84 bg ckdt 2017

1 NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 Giới thiệu chung cấu kiện điện tử 1.1.1 Khái niệm cấu kiện điện tử 1.1.2 Mục tiêu môn học 1.1.3 Phân loại cấu kiện điện tử 1.2 Nguyên lý cấu trúc nguyên tử hình thành nên vật chất 1.2.1 Các loại vật liệu điện tử 1.2.2 Dải lượng vật liệu điện tử 1.2.3 So sánh cấu trúc nguyên tử vật liệu bán dẫn vật liệu dẫn điện 1.3 Dòng điện chất bán dẫn 10 1.4 Các loại vật liệu bán dẫn 13 1.4.1 Vật liệu bán dẫn loại P 13 1.4.2 Vật liệu bán dẫn loại N 14 1.5 Giới thiệu chuyển tiếp PN 14 1.5.1 Mơ tả hình thành chuyển tiếp PN 15 1.5.2 Quá trình hình thành vùng nghèo 16 1.5.3 Biểu đồ lượng biểu diễn vùng nghèo chuyển tiếp PN 17 CHƯƠNG 2: CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG VÀ DIODE BÁN DẪN 19 2.1 Giới thiệu cấu kiện điện tử thụ động 19 2.1.1 Định nghĩa cấu kiện điện tử thụ động 19 2.1.2 Điện trở 20 2.1.3 Tụ điện 24 2.1.4 Cuộn cảm biến áp 30 2.2 Diode bán dẫn 34 2.2.1 Hoạt động diode bán dẫn 35 2.2.2 Đường cong đặc trưng điện áp – dòng điện diode 37 2.2.3 Các cách mắc diode (mơ hình diode) 40 2.3 Một số loại diode đặc biệt 42 2.3.1 Diode Zener 42 2.3.2 Diode biến dung 44 2.3.3 Diode phát quang 45 CHƯƠNG 3: TRANSISTOR BÁN DẪN 47 3.1 Cấu trúc transistor lưỡng cực – BJT 47 3.1.1 Transitor bán dẫn loại NPN 47 3.1.2 Transitor bán dẫn loại PNP 48 3.2 Hoạt động transistor lưỡng cực 49 3.2.1 Phân cực cho transistor lưỡng cực 49 3.2.2 Dòng điện transistor lưỡng cực 51 3.3 Các thông số đặc trưng BJT 51 3.3.1 Hệ số khuếch đại dòng hệ số truyền đạt dòng 51 3.3.2 Đường cong đặc trưng collector 54 3.4 Transistor hiệu ứng trường – FET 62 3.4.1 JFET 63 3.4.2 MOSFET 71 3.4.3 IGBT 75 3.5 Bài tập tổng kết 78 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN BÁN DẪN NHIỀU LỚP CHUYỂN TIẾP PN VÀ VI MẠCH TÍCH HỢP 79 4.1 Các cấu kiện bốn lớp 79 4.1.1 Diode lớp (Shockley Diode) 79 4.1.2 Ứng dụng diode bốn lớp 82 4.2 Chỉnh lưu có điều khiển Silic (SCR) 82 4.2.1 Mạch SCR tương đương 83 4.2.2 Các đặc trưng SCR 86 4.2.3 Các ứng dụng dùng SCR 87 4.3 Diac Triac 88 4.3.1 Diac 88 4.3.2 Triac 89 4.4 Giới thiệu vi mạch tích hợp quang điện tử 90 4.4.1 Giới thiệu vi mạch tích hợp 90 4.4.2 Phân loại vi mạch tích hợp 91 4.4.3 Giới thiệu linh kiện quang điện tử 92 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 Giới thiệu chung cấu kiện điện tử 1.1.1 Khái niệm cấu kiện điện tử Cấu kiện điện tử phần tử linh kiện rời rạc, mạch tích hợp (IC), …có tính thu nhận, lưu trữ, truyền dẫn, xử lý tín hiệu điện…tạo nên mạch điện tử, hệ thống điện tử có chức kỹ thuật Cấu kiện điện tử có nhiều loại, loại thực chức khác mạch điện tử Muốn tạo thiết bị điện tử phải sử dụng vài đến nhiều linh kiện điện tử (tùy thuộc vào mạch ứng dụng đơn giản đến phức tạp) Từ linh kiện điện tử đơn giản điện trở, tụ điện, cuộn dây,…các linh