bài giảng môn điện tử công suất (2)

1 TRƯỜNG ðẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ðIỆN BỘ MÔN TỰ ðỘNG HÓA BÀI GIẢNG PHÁT CHO SINH VIÊN (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Theo chương trình 150 TC Sử dụng cho năm học 2008-2009 Tên bài giảng: ðiện tử công suất Số tín chỉ: 3 Thái Nguyên, năm 2009 2 MỤC LỤC Nội dung Trang Mục lục ðề cương chi tiết học phần Nội dung giảng dạy Chương I: Các linh kiện bán dẫn công suất (BDCS) ñiều khiển I.1. Thyristor 11 I.2. Triac 16 I.3. Thyristor khoá ở cực ñiều khiển – GTO 17 I.4. Tranritor công suất – BJT 19 I.5. Tranztor trường – MOSFET 25 I.6. Tranzitor có các cực cách li – IGBT 31 I.7. Tổn hao công suất trên các linh kiện bán dẫn công suất 39 I.8. Làm mát các linh kiện bán dẫn công suất 44 Chương II: Chỉnh lưu ñiều khiển – bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều thành một chiều II.1. Tổng quan về bộ chỉnh lưu ñiều khiển 51 II.1.1. Sơ ñồ nối dây 51 II.1.2. Dòng và áp của bộ chỉnh lưu và tải 56 II.1.3. Các chế ñộ làm việc của bộ chỉnh lưu 59 II.1.4. Bộ chỉnh lưu làm việc với ñi ốt không D 0 61 II.1.5. Quá trình chuyển mạch 62 II.1.6. Ảnh hưởng của bộ chỉnh lưu ñến lưới ñiện 67 II.2. Phân tích khảo sát các sơ ñồ chỉnh lưu ñiều khiển 69 II.2.1. Các sơ ñồ chỉnh lưu hình tia 69 II.2.1.1. Sơ ñồ hình tia 1 pha không có D 0 69 II.2.1.2. Sơ ñồ hình tia 1 pha có diod D 0 70 II.2.1.3. Sơ ñồ hình tia 2 pha 74 II.2.1.4. Sơ ñồ hình tia 3 pha 79 II.2.1.5. Sơ ñồ hình tia 6 pha 84 II.2.2. Các sơ ñồ chỉnh lưu hình cầu 87 II.2.2.1. Sơ ñồ chỉnh lưu cầu 1 pha 87 II.2.2.2. Sơ ñồ chỉnh lưu cầu 3 pha 94 II.3. Các bộ chỉnh lưu mắc song song ngược ñể ñảo chiều ñiện áp cho tải 97 3 II.3.1. Khái niệm chung 97 II.3.2. Các phương pháp khống chế 98 II.4. Các phương pháp tạo xung ñiều khiển 103 II.4.1. Tổng quan về mạch tạo xung ñiều khiển 103 II.4.2. Mạch tạo xung theo pha ñứng 104 II.4.3. Mạch tạo xung theo pha ngang 127 II.4.4. Mạch tạo xung dùng ñiốt hai cực gốc 129 II.5. Tính chất ñiều khiển của bộ chỉnh lưu 137 II.6. Bảo vệ bộ chỉnh lưu 137 II.6.1. Bảo vệ sự cố 137 II.6.2. Bảo vệ khi làm việc 138 II.6.2. Bảo vệ quá áp cho các van và Bộ biến ñổi 139 Chương III: Biến ñổi ñiện áp xoay chiều – Bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều thành xoay chiều III.1. Khái niệm chung 143 III.2. Bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều thành xoay chiều một pha 144 III.3. Bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều thành xoay chiều ba pha 150 III.4. Mạch tạo xung ñiều khiển 151 III.4.1. Các mạch ñiều khiển ñơn giản 152 III.4.2. Áp dụng các phương pháp tạo xung ñiều khiển của bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều thành 1 chiều ñể tạo xung ñiều khiển cho bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều 154 III.5. Bảo vệ bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều 154 Chương IV: Bộ biến ñổi xung ñiện áp – Bộ biến ñổi ñiện áp một chiều