Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 1: Dụng cụ bán dẫn công suất
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
- Hai phần tử thyristor đấu ngược
nhau
- Cực điều khiển đấu chung
- Chuyển trạng thái khóa khi dòng
dẫn thấp hơn giới hạn cho phép
hoặc khi IG = 0
28 trang |
Chia sẻ: linhmy2pp | Ngày: 19/03/2022 | Lượt xem: 165 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 1: Dụng cụ bán dẫn công suất, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 1
DỤNG CỤ BÁN DẪN CÔNG SUẤT
Điốt công suất
Transistor công suất
Thyristor
Triac
GIỚI THIỆU VỀ BÁN DẪN
Pha thêm nguyên tố nhóm V
(lớp ngoài cùng có 5 điệntử),
4 điệntử sẽ ghép với điệntử
lớp ngoài của nguyên tố Si chỉ
còn lại1 điệntử. Điệntử này
dễ bị tách khỏilớp ngoài của
nguyên tố nhóm V để trở
thành điệntử tự do di chuyển
trong cấutrúctinhthể.
Bán dẫnloạin
GIỚI THIỆU VỀ BÁN DẪN (tiếp)
Pha thêm nguyên tố nhóm III
(lớp ngoài cùng có 3 điệntử
tự do), chúng sẽ ghép với điện
tử lớp ngoài của nguyên tố Si
kếtquả xuấthiệnlỗ trống bên
trong cấutrúctinhthể, nó có
khả năng nhậnthêmmột điện
tử.
Bán dẫnloạip
ĐIỐT CÔNG SUẤT
Cấutrúcvànguyênlýhoạt động
a) Trạng thái bình thường, điốt không dẫn
b) Khi điệnápthuận đặtvàođiốt
c) Khi điệnápngược đặtvàođiốt
ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Đặctínhvôn-ampe
Đặc tính chia làm hai phần:
- Nhánh phân cựcthuận, điốtdẫn
- Nhánh phân cựcngược, điốt khóa
V f : điệnáprơitrênđiốt
I r : dòng điệnrò
Vb : điệnápđánh thủng
ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Thông sốđiệncơ bản
- ĐiệnápthuậnrV f ơitrênđiốt theo chiềutừ A đến K khi
điốtmở hoàn toàn.
- Điệnápđánh thủngVb xảyrakhiđiốtbị phá hủy do điện
áp ngượcvượt quá ngưỡng chịu đựng củalớptiếp giáp.
- Dòng điệnròI r chảytrongđiốtkhichịu điệnápngược.
-Thờigianphụchồithuậntínhtt fr ừ lúc xuấthiện dòng
điệnthuận đếnkhiđiệnáprơitrênđiốtxáclập.
-Thờigianphụchồingượctrr tính từ lúc bắt đầuxuất
hiện điệnápngược đến khi dòng điệnròxáclập
ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Ví dụ quá trình chuyểntrạng thái từ dẫn sang khóa
a) Quá trình quá độ không dao động
b) Quá trình quá độ có dao động tắtdần
ĐIỐT CÔNG SUẤT (tiếp)
Hình ảnh điốt công suất
Điốt kép MUR3060 của hãng Motorola
IAF = 30 VVRRM = 600 VVF =1.12
tnsrr =−35 60
TRANSISTOR CÔNG SUẤT
Giớithiệu
BJT MOSFET
TRANSISTOR CÔNG SUẤT - BJT
Cấutrúcvànguyênlýhoạt động
iC = βiB
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Cấutrúcvànguyênlýhoạt động (tiếp)
BJT công suấtchịu điệnáplớn
khi khóa, dẫn dòng lớnkhi
đóng.
BJT công suất
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Đặctínhvôn–ampe Quan hệ giữa điệnáphai
cực và dòng điệnchảy qua
các cực.
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Đặctínhvôn–ampe(tiếp)
SOA là yếutố rất
được quan tâm khi
BJT hoạt động ở
chếđộbăm xung
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Chếđộhoạt động băm xung
Tốc độ chuyểntrạng thái là
yếutố quan trọng.
tri thờigianđilêncủa iC
t fi thờigianđixuống của iC
ts thờigianphụchồi
td thờigiantrễ
ton thời gian BJT chuyển
trạng thái dẫn
toff thời gian BJT chuyển
trạng thái khóa
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – BJT (tiếp)
Hình ảnh BJT
2N5038 của hãng ON, loại BJT npn
IAB max = 5 IAcontApulC max = 20 ( ) / 30 ( )
VVCE0 = 90 Ploss max =140W
BUF410A của hãng ST, loại BJT npn
IAB max = 3 IC max =15 A ( cont ) / 30 A ( pul )
VVCE0 = 250 Ploss max =125W
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET
Cấutrúcvànguyênlýhoạt động
Cấu trúc phân lớp theo
chiềuthẳng đứng.