kiện thiếu điốt, transistor…đến linh kiện tích hợp (IC) phức tạp…Chúng đấu nối với theo sơ đồ mạch thiết kế, tính tốn khoa học để thực chức thiết bị điện tử, ví dụ radio cassettes, tivi, máy tính, thiết bị điện tử y tế…đến thiết bị thông tin liên lạc tổng đài điện thoại, trạm thu – phát thông tin hay thiết bị vệ tinh vũ trụ v.v…Nói chung cấu kiện điện tử loại linh kiện tạo thiết bị điện tử chúng quan trọng đời sống khoa học kỹ thuật muốn sử dụng chúng cách hiệu phải hiểu biết nắm nguyên lý hoạt động, đặc điểm, tham số, ứng dụng chúng Trong thực tế cấu kiện điện tử đa dạng, có nhiều tham số, đặc tính khác nhau, nhiên nghiên cứu cấu kiện điện tử thường sử dụng mơ hình cấu kiện với tham số đặc trưng, quan trọng 1.1.2 Mục tiêu môn học Với tầm quan trọng việc nghiên cứu học tập linh kiện điện tử đề xuất phần giới thiệu trên, ta cần nắm rõ mục tiêu mơn học nghiên cứu cấu trúc, hoạt động linh kiện điện tử để hiểu áp dụng vào thực tiễn trình học tập làm việc sau phân tích, đánh giá linh kiện, nghuyên lý hoạt động linh kiện/khối linh kiện mạch điện tử ứng dụng cụ thể Sau kết thúc môn học này, bạn sinh viên có thể:  Biết cấu trúc, ký hiệu linh kiện điện tử vật liệu điện tử thụ động linh kiện điện tử bán dẫn tích cực  Hiểu nguyên lý làm việc, cách hoạt động linh kiện điện tử bán dẫn diode, transistors…  Biết cách phân tích hoạt động mạch điện tử ứng dụng diodes các mạch chỉnh lưu, mạch điều chỉnh tín hiệu ghim mức, dịch mức nhân mức điện áp  Áp dụng kiến thức để tiếp cận với loại thiết bị/ linh kiện điện tử cập nhật thông qua cách sử dụng datasheet thiết bị/linh kiện 1.1.3 Phân loại cấu kiện điện tử Linh kiện điện tử thụ động linh kiện điện tử có khả xử lý tiêu thụ lượng điện, ví dụ điện trở, tụ điện, cuộn cảm, biến áp Chúng hoạt động không cần nguồn cấp Linh kiện điện tử tích cực linh kiện có khả biến đổi, hay chí tạo tín hiệu mong muốn Ví dụ như: transistor, diode hầm, phát tín hiệu đa hài, bóng bán dẫn Những linh kiện cần phải có nguồn cấp để hoạt động Khi nói đến tuyến tính, ta hiểu thay đổi tín hiệu đầu tỉ lệ thuận với thay đổi tín hiệu đầu vào Ví dụ điện trở có giá trị xác định, dịng điện chạy qua lớn độ sụt áp (hiệu điện hai đầu điện trở) lớn Trong mạch điện, linh kiện tuyến tính linh kiện có quan hệ tuyến tính dịng điện hiệu điện thế, giá trị thông số ổn định khơng phụ thuộc vào dịng điện hay hiệu điện đặt vào Ví dụ : điện trở (R), tụ điện (C), cuộn cảm (L) hay biến áp… Ngược lại, linh kiện phi tuyến linh kiện có quan hệ khơng tuyến tính tín hiệu đầu vào đầu Ví dụ diode, dịng điện hàm khơng tuyến tính với hiệu điện Hầu hết thiết bị bán dẫn có đặc tính phi tuyến 1.2 Nguyên lý cấu trúc nguyên tử hình thành nên vật chất 1.2.1 Các loại vật liệu điện tử Dựa thuộc tính điện loại vật liệu điện tử phân làm ba loại: Vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện