http://www.ebook.edu.vn - 1 - PhÇn lý thuyÕt ( 40 c©u) 1. Trình bày về sự phân cực của mặt ghép P-N. Khi chuyển tiếp P-N có điện áp đặt vào nó sẽ mất trạng thái cân bằng.Tùy theo cực tính đặt vào miền P, N mà ta có phân cực thuận hay phân cực ngược. a.Phân cực thuận: Đặt vào lớp chuyển tiếp P-N một điện trường sao cho miền bán dẫn P được nối nới cực dương, miền bán dẫn N được nối với cực âm. Khi đó điện trường tiếp xúc và đi ện trường ngoài E ngược chiều nhau ( thông thường E>E tx ), dòng điện i chảy rất dễ dàng trong mạch. Trong trường hợp này, điện trường tổng hợp có 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. Vậy sự phân cực thuận hạ thấp barie điện thế. b.Phân cực ngược: Đặt vào chuyển tiếp P-N một điện trường ngoài sao cho miền bán dẫn P được nối với cực âm của nguồn, miền bán dẫn N được nối với cực dương P N + E E tx R i P N + - E E tx R i http://www.ebook.edu.vn - 2 - của nguồn. Khi đó ta nói chuyển tiếp P-N phân cực ngược. Điện trường ngoài E tác động cùng chiều với điện trường nội E tx . Điện trường tổng hợp cản trở sự di chuyển của các điện tích đa số. Các điện tử của miền N chạy thẳng về phía cực dương của nguồn E, khiến cho điện thế miền N đã cao (so với vùng P) lại càng cao hơn. Vùng chuyển tiếp, cũng là vùng cách điện lại càng rộng ra. Không có dòng điện nào chảy qua mặt ghép P-N. 2. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña ®ièt. CÊu tróc vµ ký hiÖu Điốt gồm 2 điện cực, điện cực được nối với bán dẫn loại P được gọi là anốt (A), điện cực được nối với miền N được gọi là katốt (K). Dòng điện chảy qua điốt làm điốt nóng lên, chủ yếu tại vùng chuyển tiếp, Đối với điốt loại Si, nhiệt độ mặt ghép T j cho phép là 200°C.Vượt quá nhiệt độ này điốt có thể bị phá hỏng. Để làm mát điốt, người ta thường dùng cánh tản nhiệt được quạt mát với tốc độ gió 10m/s, hoặc cho nước hay dầu biến thế chảy qua cánh tản nhiệt với tốc độ lớn hay nhỏ tùy theo dòng điện. Đặc tính vôn-ampe của điốt Gồm 2 nhánh: nhánh thuận (1) và nhánh ngược (2). Dưới điện áp U>0, điốt phân cực thuận, barie điện thế giảm xuống gần bằng 0. Khi tăng U, lúc đầu dòng tăng từ từ, sau khi U lớn hơn 0, đến khi điện áp thuận có giá trị cỡ khoảng 0.7V đối với Si và khoảng 0.3V với Ge. Khi điện áp thuận vượt quá giá trị này thì dòng thuận tăng một cách đáng kể, đường đặc tính có dạng hàm m ũ. Khi điện áp U<0, điốt bị phân cực ngược. Khi tăng |U|, dòng điện ngược cũng tăng từ từ đến khi |U|>0.1V, dòng điện ngược dừng lại ở giá trị vài chục mA. Dòng điện này sẽ phá hỏng điốt, vì vậy để bảo vệ điốt người ta chỉ cho chúng làm việc dưới điện áp U=(0.7 ÷0.8V)Uz. 3. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu,®Æc tÝnh V-A cña Transitor l−ìng cùc. N P J A K A K http://www.ebook.edu.vn - 3 - Transito lưỡng cực là một linh kiện bán dẫn gồm các miền bán dẫn tạp chất P,N xen kẽ nhau. Tùy theo trình tự của miền P và N ta có 2 loại cấu trúc điển hình là PNP hoặc NPN, dùng để đóng, cắt dòng điện một chiều có cường độ tương đối lớn. Hệ số khuyếch đại dòng, kí hiệu là β=10÷100. Điện áp V be ≈1V, V cesat =(1÷1.5)V. Công suất tổn thất trong transito, khi làm việc với tải xác định, nhỏ hơn nhiều lần so với công suất tổn thất khi transito chuyển trạng thái (chuyển từ trạng thái cắt sang trạng thái đóng và ngược lại). Tích của công suất chuyển trạng thái p c , với thời gian chuyển trạng thái t c là năng lượng tổn thất trong một lần chuyển trạng thái. Năng lượng tổn thất tỉ lệ thuận với tần số hoạt động của transito (nhiệt độ bên trong của transito không được vượt quá 200°C). Để giảm nhỏ năng lượng tổn thất do transito chuyển trạng thái gây nên, người ta thường dùng các mạch trợ giúp, tức là bắt buộc transito làm việc trong điều kiện : f > 5kHz hoặc V ceo ≥ 60V, I c > 5A. 4. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña Transitor MOS c«ng suÊt. C B N N P E I c I b I e V ce V be V ce.sat I b2 I b1 I b2 >I b1 I b =0 V ce I c http://www.ebook.edu.vn - 4 - Transito MOS gồm có 3 cực : • D (drain) : là cực máng.Các điện tích đa số (điện tử trong thanh n và lỗ trống thanh p) từ thanh bán dẫn chảy ra mạng • S (source) : là cực nguồn.Các điện tích đa số từ cực nguồn chảy vào thanh bán dẫn. • G (gate) : là cực cổng. Cực điều khiển. Khác với các transito lưỡng cực điều khiển bằng dòng bazơ, transito MOS được đ iều khiển bằng điện áp đặt lên cực cổng. Transito MOS tác động rất nhanh, có thể đóng, mở với tần số trên 100kHz. Khi transito MOS dẫn dòng thì điện trở của nó khoảng 0.1Ω đối với MOS-100V và khoảng 1Ω đối với MOS-500V. Đặc tính V-A : Bình thường không có dòng điện qua kênh (I D =0), điện trở giữa D và S rất lớn. Khi cấp nguồn điện V DS >0, dòng trên cực máng I D tăng dần. Khi V DS đạt tới giá trị bão hòa I DSbh . 5. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña tiristo. Cấu trúc và ký hiệu Tiristo là một thiết bị gồm 4 lớp bán dẫn P 1 , N 1 , P 2 , N 2 đặt xen kẽ nhau tạo thành.Giữa các lớp bán dẫn này hình thành các chuyển tiếp lần lượt là J 1, J 2, J 3 . Tiristo gồm 3 cực : anốt (A) nối với phần bán dẫn P 1 , katốt (K) nối với phần bán dẫn N 2 , cực điều khiển G nối với phần bán dẫn P 2 . + G V GS =9V V GS I D S D + I D V D S 7.5V 4.5V 3.0V I D 6V http://www.ebook.edu.vn - 5 - Đặc tính V-A của tiristo gồm 4 đoạn Đoạn 1 : ứng với trạng thái khóa của tiristo, chỉ có dòng điện rò chảy qua tiristo. Khi tăng U đến U ch (điện áp chuyển trạng thái), bắt đầu quá trình tăng nhanh chóng của dòng điện, tiristo chuyển sang trạng thái mở. Đoạn 2 : ứng với giai đoạn phân cực thuận của J 2 . Trong giai đoạn này mỗi một lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với một lượng giảm lớn của điện áp đặt trên tiristo. Đoạn 2 còn được gọi là đoạn điện trở âm. Đoạn 3 : ứng với trạng thái mở của tiristo. Lúc này cả 3 mặt ghép đã trở thành dẫn điện. Dòng điện chảy qua tiristo chỉ còn bị h ạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện áp rơi trên tiristo rất nhỏ, khoảng 1V. Tiristo được giữ ở trạng thái mở chừng nào i còn lớn hơn dòng duy trì I H . P1 N1 P2 