Mở bằng áp, yêu cầu
cầu dòng mở rấtnhỏ.
Có hai loạicấutrúc
phổ biến: ech và dep.
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Đặctínhvôn-ampe
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Đặctínhvôn–ampe(tiếp)
SOA là yếutố rất
được quan tâm khi
MOSFET hoạt
động ở chếđộ
băm xung
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Chếđộhoạt động băm xung
Đặctínhđóng mở củaMOSFET cũng tương đốigiống
như BJT tuy nhiên do cấutrúccósự khác biệt nên thông
sốảnh hưởng đếnchếđộhoạt động cũng tương đốikhác.
Trong vùng tuyến tính, điệntrở dẫncRDSon() ủa MOSFET
không đổi. Từđóxácđịnh đượcáprơi và công suất
U DS
tổn haoPloss
URIDSDSonD= ()
2
PIRlDDSonoss= ( )
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Chếđộhoạt động băm xung (tiếp)
Tích hợp điốtngược bên trong vỏ linh
kiện đốivới MOSFET. Nó đóng vai trò
phầntử hoàn năng lượng khi
MOSFET chuyểntrạng thái từ dẫn
sang khóa.
TụđiệnkýsinhgiữahaicựcMOSFET
ảnh hưởng đến đặctínhđóng cắtcủa
phầntử, ảnh hưởng càng lớnkhitần
sốđóng cắtcànglớn.
TRANSISTOR CÔNG SUẤT – MOSFET (tiếp)
Hình ảnh MOSFET
IRF634 của hãng International Rectifier,
MOSFET enh, kênh n
RDS() on = 0.45Ω IAD = 8.1 VVDSS = 250
tton,30 off < ns Ploss max = 74W
NTMS4816N của hãng ON, loạiMOSFET
enh kênh n
RDS() on = 0.016Ω (4.5V ) IAD =11
VVDSS = 30 tton,20 off < ns
Ploss max =1.37W
THYRISTOR
Cấutrúcvànguyênlýhoạt động
-Chịu được điệnápđặtlớnkhi
không dẫn
-Khả năng dẫnphụ thuộc vào giá trị
dòng điện điềukhiển
- Chuyểntrạng thái khóa khi dòng
dẫnthấphơngiớihạn cho phép
iA = I H
THYRISTOR (tiếp)
Đặctínhvôn-ampe
-1: Đoạn khóa thuận
-2: Đoạndẫn
-3: Đoạn khóa ngược
THYRISTOR (tiếp)
Thông sốđiệncơ bản
- Dòng điện định mứcdẫn Ion
- Điệnápngượccực đại U RBD
- Điệnáprơi trên thyristor khi dẫn U f
- Điệnápđiềukhiển U G
- Dòng điện điềukhiển IG
-Tốc độ tăng dòng điện di / dt
-Tốc độ tăng điệnápdv/ dt
- Dòng điệnròI r
THYRISTOR (tiếp)
Hình ảnh thyristor
Thyristor kép MSS40 của hãng ST
I F = 55A IG = 50mA
VFBD = 800V VG =1.3V
di / dt = 50A/ µs dv / dt =1000V / µs
LS43__50 của hãng POWEREX
I F = 900A IG = 200mA
VFBD =1600V VG = 3V
di / dt = 200A/ µs dv / dt =1000V / µs
TRIAC
Cấutrúcvànguyênlýhoạt động
- Hai phầntử thyristor đấungược
nhau
-Cực điềukhiển đấu chung
- Chuyểntrạng thái khóa khi dòng
dẫnthấphơngiớihạn cho phép
hoặckhiIG = 0
TRIAC (tiếp)
Đặctínhvôn-ampe
-Gócphầntư thứ nhất
ứng với VT 2 >VT1
-Gócphầntư thứ hai
ứng với VT1 >VT 2
TRIAC (tiếp)
Hình ảnh triac
BTA06 của hãng ST
RDS() on = 0.45Ω IAD = 8.1 VVDSS = 250
tton,30 off < ns Ploss max = 74W
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_dung_cu_ban_dan_chuong_1_dung_cu_ban_dan_cong_suat.pdf