vật liệu bán dẫn Khi nguyên tử kết hợp để hình thành thể rắn, chúng phân bố, xếp có trật tự theo mẫu/mơ hình liên kết đối xứng Mọi vật liệu hình thành từ nguyên tử Những nguyên tử tạo nên thuộc tính vật liệu bao gồm khả dẫn dòng điện tử vật liệu Với mục đích thảo luận thuộc tính điện vật liệu, nguyên tử có cấu trúc gồm có hạt nhân nguyên tử điện tử xung quanh với quỹ đạo khác quỹ đạo dải hóa trị Cấu trúc nguyên tử carbon minh họa hình Hình 1.1: Cấu trúc nguyên tử Carbon Carbon sử dụng việc chế tạo vài loại điện trở Chú ý nguyên tử carbon có bốn điện tử dải hóa trị hai điện tử dải quỹ đạo gần hạt nhân (inner shell) Hạt nhân nguyên tử gồm nơ-tron protons, +6 nghĩa điện tích dương protons Các vật liệu cách điện (insulators): Một chất cách điện vật liệu khơng có khả dẫn điện mơi trường thông thường Hầu hết vật liệu cách điện tốt dạng tạp chất phức hợp vật liệu đơn chất có trở kháng lớn Các điện tử hóa trị có khoảng cách gần với hạt nhân nguyên tử, có điện tử tự vật liệu cách điện Một vài loại vật liệu cách điện thông dụng thường gặp rubber, nhựa, thủy tinh, mica, quartz Các vật liệu dẫn điện (conductors): Một chất dẫn điện vật liệu có khả dẫn dịng điện cách dễ dàng Hầu hết kim loại vật liệu dẫn điện tốt Vật liệu dẫn điện tốt vật liệu đơn chất (thuần) đồng (Cu), bạc (Ag), vàng (Au), nhôm (Al), có đặc điểm chung cấu trúc nguyên tử có điện tử dải hóa trị dễ dàng bứt khỏi liên kết với hạt nhân nguyên tử để trở thành điện tử tự tham gia thành phần dẫn điện Do vậy, với vật liệu dẫn điện điện tử tự điện tử hóa trị (không tồn dải cấm) Các vật liệu bán dẫn (Semiconductors): Một chất bán dẫn vật liệu mà có khả dẫn dịng điện nằm vật liệu cách điện vật liệu dẫn điện Một chất bán dẫn (là bán dẫn nguyên chất chưa pha tạp), chất dẫn điện tốt chất cách điện tốt Các vật liệu bán dẫn thường gặp Antimony (Sb), Arsenic (As), astatine (At), boron (B), polonium (Po), tellurium (Te), silicon (Si), Germanium (Ge) Các vật liệu bán dẫn pha tạp gallium arsenide, indium phosphide, Silicon Germanium, etc thường gặp Các vật liệu bán dẫn có đặc điểm chung có điện tử hóa trị dải hóa trị, Silicon vật liệu bán dẫn sử dụng thông dụng 1.2.2 Dải lượng vật liệu điện tử Trong cấu trúc nguyên tử vật chất, dựa theo lượng nguyên tử theo quỹ đạo quay xung quanh hạt nhân nguyên tử ta tạm thời phân thành dải lượng hình vẽ đây: Hình 1.2: Biểu đồ lượng ba loại vật liệu Dải lượng thấp (Valence band) gọi dải hóa trị Đây dải chứa điện tử hóa trị quỹ đạo cấu trúc hạt nhân Khi điện tử dải lượng nhận đủ lượng kích thích rời khỏi (bứt khỏi) liên kết hạt nhân “nhảy” lên dải dẫn để trở thành điện tử tự Do vậy, dải chứa điện tử tự dải dẫn Khoảng cách đáy dải dẫn đỉnh dải hóa trị gọi dải cấm Trong hình 1.2 ta thấy biểu đồ phân mức dải lượng loại vật liệu; hình 1.2(a) biểu diễn vật liệu cách