnghề... thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề chohọc sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủđồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng vớiyêu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình “ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT” đã được xâydựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợpvới những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đàotạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,. Giáo trình nội bộ này do các nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiềunăm làm công tác trong ngành đào tạo chuyên nghiệp. Giáo trình được biênsoạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên soạn theoquan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theotính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh chothích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo caođẳng nghề. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trìnhchắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự thamgia đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuậtđầu ngành. Xin trân trọng cảm ơn! 3 BÀI 1 : CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT ( ĐI ỐT, TRANZITOR CÔNG SUẤT Mã bài: MĐ 23 - M.1Giới thiệu: Đi ốt và Tranzitor công suất là các phần tử quyết định công suất của bộbiến đổi . Lựa chọn các phần tử này phù hợp sẽ tăng cao tuổi thọ của linhkiện và vì vậy tăng cao tuổi thọ của bộ biến đổiMục tiêu: - Nắm được cấu tạo các Điốt, Tranzitor công suất. - Trình bày được nguyên lý làm việc của linh kiện - Trình bày cách lắp đặt các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý. - Xác định được các loại Điốt, Tranzitor công suất. - Biết cách kiểm tra linh kiện. - Sử dụng dụng cụ, thiết bị đo kiểm đúng kỹ thuật. - Cẩn thận, chính xác, nghiêm túc thực hiện theo quy trình. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.Nội dung chính:* Kiến thức cần thiết để thực hiện công việc:1. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:1.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính Vôn – Ampe của Điốt côngsuất.1.1.1 Cấu tạo của Điốt công suất Nghiên cứu hiện tượng vật lý tại mặt ghép P – N (hình 1.1) là cơ sở đểgiải thích được rõ ràng nguyên lý làm việc của các thiết bị bán dẫn. Gọi P là vật liệu bán dẫn, dẫn điện theo lỗ; gọi n là vât liệu bán dẫn,dẫn điện theo điện tử. Đem vật liệu P hàn vào vật liệu N, ta có mặt ghép P– N là nơi xảy ra những hiện tượng vật lý cực kỳ quan trọng.- Các lỗ của vùng P trong chuyển động tương đối tràn sang vùng N lànơi có ít lỗ.- Các điện tử của vùng N chạy sang vùng P là nơi có ít điện tử. Đây là hiện tượng khuếch tán. Kết quả là tại miền - h < x < 0 điện tíchdương ít đi và điện tích âm tăng lên. Tại miền 0 < x< h điện tích dương tăng lên và điện tích âm giảm đi. 4 Ta gọi p là mật độ lỗ , n là mật độ điện tử, vùng –h < 0 < h là vùngchuyển tiếp. Trong vùng chuyển tiếp rộng khoảng 0,01 đến 0,1m mật độđiện tử và lỗ trống đều rất nhỏ nên dẫn điện kém, được gọi là vùng chuyểntiếp. Trong vùng chuyển tiếp hình thành một điện – trường – nội – tại, kýhiệu là E có chiều từ vùng N hướng về vùng P. Người ta cũng còn gọi điệntrường nội tại này là barie điện thế, (khoảng 0,6 đén 0,7V đối với vật liệuSi) Điện trường nội tại E1, ngăn cản sự di động của các điện tích đa số (điện tử của vùng N và lỗ của vùng P )và làm dễ dàng cho sự di động củacác điện tích thiếu số ( điện tử của vùng P và lỗ của vùng N) . Sự dichuyển của các điện tích thiểu số hình thành dòng điện ngược, còn gọi làdòng điện rò. Hình 1.1. Mặt ghép P-N1.1.2 Nguyên lý làm việc của Điốt công suất a. Phân cực thuận Khi thiết bị bán dẫn, gồm hai mảnh P – N, được đặt dưới điện áp nguồncó điện tích cực như hình 1.2, chiều của điện trường ngoài E ngược vớichiều của điện trường nội tại E1 (thông thường E > E1 ) thì dòng điện Ichạy rất dễ dàng trong mạch. Trong trường hợp này, điện trường tổng hợpcó chiều của điện trường ngoài. Điện trường tổng hợp làm dễ dàng cho sự di chuyển của điện tích đa số.các điện tử tái chiếm vùng chuyển tiếp, khiến nó trở thành dẫn điện. Ngườita nói mặt ghép P – N được phân cực thuận (hình 1.2). Vậy sự phân cựcthuận hạ thấp barie điện thế. 5Hình 1.2. Phân cực thuận mặt ghép P-N b. Phân cực ngược Điện trường ngoài E tác động cùng chiều với điện trường nội tại Ei.Điện trường tổng hợp cản trở sự di chuyển của các điện tích đa số. Cácđiện tử của vùng N chạy thẳng về cực dương của nguồn E, khiến cho điệnthế của vùng N đã cao ( so với vùng P ) lại càng cao hơn. Vùng chuyểntiếp, cũng là vùng cách điện, lại càng rộng ra. Không có dòng điện nàochạy qua mặt ghép P –N (Hình 1.3 ) người ta nói mặt ghép bị phân cựcngược.Hình 1.3. Phân cực ngược mặt ghép P-N1.1.3 Đặc tính Vôn – ampe của ...