thành một chiều IV.1. Nguyên lý biến ñổi và các phương phương pháp biến ñổi ñiện áp trung bình của bộ biến ñổi ñặt lên tải 156 IV.2. Một số sơ ñồ của bộ biến ñổi bằng Tiristor 161 IV.2.1. Một số sơ ñồ mạch ñộng lực 161 IV.2.2. Quá trình chuyển ñổi của bộ biến ñổi 165 IV.3. Mạch tạo xung ñiều khiển 169 IV.4. Bộ biến ñổi dùng Tranzitor công suất 175 IV.5. Một số ứng dụng của bộ biến ñổi xung ñiện áp 175 I.5.1. Tạo bộ nguồn ñiện áp cho tải 175 IV.5.2. Biến ñổi xung ñiện trở 178 Chương V: Nghịch lưu - Bộ biến ñổi ñiện áp một chiều thành xoay chiều 4 V.1. Tng quan v nghch lu 181 V.2. Nhgch lu 1 pha 184 V.2.1. Nghch lu ỏp mt pha 184 V.2.2. Nghch lu dũng mt pha 193 V.3. Nghch lu 3 pha 195 V.3.1. Nghch lu ỏp ba pha 195 V.3.1.1. Mch ủng lc v quỏ trỡnh khng ch 195 V.3.1.2. Mch chuyn ủi v kho sỏt quỏ trỡnh chuyn ủi 198 V.3.2. Nghch lu dũng ba pha 199 V.3.2.1. Mch ủng lc v quỏ trỡnh khng ch 199 V.3.2.2. Mch chuyn ủi v kho sỏt quỏ trỡnh chuyn ủi 200 V.3.2.3. Mch ủiu khin nghch lu ba pha 202 V.4. Mt s phng phỏp nõng cao cht lng ủin ỏp ra ca nghch lu ba pha 202 V.5. Nghch lu cng hng 205 V.5.1. Khỏi nim chung 205 V.5.2. Nghch lu cng hng ngun ỏp 206 V.5.3. Nghch lu cng hng ngun dũng 208 Ph lc 211 Ti liu tham kho Tài liệu học tập 1.Võ Quang Lạp Trần xuân Minh: Kỹ thuật biến đổi Trờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái nguyên 1998 2.Võ Quang Lạp: Điện tử công suất và ứng dụng Trờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái nguyên 2002 3.Võ Minh Chính Phạm Quốc Hải Trần trọng Minh: Điện tử công suất NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội 2004 Tài liệu tham khảo: 4. Jng Karel Kreysa; Csc: Silnoproudá eleKtronika VysoKé uení Technické V Brn Praha 1977 5. Ing. Jaroslav aek,Csc:Výkonová elektronika eské Výsoké uení techniké V Praze 1980 5 I- CHƯƠNG 1 I.1. Mục tiêu, nhiệm vụ. - Mục tiêu giới thiệu chức năng nhiệm vụ, cấu tạo của các linh kiện ñiện tử công suất lớn sử dụng trong các thiết bị công nghiệp. - Nhiệm vụ của sinh viên khi học xong phải nắm ñược các kiến thức cơ bản về: o Chức năng, nhiệm vụ, cấu tạo của các linh kiện ñiện tử công suất lớn trong sử dụng trong các thiết bị công nghiệp. o Hiểu ñược ý nghĩa và ứng dụng của các linh kiện ñiện tử công suất lớn. I.2. Quy ñịnh hình thức học cho mỗi nội dung nhỏ Tuần học Nội dung giảng dạy Hình th ức học TL T.khảo Tuần 1 Chương I: Các linh kiện bán dẫn công suất ñiều khiển I.1.Thyristor I.2.Triắc I.3.Thyristor khoá ở cực ñiều khiển _ GTO (gate turn- off Thyristor) I.4.Tranritor công suất – BJT (Bipolar junetion tranzitor) I.5.Tranztor trường - MOSFET(Metal – oxide - semiconductor) I.6.Tranzitor có các cực cách li – IGBT (Insulatedgate Bipolar Tranzitor) I.7.Tổn hao công suất trên các linh kiện bán dẫn công suất I.8.Làm mát các linh kiện bán dẫn công suất Giảng 1,2,3,4,5 I.3. Các nội dung cụ thể A. Nội dung lý thuyết 6 Hình 1.2. ðặc tính Vôn-Ampe của Thyristor i A I v I G3 I G2 I G1 