N2 J 1 J 2 J 3 A G K A K i 3 2 1 4 U C U I H U z 0 http://www.ebook.edu.vn - 6 - Đoạn 4 : ứng với trạng thái tiristo bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng điện ngược rất nhỏ, khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đến U z dòng điện ngược tăng lên mãnh liệt, măt ghép bị chọc thủng, tiristo bị hỏng. 6. Tr×nh bµy vÒ qu¸ tr×nh më cho dßng ch¶y qua cña Tiristo. Khi cho 1 xung điện áp dương U g tác động vào cực G (dương so với K),các điện tử từ N 2 chạy sang P 2 . Đến đây, một số ít trong chúng chảy vào nguồn U g hình thành dòng điều khiển I g chảy theo mạch G-J 3 -K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J 2 , lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên, bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên những điện tử tự so mới. Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện ngày càng ngiều điện tử chảy vào N 1 , qua P 1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J 2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ 1 điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1cm/100μs. Điện trở thuận của tiristo khoảng 100kΩ khi còn ở trạng thái khóa, trở thành khoảng 0.01Ω khi tiristo mở cho dòng chảy qua. Hình vẽ trên là một biện pháp mở tiristo đơn giản. Khi ấn vào K 1 , nếu I g ≥ I gst thì T mở. Thường lấy I g = (1.1÷1.2) I gst , I gst là giá trị dòng điện điều khiển ghi trong sổ tay tra cứu tiristo. Khi đặt tiristo dưới điện áp U AK > 0 tiristo ở tình trạng sẵn sàng mở cho dòng chảy qua, nhưng nó còn đợi lệnh - tín hiệu I g ở cực điều khiển. 7. Tr×nh bµy vÒ qu¸ tr×nh kho¸ kh«ng cho dßng ch¶y qua cña Tiristo. Để khóa tiristo có 2 cách : + Giảm dòng điện làm việc xuống dưới giá trị dòng duy trì I H . K 1 R t E R 1 R 2 http://www.ebook.edu.vn - 7 - + t mt in ỏp ngc lờn tiristo (l bin phỏp thng dựng). Khi t in ỏp ngc lờn tiristo U AK < 0, hai mt ghộp J 1 v J 3 b phõn cc ngc,J 2 bõy gi c phõn cc thun. Nhng in t, trc thi im o tớnh cc U AK , ang cú mt ti P 1 , N 1 , P 2 bõy gi o chiu hnh trỡnh, to nờn dũng in ngc chy t katt v ant, v cc õm ca ngun in ỏp ngoi. Lỳc u ca quỏ trỡnh, t t 0 n t 1 , dũng in ngc khỏ ln, sau ú J 1 ri J 3 tr nờn cỏch in. Cũn li 1 ớt in t b gi li gia 2 mt ghộp J 1 v J 3 , hin tng khuych tỏn s lm chỳng ớt dn i cho n ht v J 2 khụi phc li tớnh cht ca mt ghộp iu khin. Thi gian khúa t off tớnh t khi bt u xut hin dũng in ngc t 0 cho n khi dũng in ngc bng 0. y l khong thi gian m ngay sau ú nu t in ỏp thun lờn tiristo, tiristo cng khụng m. t off kộo di khong vi chc s. Cụng thc khúa tiristo : Tiristo m + U AK < 0 Tiristo khúa. 8. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ khi tải là R. S chnh lu it mt pha na chu k v c tớnh lm vic khi ti l R nh hỡnh v Trong khong 0< < ,in ỏp u 2 dng ,tớch cc dng ti im A.it D m cho dũng chy qua. Nu xem in ỏp ri trờn it U d =0, ta cú: u 2 =R.i= 2 U2sin i = R U 22 sin Trong khong 2< < ,u 2 õm,tớnh cc õm ti im A. it D b khúa i = 0, U D = 0 it D phi chu in ỏp ngc vi giỏ tr cc i U= 2 U 2 ,tr trung bỡnh ca in ỏp chnh lu bng: U 2 = 0 2 2 1 U2sin d. = 22U =0,45U 2 u d R D http://www.ebook.edu.vn - 8 - Tr trung bỡnh ca dũng ti : I d = R U R U d 2 2 = Tr hiu dng ca dũng th cp bin ỏp bng I = 2 I = R U 2 2 9. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ khi tải là R+ L. S chnh lu nh hỡnh sau Theo hỡnh cun cm sinh ra sut in ng t cm mi khi cú s bin thiờn ca dũng in dt di Le = Theo nh lut Om,cú th vit phng trỡnh ca mch in : Rieu = + 2 Hoc udtURi dt di L ==+ sin22. Di dng toỏn t Laplace vi iu kin i(0)=0 22 .22)(.)( + =+ p UpIRpIpL ))(( 1 . 22 )( 22 L R pp L U pI ++ = t L R bXRZRZXL =+==== ;cos;sin 22 Trờn hỡnh v ta thy trong khong 10 < < ,dũng I tng t t l do cun cm L sinh ra sut in ng t cm e cú chiu ngc li vi 2u ,cun cm L tớch ly nng lng ud Dr A B C ud ud id 2 http://www.ebook.edu.vn - 9 - Trong khong 21 << dũng i suy gim s.d. t cm e tỏc ng cựng chiu vi 2u ,cun cm L hon li nng lng.Vỡ th it D vn tip tc m cho dũng chy qua trong khong .2 < < khi m 02 <u Trong mt chu k nng lng cun L tớch ly c khi i tng va bng nng lng nú hon li khi i gim.Phng trỡnh udRi dt di L =+= Thc t i vi mch R+L thng dựng mt it hon nng lng D r u song song ngc vi mch ti,va bo v it va duy trỡ c dũng in ti trong na chu k õm Khi in th im B vt in th im C khong 0.7V thỡ D r m cho dũng ti i d chy qua,i d =i D .it D r lm ngn mch mch ti u d =0. it D ch cho dũng chy qua trong khong < < 0 .Trong khong 2<< dũng ti i d do cun L cung cp ,nú phúng nng lng tớch ly c vo mch LRD r .Nu dựng cun cm ln cú th duy trỡ c dũng i d trong ton chu k Kt lun -Dũng in ti chm sau u 2 mt gúc ,vi tg R L = -Khi khụng cú D r in ỏp chnh lu u d cú cha mt on mang giỏ tr õm. -Trong mt chu k,cun L tớch ly c bao nhiờu nng lng thỡ nú hon li by nhiờu . 10. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R. Viết biểu thức giải tích. 2L 2 u d i 21 u d i 22 u 22 u 21 0 0 2 2 A http://www.ebook.edu.vn - 10 - Ta cú s chnh lu: Theo s ta thy trong khong < < 0 ,u 21 dng, u 22 õm D 1 m cho dũng chy qua, D 2 b khúa. i d = sin 22 R U u d2 =u 22- u 21 = sin222 U Trong khong 2<< ,u 21 õm,u 22 dng ,D 2 m,D 1 khúa u d1 = sin222 U Tr trung bỡnh ca in ỏp chnh lu Ud= 2 22 U Tr trung bỡnh ca dũng ti Id= 2 22 U R Tr trung bỡnh ca dũng chy qua it I D = 2 Id Biu thc gii tớch u d = uaUd U += + 2cos 3 2 1 222 11. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R+L.Viết biểu thức giải tích. Ta cú s chnh lu nh hỡnh v Chc nng ca cun L l tớch ly nng lng khi dũng i d tng v hon li nng lng khi dũng i d gim Ta cú phng trỡnh mch in: ud= tU sin22 i d =I 0 X R e () + + + X R e XR U sinsin 22 22 i vi na chu k u tiờn < < 0 ,I 0 =0. D2 D1 id ud A B M ud E 1 2 [...]