điện, hình 1.2(b) biểu diễn cho vật liệu bán dẫn hình 1.2(c) biểu diễn cho vật liệu dẫn điện Một đặc điểm dễ dàng nhận độ rộng dải dẫn vật liệu cách điện có khoảng cách lớn ba loại, cịn vật liệu dẫn điện khơng tồn độ rộng dải cấm dải hóa trị dải dẫn chồng lấn lên 1.2.3 So sánh cấu trúc nguyên tử vật liệu bán dẫn vật liệu dẫn điện Mơ hình ngun tử Bohr: Ngun tử phần tử nhỏ nguyên tố định đặc trưng ngun tố Hình 1.3: Mơ hình cấu trúc ngun tử theo mơ hình Bohr1 Cấu trúc nguyên tử mô tả mô hình ngun tử Bohr hình 1.3 Trong mơ hình ngun tử Bohr ngun tử có cấu trúc hành tinh quay xung quanh mặt trời với quỹ đạo hình ellipse Hạt nhân nguyên tử gồm có hai thành phần hạt mang điện tích dương gọi proton hạt khơng mang điện gọi neutron Xung quanh electron (điện tử) mang điện dương quay theo quỹ đạo khác Nguyên tử số: Mỗi loại nguyên tử có số lượng electrons số protons xác định, dựa theo điểm ta phân biệt nguyên tử nguyên tố khác Bohr tên đầy đủ Niels Henrik David Bohr, sinh ngày tháng 10 năm 1885 ngày 18 tháng 11 năm 1962 Ông nhà vật lý người Đan Mạch giải nobel vật lý năm 1922 với đóng góp quan trọng ảnh hưởng đến thuyết vật lý nguyên tử kỷ XX khác Ví dụ nguyên tử đơn giản nguyên tử Hydrogen (Hi-đờ-rơ, H2) có proton electron hình 1.4(a); nhiên hình 1.4(b) nguyên tử nguyên tố helium có hai protons có hai electrons quay xung quanh hạt nhân Hình 1.4: Cấu trúc nguyên tử Hydorogen (a) Helium (b) Số lượng nguyên tử hay gọi với tên gọi khác số hiệu nguyên tử, nguyên tử số, … xác định số proton hạt nhân nguyên tử Điện tử vỏ nguyên tử: Như phần trước đề cập, cấu trúc nguyên tử gồm có hạt nhân nguyên tử điện tử quay xung quanh theo quỹ đạo hình ellipse khác Tùy vào số lượng nguyên tử mà số điện tử nhiều hay ít, số vỏ nguyên tử số vịng (quỹ đạo) mà tồn điện tử quay quanh hạt nhân Mức lượng điện tử lớp vỏ nguyên tử khác nhau, tỷ lệ thuận với khoảng cách từ hạt nhân đến lớp vỏ lượng (điện tử xa hạt nhân có mức lượng cao điện tử gần hạt nhân) Điện tử hóa trị điện tử nằm lớp vỏ cấu trúc nguyên tử, điện tử hóa trị có mức lượng cao xa hạt nhân nên chịu lực hút so với điện tử lớp bên gần với hạt nhân Lớp vỏ cấu trúc ngun tử lớp hóa trị, hay cịn gọi dải hóa trị chứa electron hóa trị (điện tử hóa trị) Sự ion hóa: Khi nguyên tử hấp thụ lượng từ nguồn ánh sáng hay nguồn nhiệt độ, lượng điện tử tăng Các điện tử hóa trị hóa trị lớp vỏ ngồi ngun tử có lượng lớn so với điện tử lớp vỏ phía bên gần hạt nhân nguyên tử Do vậy, điện tử hóa trị dễ dàng “nhảy” sang vùng lượng cao nguyên tử hấp thụ lượng Các nguyên tử electron gọi ion dương 10 Quá trình ngược lại xảy điện tử tự va chạm với nguyên tử điện tử chịu lực hút hạt nhân nguyên tử, suy hao lượng Các nguyên tử nhận thêm điện tử gọi ion âm Trong hợp chất hóa học, nguyên tử thường hay nhận thêm vài electron nên xuất ion âm ion dương liên kết