I dt Dòng dò U n g, max Chương 1 CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN I.1 THYRISTOR Thyristor là phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn p-n-p-n, tạo ra ba tiếp giáp p-n: J 1, J 2, J 3. Thyristor có ba cực Anode (A), Cathode (K), cực ñiều khiển (G – Gate) như ñược biểu diễn trên hình 1.1. I.1.1 ðặc tính Vôn-Ampe của Thyristor ðặc tính Vôn-Ampe của một Thyristor gồm hai phần (hình 1.2). Phần thứ nhất nằm trong góc phần tư thứ I là ñặc tính thuận tương ứng với trường hợp ñiện áp U AK > 0; phần thứ hai nằm trong góc phần tư thứ III, gọi là ñặc tính ngược, tương ứng với trường hợp: U AK < 0. a) Trường hợp dòng ñiện vào cực ñiều khiển bằng không (I G = 0) Khi dòng vào cực ñiều khiển của Thyristor bằng 0 hay khi hở mạch cực ñiều khiển Thyristor sẽ cản trở dòng ñiện ứng với cả hai trường hợp phân cực ñiện áp giữa Anode-Cathode. Khi ñiện áp U AK < 0, theo cấu tạo bán dẫn của Thyristor, hai tiếp giáp J 1 , J 3 ñều phân cực ngược, lớp J 2 phân cực thuận, như vậy Thyristor sẽ giống như hai diode mắc nối tiếp bị phân cực ngược. Qua Thyristor sẽ chỉ có một dòng ñiện rất nhỏ chạy qua, gọi là dòng rò. Khi U AK tăng ñạt ñến một giá trị ñiện áp lớn nhất U ng.max sẽ xảy ra hiện tượng Thyristor bị ñánh thủng, dòng ñiện có thể tăng lên rất lớn. Giống như ở ñoạn ñặc tính ngược của diode, lúc này nếu có giảm ñiện áp U AK xuống dưới mức U ng.max thì dòng ñiện cũng không giảm ñược về mức dòng rò. Thyristor ñã bị hỏng. Khi tăng ñiện áp Anode-Cathode theo chiều thuận, U AK > 0, lúc ñầu cũng chỉ có một dòng ñiện rất nhỏ chạy qua, gọi là dòng rò. ðiện trở tương ñương mạch Anode-Cathode vẫn có giá trị rất lớn. Khi ñó tiếp giáp J 1 , J 3 phân cực thuận, J 2 phân cực ngược. Cho ñến khi U AK tăng ñạt ñến giá trị ñiện áp thuận lớn nhất U th.max , sẽ Hình 1.1. Thyristor Cấu trúc bán dẫn; Ký hiệu; Hình ảnh thực tế n p n - p GK A K J 3 J 1 J 2 n V A K G a) b) 7 xảy ra hiện tượng ñiện trở tương ñương mạch Anode-Cathode ñột ngột giảm, dòng ñiện chạy qua Thyristor sẽ chỉ bị giới hạn bởi ñiện trở mạch ngoài. Nếu khi ñó dòng qua Thyristor lớn hơn một mức dòng tối thiểu, gọi là dòng duy trì I dt , thì khi ñó Thyristor sẽ dẫn dòng trên ñường ñặc tính thuận. ðoạn ñặc tính thuận ñược ñặc trưng bởi tính chất dẫn dòng và phụ thuộc vào giá trị của phụ tải nhưng ñiện áp rơi trên Anode-Cathode nhỏ và hầu như không phụ thuộc vào giá trị của dòng ñiện. b) Trường hợp có dòng ñiện vào cực ñiều khiển (I G > 0) Nếu có dòng ñiều khiển ñưa vào giữa cực ñiều khiển (G) và Cathode, quá trình chuyển ñiểm làm việc trên ñường ñặc tính thuận sẽ xảy ra sớm hơn, có U th < U th.max . ðiều này ñược mô tả trên hình 1.2 bằng những ñường nét ñứt, ứng với giá trị dòng ñiều khiển khác nhau I G1 , I G2 , I G3 , Nói chung, nếu dòng ñiều khiển lớn hơn thì ñiểm chuyển ñặc tính làm việc sẽ xảy ra với U AK nhỏ hơn. Trong thực tế ñối với mỗi loại Thyristor sẽ ñược chế tạo bởi một dòng ñiều khiển ñịnh