... it bng dũng ti: iD=id -Tr trung bỡnh ca dũng ti Id= Ud E R -Tr trung bỡnh ca dũng chy trong mi it ID= Biu thc gii tớch: ud= Id 3 3 6U 2 2 1 + cos 6 = Ud + ua 35 16 Trình bày phơng pháp lọc điện bằng tụ điện http://www.ebook.edu.vn - 14 - Ud D U ic C Uc iR B R 2 2Uc C A 0 1 2 2 3 Cung cp in ỏp ngun l u = 2U sin t Khi it D m cho dũng chy qua thỡ : i C =C i d uC dt R = 2U sin R = 2U C cos i... http://www.ebook.edu.vn - 15 - U U U=Q/C Ud T t 0 Biu thc chung ca t s nhp nhụ : 1 1 = 1 Kc m x 2 fCR m x fCR mx l s xung ca in ỏp u vo b lc trong mt chu k in ỏp ngun 17 Trình bày phơng pháp lọc điện bằng bộ lọc LC B lc LC c dựng cho thit b chnh lu cụng sut ln B lc ny cho phộp thnh phn mt chiu ca in ỏp chnh lu i qua v ngn chn thnh phn xoay chiu in ỏp u ra ca cỏc b chnh lu cú th L Ud C c trin khai... Id T phng trỡnh ca dũng ngn mch ic ta cú : cos cos( + ) = X I 2U c d 2 i vi trng hp ang xột, ud = 0 trong giai on trựng dn Vy do hin tng trựng dn nờn tr trung bỡnh ca in ỏp ti l Ud s nh hn trng hp lý tng Ud mt lng U U = X I c d http://www.ebook.edu.vn - 21 - 22 Trình bày sơ đồ chỉnh lu tiristo điều khiển cầu 1 pha khi tải là thuần trở u Hot ng : Khong 1 ữ + 1 +1 ữ 2+1 2 = 2 U 2 sin t Chiu dũng... http://www.ebook.edu.vn - 27 - Ti b Filt lc : in ỏp 1 chiu sau b chnh lu phi c lm phng, nu khụng s nh hng ti tớnh n nh ca h thng Trong cỏc h thng iu chnh pha cú th xut hin hin tng dao ng vi cỏc tn s thp Vỡ lý do ú hng s thi gian ca filt phi ln Hng s thi gian ln lm nh hng ti tớnh ng ca h thng, ch yu l nh hng ti tc phn ng lờn s thay i ti iu ú ũi hi chỳng ta phi chon filt lc mt cỏch phự hp, ch yu da vo kt... thit b ny ang c s dng rng rói Vic bo v qua nhit bờn trong tiristo phc tỏp v rt khú thc hin, trong thc t khụng s dng http://www.ebook.edu.vn - 29 - 29 Trình bày phơng pháp bảo vệ chống tốc độ tăng dòng điện cho các bộ biến đổi Trong nhng mch khụng cú cm khỏng v trong cỏc h thng xung cú tng dũng ln dựng tiristo thng ũi hi phi cú gii hn tng dũng di/dt khi m, bng cỏch a thờm cun khỏng vo mch Cun khỏng... Isat c tớnh nh sau : Isat = HsItb/Z Trong ú : Hs l cng t trng cn t c cm ng bóo hũa(A/m2) Itb l di trung bỡnh ca ng sc t http://www.ebook.edu.vn - 30 - 30 Trình bày phơng pháp bảo vệ chống tốc độ tăng điện áp quá mức cho các bộ biến đổi T C UNGM Rd R UNG 0.67UD M D t 0 B bo v quỏ ỏp RC mc song song vi cỏc tiristo ó gim rt nhiu tc tng in ỏp khi khúa v bo v tiristo khi tng in ỏp.Hỡnh v biu din mt phng... 31 - Hin tng tỏc ng tng h thng xy ra mch ti cú t cm nh chng li hin tng tỏc ng ny ta cú th s dng cỏc bin phỏp sau: - Gii hn tng dũng in - Cp in cho h thng bng in ỏp khụng bin dng - Lp rỏp mt cỏch hp lý, trỏnh dựng dõy dn quỏ di mch iu khin - Gim tng tr vo ca mch iu khin bng cỏch s dng nhng h thng phn t cú in tr vo khụng ln lm - S dng b n ỏp tt v riờng bit cho cỏc h thng iu khin 32 Trỡnh by phng phỏp . 10 < < ,dũng I tng t t l do cun cm L sinh ra sut in ng t cm e cú chiu ngc li vi 2u ,cun cm L tớch ly nng lng ud Dr A B C ud ud id 2 http://www.ebook.edu.vn - 9 - Trong khong 21 << . dũng chy qua trong khong .2 < < khi m 02 <u Trong mt chu k nng lng cun L tớch ly c khi i tng va bng nng lng nú hon li khi i gim.Phng trỡnh udRi dt di L =+= Thc t i vi. < < 0 .Trong khong 2<< dũng ti i d do cun L cung cp ,nú phúng nng lng tớch ly c vo mch LRD r .Nu dựng cun cm ln cú th duy trỡ c dũng i d trong ton chu k Kt lun -Dũng