hóa học Cl-; H+; cu2+,… 1.3 Dịng điện chất bán dẫn Cách vật liệu (tạo thiết bị điện tử) dẫn dòng điện thể cách chất rõ ràng cách thức thiết bị điện tử hoạt động Chúng ta hiểu hoạt động linh kiện điện tử diode hay transistor mà không hiểu dòng điện chất bán dẫn Ở phần cần nắm dòng diện sinh bên chất bán dẫn Hiểu cặp điện tử - lỗ trống giải thích khái niệm dòng điện tử, dòng lỗ trống Như đề cập đến phần trước, điện tử nguyên tử tồn dải lượng Hình 1.5 thể lưu đồ phân mức lượng cấu trúc nguyên tử tinh thể Silicon chất (không chịu tác động lượng nhiệt độ từ bên ngoài) Điều kiện xảy nhiệt độ Kelvin tuyệt đối 00K Hình 1.5: Lưu đồ giải lượng cho tinh thể Silicon Dòng điện tử dòng lỗ trống: Một tinh thể Silicon điều kiện bình thường chịu tác động (chiếu) nguồn lượng ánh sáng nhiệt độ vào, điện tử dải hóa trị đủ lượng để nhảy lên dải dẫn để trở thành điện tử tự tham gia vào thành phần tải điện (dòng điện tử) 80 Hình 4.1: Ký hiệu cấu trúc diode lớp Shockley (fig 11-1) (Floyd, 2012) Hình 4.2: Sơ đồ mạch tương đương diode Shockley (fig 11-2) (Floyd, 2012) Hoạt động Khi điện áp phân cực đặt vào hai đầu diode (chân anode dương cathode) phân cực hình 4.2(b), chuyển tiếp JE Q1 Q2 phân cực thuận, chuyển tiếp JC (base-collector) chung phân cực ngược Giá trị dòng điện diode minh họa hình 4.3 81 Hình 4.3: Minh họa dịng diode bốn lớp (fig 11-3) (Floyd, 2012) Tại mức điện áp phân cực thấp, có dịng nhỏ qua linh kiện, ta nói thiết bị trạng thái OFF (ngưng dẫn) (vùng khóa thuận) Minh họa cho hoạt động diode sử dụng đường cong đặc trưng hình 4.4 Hình 4.4: Đường cong đặc trưng diode lớp (fig 11-4) (Floyd, 2012) Khi VAK tăng từ 0, dòng Anode, IA, bắt đầu tăng Khi IA tăng đến giá trị dòng chuyển mạch, IS, điểm VAK = VBR(F), cấu trúc transistor bão hòa Khi điều 82 xảy ra, sụt áp phân cưc thuận rơi diode VAK giảm đột ngột giá trị thấp diode bốn lớp bắt đầu vào hoạt động vùng dẫn thuận Bây thiết bị bật (ON) hoạt động khóa điện tử đóng lại Khi mà dòng diode nhỏ (dưới dòng ngưỡng) dịng trì, IH, diode lại ngưng dẫn Dịng trì, IH Khi diode bốn lớp bật lên (ON), tiếp tục dẫn điện dịng anode (IA) xuống nhỏ giá trị xác định, giá trị gọi dịng trì IH Thông số xác định với diode bốn lớp IA < IH linh kiện nhah chóng đổi trạng thái từ dẫn (ON) sang ngưng dẫn (OFF) vào hoạt động vùng khóa thuận Dịng chuyển mạch, IS Giá trị dòng anode (IA) điểm mà thiết bị chuyển trạng thái hoạt động từ vùng khóa thuận sang vùng dẫn thuận gọi dịng chuyển mạch, IS Giá trị ln nhỏ giá trị dịng trì IH 4.1.2 Ứng dụng diode bốn lớp Ứng dụng diode bốn lớp mạch tạo dao động sơ đồ nguyên lý hình 4.5 sau Hình 4.5: Mạch nguyên lý ứng dụng diode lớp tạo xung (fig 11-6) (Floyd, 2012) Nguyên lý hoạt động mạch sau Khi chuyển mạch (SW) đóng, tụ điện nạp thơng qua điện trở R đạt điện áp phân cực thuận diode lớp Tại điểm này, diode