mức I ñk ñm . I.1.2 Mở - khoá Thyristor Thyristor chỉ cho phép dòng chạy qua theo một chiều, từ Anode ñến Cathode, và không ñược chạy theo chiều ngược lại. ðiều kiện ñể Thyristor có thể dẫn dòng, ngoài ñiều kiện phải có ñiện áp U AK > 0 còn phải thỏa mãn ñiều kiện là ñiện áp ñiều khiển dương. Do ñó Thyristor ñược coi là phần tử bán dẫn có ñiều khiển. a) Mở Thyristor Khi ñược phân cực thuận, U AK > 0, Thyristor có thể mở bằng hai cách. Thứ nhất, có thể tăng ñiện áp Anode-Cathode cho ñến khi ñạt ñến giá trị ñiện áp thuận lớn nhất, U th.max , ñiện trở tương ñương trong mạch Anode-Cathode sẽ giảm ñột ngột và dòng qua Thyristor sẽ hoàn toàn do mạch ngoài xác ñịnh. Phương pháp này trên thực tế không ñược áp dụng do nguyên nhân mở không mong muốn. Phương pháp thứ hai, phương pháp ñược áp dụng thực tế, là ñưa một xung dòng ñiện có giá trị nhất ñịnh vào giữa cực ñiều khiển và Cathode. Xung dòng ñiện ñiều khiển sẽ chuyển trạng thái của Thyristor từ trở kháng cao sang trở kháng thấp ở mức ñiện áp Anode-Cathode nhỏ. Khi ñó nếu dòng qua Anode-Cathode lớn hơn một giá trị nhất ñịnh, gọi là dòng duy trì (I dt ) thì Thyristor sẽ tiếp tục ở trong trạng thái mở dẫn dòng mà không cần ñến sự tồn tại của xung dòng ñiểu khiển. ðiều này nghĩa là có thể ñiều khiển mở các Thyristor bằng các xung dòng có ñộ rộng xung nhất ñịnh, do ñó công suất của mạch ñiều khiển có thể là rất nhỏ, so với công suất của mạch lực mà Thyristor là một phần tử ñóng cắt, khống chế dòng ñiện. b) Khoá Thyristor Một Thyristor ñang dẫn dòng sẽ trở về trạng thái khóa (ñiện trở tương ñương mạch Anode-Cathode tăng cao) nếu dòng ñiện giảm về không. Tuy nhiên ñể 8 Thyristor vẫn ở trạng thái khóa, với trở kháng cao, khi ñiện áp Anode-Cathode lại dương ( 0 AK U > ), cần phải có một thời gian nhất ñịnh ñể các lớp tiếp giáp phục hồi hoàn toàn tính chất cản trở dòng ñiện của Thyristor. Khi Thyristor dẫn dòng theo chiều thuận, hai lớp tiếp giáp J 1 , J 3 phân cực thuận, các ñiện tích ñi qua hai lớp này dễ dàng và lấp ñầy tiếp giáp J 2 ñang bị phân cực ngược. Vì vậy mà dòng ñiện có thể chảy qua ba lớp tiếp giáp J 1 , J 2 , J 3 . ðể khóa Thyristor lại cần giảm dòng Anode-Cathode về không bằng cách hoặc là ñổi chiều dòng ñiện hoặc áp một ñiện áp ngược lên giữa Anode và Cathode của Thyristor. Sau khi dòng về bằng không phải ñặt một ñiện áp ngược lên Anode-Cathode ( 0 AK U < ) trong một khoảng thời gian tối thiểu, gọi là thời gian khóa (ký hiệu là: r t ), lúc này Thyristor sẽ khóa. Trong thời gian phục hồi có một dòng ñiện ngược chạy giữa Cathode và Anode. Dòng ñiện ngược này di chuyển các ñiện tích ra khỏi tiếp giáp J 2 và nạp ñiện cho tụ ñiện tương ñương của hai tiếp giáp J 1 , J 3 ñược phục hồi. Thời gian phục hồi phụ thuộc vào lượng ñiện tích cần ñược di chuyển ra ngoài cấu trúc bán dẫn của Thyristor và nạp ñiện cho tiếp giáp J 1 , J 3 ñến ñiện áp ngược tại thời ñiểm ñó. Thời gian phục hồi là một trong những thông số quan trọng của Thyristor. Thời gian phục hồi xác ñịnh dải tần số làm việc của Thyristor. Thời gian phục hồi r t có giá trị cỡ 5 ÷ 10µs ñối với các Thyristor tần số cao và cỡ 50 ÷ 200µs ñối với các Thyristor tần số thấp. I.1.3 Các yêu cầu ñối với tín hiệu ñiều khiển Thyristor Quan hệ giữa ñiện áp trên cực ñiều khiển và Cathode với dòng ñi vào cực ñiều khiển xác ñịnh các yêu cầu ñối với tín hiệu ñiều khiển Thyristor. Với cùng một loại Thyristor nhà sản xuất sẽ cung cấp một họ ñặc tính ñiều khiển (ví dụ như hình 1.3) trên ñó có thể thấy ñược các ñặc tính giới hạn về ñiện áp và dòng ñiện nhỏ nhất ứng với một nhiệt ñộ môi trường nhất ñịnh mà tín hiệu ñiều khiển phải ñảm bảo ñể chắc chắn mở ñược một Thyristor. Dòng ñiều khiển ñi qua tiếp giáp p-n giữa cực ñiều khiển và Cathode cũng làm phát nóng tiếp giáp này. Vì vậy tín hiệu ñiều khiển cũng phải bị hạn chế về công suất. Công suất giới hạn của tín hiệu ñiều khiển phụ thuộc vào ñộ rộng của Hình 1.3. Yêu cầu ñối với xung ñiểu khiển của Thyristor Giới hạn dòng nhỏ nhất Giới hạn công suất xung Vùng mở chắc chắn 0,01ms 0,1ms Giới hạn ñiện áp nhỏ nhất G 0 0 0 C -10 0 C U GK 9 xung ñiều khiển. Tín hiệu ñiều khiển là một xung có ñộ rộng càng ngắn thì công suất cho phép có thể càng lớn. Sơ ñồ tiêu biểu của một mạch khuếch ñại xung ñiều khiển Thyristor ñược cho trên hình 1.4. Khóa Transistor T ñược ñiều khiển bởi một xung có ñộ rộng nhất ñịnh, ñóng cắt ñiện áp phía sơ cấp biến áp xung. Xung ñiều khiển ñưa ñến cực ñiều khiển của Thyristor ở phía bên cuộn thứ cấp. Như vậy mạch lực ñược cách ly hoàn toàn với mạch ñiều khiển bởi biến áp xung. ðiện trở R hạn chế dòng qua Transistor và xác ñịnh nội trở của nguồn tín hiệu ñiều khiển. Diode D 1 ngắn mạch cuộn sơ cấp biến áp xung khi Transistor T khóa lại ñể chống quá áp trên T. Diode D 2 ngăn xung âm vào cực ñiều khiển. Diode D 3 mắc song song với cực ñiều khiển và có thể song song với tụ C có tác dụng giảm quá áp trên tiếp giáp G-K khi Thyristor bị phân cực ngược. I.1.4 Các thông số cơ bản của Thyristor Các thông số cơ bản là các thông số dựa vào ñó ta có thể lựa chọn một Thyristor cho một ứng dụng cụ thể nào ñó. 1/- Giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua Thyristor, I v ðây là giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua Thyristor với ñiều kiện nhiệt ñộ của cấu trúc tinh thể bán dẫn của Thyristor không vượt quá một giá trị cho phép. Trong thực tế dòng ñiện cho phép chạy qua Thyristor còn phụ thuộc vào các ñiều kiện làm mát và nhiệt ñộ môi trường. Thyristor có thể ñược gắn lên các bộ tản nhiệt tiêu chuẩn và làm mát tự nhiên. Ngoài ra, Thyristor có thể phải ñược làm mát cưỡng bức nhờ quạt gió hoặc dùng nước ñể tải nhiệt lượng toả ra nhanh hơn. Vấn ñề làm mát van bán dẫn sẽ ñược ñề cập ñến ở phần sau, ta có thể lựa chọn dòng ñiện theo các phương án sau:  Làm mát tự nhiên: dòng sử dụng cho phép ñến một phần ba dòng I v .  