chuyển sang chế độ dẫn tụ điện phóng điện (xả) qua diode Việc xả tụ tiếp tục dòng qua diode nhỏ giá trị dòng trì (IH) Tại điểm này, diode lại chuyển trạng thái ngưng dẫn, tụ điện lại tiếp tục nạp lại Kết ta thu dạng sóng điện áp qua tụ điện hình 4.5(b) 4.2 Chỉnh lưu có điều khiển Silic (SCR) Cũng giống với diode lớp, SCR: Silicon-Controlled Rectifier có hai trạng thái hoạt động Trong trạng thái ngưng dẫn (OFF), hoạt động lý tưởng mạch mở 83 anode cathode; thực tế thì, phần tử có trở kháng lớn Trong chế độ đóng (ON), SCR hoạt động khóa điện tử đóng, ngắn mạch cực anode cathode; thực tế phần tử có trở kháng nhỏ LASCR hoạt động tương tự SCR khác kích hoạt ánh sáng Cấu trúc ký hiệu SCR mô tả hình 4.6 Hình 4.6: Cấu trúc, ký hiệu hình dạng SCR (fig 11-7) (Floyd, 2012) 4.2.1 Mạch SCR tương đương Giống việc phân tích hoạt động diode bốn lớp, SCR phân tích hoạt động qua mạch tương đương hình 4.7 Hình 4.7: Mạch SCR tương đương (fig 11-8) (Floyd, 2012) 84 Cấu trúc giống cấu trúc diode bốn lớp ngoại trừ việc có thêm cực cổng Lớp pnp hình thành nên Q1, lớp npn hình thành nên Q2 Chú ý dùng chung lớp Nguyên lý hoạt động SCR Khi dòng cực cổng, IG, 0, minh họa hình 4.8(a), SCR hoạt động giống diode lớp trạng thái ngưng dẫn (OFF) Trong trạng thái này, xuất trở kháng cao anode cathode nên SCR coi chuyển mạch hở, minh họa hình vẽ Hình 4.8: Nguyên lý hoạt động SCR (Fig 11-9) (Floyd, 2012) Khi có dịng điện (xung dương kích hoạt) cực cổng, hai transistor bật (ON) (anode cần phải dương so vứi cathode) Điều minh họa hình 4.8(b) I B bật Q2, cung cấp thành phần I B vào Q2, bật Q1, dòng collector Q1 cung cấp thêm dòng base cho transistor Q2, Q2 tiếp tục dẫn sau xung kích hoạt khơng cịn tồn cực cổng Bằng việc trì trình trên, Q2 giữ cho Q1 thơng bão hịa việc cung cấp thành phần I B ; ngược lại, Q1 giữ Q2 thông bão hịa nhờ thành phần I B Do đó, thiết bị ln dẫn kích hoạt xem minh họa hình 4.8(c) Giống diode bốn lớp, SCR bật (ON) mà khơng cần phải kích hoạt xung cổng mà tăng điện áp phân cực anode cahode vượt giá trị điện áp ngưỡng thuận ( VBR  F  : Forward-breakover voltage) Điện áp ngưỡng thuận, giá trị mà giá trị điện áp phân cực thuận SCR bắt đầu kích hoạt SCR (ON) Giá trị điện áp ngưỡng thuận giảm dần IG tăng dần từ giá trị 0V Như ta dễ dàng thấy đồ thị đường đặc trưng SCR hình 4.9 dịng cực cổng điều khiển điện áp ngưỡng thuận SCR 85 Hình 4.9: Đường cong đặc trưng SCR (fig 11-10) (Floyd, 2012) Mặc dù cách điều khiển SCR (Kích hoạt SCR) điều khiển điện áp từ anode đến cathode vượt ngưỡng giá trị điện áp ngưỡng thuận khơng gây hư hại thiết bị dòng giới hạn tải Tuy nhiên, ta nên tránh điều khiển theo cách cách điều khiển thông thường SCR bị Thông thường nên sử dụng xung kích hoạt cực cổng để bật thiết bị Vậy để tắt thiết bị SCR kích hoạt (ON)? Câu trả lời giống với việc tắt