Làm mát cưỡng bức bằng quạt gió: dòng sử dụng bằng hai phần ba dòng I v .  Làm mát cưỡng bức bằng nước: có thể sử dụng 100% dòng I v . 2/- ðiện áp ngược cho phép lớn nhất, U ng.max ðây là giá trị ñiện áp ngược lớn nhất cho phép ñặt lên Thyristor. Tại bất kỳ thời ñiểm nào ñiện áp giữa Anode-Cathode AK U luôn nhỏ hơn. ðể ñảm bảo một ñộ Hình 1.4. Sơ ñồ tiêu biểu mạch khuếch ñ ại xung ñiều khiển tiristo * * BAX G K D 3 u ñkT D 1 D 2 R B Tr 2 C W 1 W 2 +U n on off 10 dự trữ nhất ñịnh về ñiện áp, nghĩa là phải ñược chọn ít nhất là bằng 1,2 ñến 1,5 lần giá trị biên ñộ lớn nhất của ñiện áp trên sơ ñồ ñó. 3/- Thời gian phục hồi tính chất khóa của Thyristor, t r ( µ s) ðây là thời gian tối thiểu phải ñặt ñiện áp âm lên giữa Anode-Cathode của Thyristor sau khi dòng Anode-Cathode ñã về bằng không trước khi lại có thể có ñiện áp dương mà Thyristor vẫn khóa. Thời gian phục hồi t r là một thông số rất quan trọng của Thyristor, nhất là trong các bộ nghịch lưu ñộc lập, trong ñó phải luôn ñảm bảo rằng thời gian dành cho quá trình khóa phải bằng 1,5 ñến 2 lần t r . 4/- Tốc ñộ tăng ñiện áp cho phép, dU dt (V/ µ s) Thyristor ñược sử dụng như một phần tử có ñiều khiển, tức Thyristro ñược phân cực thuận (U AK > 0) và có tín hiệu ñiều khiển thì nó mới cho phép dòng ñiện chạy qua. Nhưng khi Thyristor ñược phân cực thuận chưa có U ñk thì phần lớn ñiện áp rơi trên lớp tiếp giáp J 2 như ñược chỉ ra trên hình 1.5. Lớp tiếp giáp J 2 bị phân cực ngược nên ñộ dày của nó nở ra, tạo ra vùng không gian nghèo ñiện tích, cản trở dòng ñiện chạy qua. Vùng không gian này có thể coi như một tụ ñiện có ñiện dung 2 J C . Khi có ñiện áp biến thiên với tốc ñộ lớn, dòng ñiện của tụ ñiện có giá trị ñáng kể, ñóng vai trò như dòng ñiều khiển. Kết quả là Thyristor có thể mở ra khi chưa có tín hiệu ñiều khiển vào cực ñiều khiển G. Tốc ñộ tăng ñiện áp là một thông số ñể phân biệt giữa Thyristor tần số thấp với các Thyristor tần số cao. Ở Thyristor tần số thấp, dU/dt vào khoảng 50 ñến 200 v/µs; với các Thyristor tần số cao dU/dt có thể ñạt 500 ñến 2000 V/µs. 5/- Tốc ñộ tăng dòng cho phép, dI dt (A. µ s) Khi Thyristor bắt ñầu mở, không phải mọi ñiểm trên tiết diện tinh thể bán dẫn của nó ñều dẫn dòng ñồng ñều. Dòng ñiện sẽ chạy qua bắt ñầu ở một số ñiểm, gần với cực ñiều khiển nhất, sau ñó sẽ lan toả dần sang các ñiểm khác trên toàn bộ tiết diện. Nếu tốc ñộ tăng dòng quá lớn có thể dẫn ñến mật ñộ dòng ñiện ở các ñiểm dẫn ban ñầu quá lớn, sự phát nhiệt cục bộ quá mãnh liệt có thể dẫn ñến hỏng cục bộ, từ ñó dẫn ñến hỏng toàn bộ tiết diện tinh thể bán dẫn. Tốc ñộ tăng dòng cũng phân biệt Thyristor tần số thấp, có dI/dt cỡ 50 ÷ 100 A/µs, với các Thyristor tần số cao với dI/dt cỡ 500 ÷ 2000 A/µs. Trong các ứng n p n - p GK A K C J2 J 3 J 1 J 2 i=C J2 (du/dt) n Hình 1.5. Hiệu ứng dU/dt tác dụng như dòng ñiều khiển [...]... BC t i C (t) UB2 C R B i B (t) u B (t) iB(t) IB1(t) B U B1 t U B2 E C BE (a ) uCE(t) IB2(t) +Un Hình 1.12 Quá trình đóng-cắt một BJT a/- Sơ đồ b/- Dạng sóng dòng, áp t Un-IC,bh.Rt IC,bh iC(t) (b) t (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Ch ủ ủúng c t c a Transistor ph thu c ch y u vo cỏc t ký sinh gi a cỏc ti p giỏp B-E v B-C, CBE v CBC Ta phõn tớch quỏ trỡnh ủúng c t c a m t Transistor qua s ủ khoỏ trờn... Theo ủ th hỡnh 1.12, trong kho ng th i gian (1), BJT ủang trong ch ủ khoỏ v i ủi n ỏp ng c U B ủ t lờn ti p giỏp B-E Quỏ trỡnh m BJT b t ủ u khi 2 tớn hi u ủi u khi n nh y t U B lờn m c U B Trong kho ng (2), t ủ u vo, giỏ tr 2 1 tng ủng b ng Cin = C BE + C BC , n p ủi n t ủi n ỏp U B ủ n U B Khi U BE cũn 2 1 nh hn khụng, cha cú hi n t ng gỡ x y ra ủ i v i I C v U CE T Cin ch n p ủ n giỏ tr ng ng m U... giỏp B-E, c 0,6 ữ 0,7V, b ng ủi n ỏp ri trờn diode theo chi u thu n, thỡ quỏ trỡnh n p k t thỳc Dũng ủi n v ủi n ỏp trờn BJT ch b t ủ u thay ủ i khi U BE giỏ tr khụng ủ u giai ủo n (3) Kho ng th i gian (2) g i l th i gian tr khi m , td ( on ) c a BJT 16 Trong kho ng (3), cỏc ủi n t xu t phỏt t Emitter thõm nh p vo vựng Base, v t qua ti p giỏp B-C lm xu t hi n dũng Collector Cỏc ủi n t thoỏt ra kh i Collector... d n c a MOSFET kờnh d n ki u p cng tng t nhng cỏc l p bỏn d n s cú ki u d n ủi n ng c l i Tuy nhiờn ủa s cỏc MOSFET cụng su t l lo i cú kờnh d n ki u n Trờn Hỡnh 1.17 mụ t s t o thnh kờnh V ùng nghèo điện tích n- a) n n p n n p n b) Kênh dẫn d n trong c u trỳc bỏn d n c a MOSFET Trong ch ủ lm vi c bỡnh th ng uDS > 0 Gi s nn ủi n ỏp gi a c c ủi u khi n v c c g c b ng khụng, uDS = 0, khi ủú kờnh d n... bu c ph i tho hi p So v i MOSFET, IGBT cú th i gian m tng ủng nhng th i gian khúa di hn, c 1 ủ n 5 às Cực điều khiển Cực gốc SiO2 n+ n+ p j1 Vùng thân j2 n- Vùng Base j3 n + Lớp đệm p + Lớp phát sinh điện tích Cực máng Hỡnh 1.28 C u trỳc bỏn d n c a m t IGBT c c nhanh (Punch Through IGBT) Th i gian khúa c a IGBT cú th rỳt ng n n u thờm vo m t l p ủ m n+ nh trong c u trỳc Punch Through IGBT nh minh... nh tỏc d ng ủ i v i c u trỳc c a Thyristor Tuy nhiờn kh nng ch u ủ ng t c ủ tng ỏp IGBT l n hn nhi u so v i cỏc ph n t bỏn d n cụng su t khỏc IC ICM Thời gian đóng cắt dV CE dt Giới hạn do tốc độ tăng điện áp IC ICM 1000às 10-5s 2000às -4 10 s 3000às DC VCE VCE Hỡnh 1.29 Vựng lm vi c an ton c a IGBT: a) Khi ủi n ỏp ủi u khi n dng; b) Khi ủi n ỏp ủi u khi n õm Giỏ tr l n nh t c a dũng Collector ICM ủ . thuật Công Nghiệp Thái nguyên 1998 2.Võ Quang Lạp: Điện tử công suất và ứng dụng Trờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái nguyên 2002 3.Võ Minh Chính Phạm Quốc Hải Trần trọng Minh: Điện tử công. cấu tạo của các linh kiện ñiện tử công suất lớn trong sử dụng trong các thiết bị công nghiệp. o Hiểu ñược ý nghĩa và ứng dụng của các linh kiện ñiện tử công suất lớn. I.2. Quy ñịnh hình. IGBT (Insulatedgate Bipolar Tranzitor) I.7.Tổn hao công suất trên các linh kiện bán dẫn công suất I.8.Làm mát các linh kiện bán dẫn công suất Giảng 1,2,3,4,5 I.3. Các nội dung cụ thể