diode bốn lớp, giá trị dịng anode, IA, cần nhỏ giá trị dịng trì, IH, tức IA < IH Giá trị dòng trì mơ tả hình 4.9 Có hai cách để tắt SCR ngắt dịng anode đảo pha Hình 4.10: Phương pháp ngắt dịng anode (fig 11-11) (Floyd, 2012) 86 Phương pháp ngắt dòng anode thực nối tiếp chuyển mạch điều khiển vào chân anode hình 4.10(a) để làm IA = điều khiển hở mạch, mắc theo sơ đồ 4.10(b) để làm cho giá trị IA < IH Phương pháp đảo pha (đảo chiều dòng điện) thực sơ đồ mạch mắc hình 4.11 Hình 4.11: Ngắt SCR phương pháp đảo pha (fig 11-12) (Floyd, 2012) Nguyên lý phương pháp tức yêu cầu dòng điện tức thời qua SCR theo hướng ngược lại (đảo pha) làm triệt tiêu dòng anode xuống nhỏ so với dịng trì Trong SCR dẫn, chuyển mạch mở tụ Cc nạp đến giá trị nguồn cung cấp thông qua Rc, minh họa hình 4.11(a) Để ngắt SCR, điều khiển chuyển mạch đóng, xuất dịng ngược qua SCR làm triệt tiêu dòng anode SCR, minh họa hình (b) Thơng thường thời gian ngắt (OFF) SCR trường hợp vài micro giây đến cỡ 30µs 4.2.2 Các đặc trưng SCR SCR có số tham số đặc trưng quan trọng mô tả đường cong đặc trưng hình 4.9  Điện áp ngưỡng thuận, VBR ( F ) , đại lượng xác định SCR chuyển trạng thái hoạt động sang vùng dẫn thuận Giá trị cực đại VBR ( F ) đạt 87 giá trị dòng cực cổng (IG) tương ứng ký hiệu VBR ( F ) Khi tăng dần dòng cực cổng, VBR ( F ) giảm dần  Dòng trì, I H , giá trị mà dòng anode thấp mức ngưỡng này, SCR chuyển từ trạng thái hoạt động vùng dẫn thuận (ON), sang trạng thái hoạt động vùng khóa thuận (OFF) Giá trị dịng cực cổng giảm giá trị dịng trì tăng Giá trị dịng trì đạt cực đại dòng cực cổng  Dịng kích hoạt cực cổng, I GT (Gate-Trigger current) giá trị dịng cực cổng cần thiết để kích hoạt SCR từ vùng khóa thuận sang vùng dẫn thuận điều kiện cụ thể  Giá trị dòng thuận trung bình, I F (avg ) , giá trị dịng anode cực đại mà SCR chịu đựng điều kiện cụ thể  Vùng dẫn thuận vùng tương ứng với trạng thái hoạt động SCR bật (ON), vùng có giá trị dòng thuận từ anode sang cathode với giá trị trở kháng bé (coi ngắn mạch SCR)  Vùng khoa thuận vùng khóa ngược vùng tương ứng với trạng thái SCR ngưng dẫn (OFF), vùng SCR coi chuyển mạch hở khơng cho dịng điện qua  Điện áp đánh thủng ngược, VBR ( R ) thông số đặc trưng cho giá trị xác định điện áp ngược từ cathode sang anode, điểm mà thiết bị chuyển sang vùng đánh thủng bắt đầu tăng mạnh dòng ngược 4.2.3 Các ứng dụng dùng SCR Ứng dụng điều khiển bật/tắt dòng Sơ đồ nguyên lý ứng dụng điều khiển bật/tắt dịng sau Hình 4.12: mạch ngun lý điều khiển đóng ngắt mạch dùng SCR (fig 11-15) (Floyd, 2012) 88 Nguyên lý hoạt động mạch ban đầu giả sử trạng thái thiết lập SCR ngưng dẫn (OFF), đóng SW1, cung cấp dịng cực cổng SCR, SCR kích hoạt bật (ON), lúc có bỏ dịng kích cực cổng SCR dẫn có dịng qua tải RL Khi điều khiển đóng SW2, lúc dịng qua anode giảm xuống nhỏ dịng trì (IA