I C = B Đặc tuyến ngừ ra C(VCE) ứng với B = const
b. Nguyờn lý hoạt động (hỡnh 3-62)
Hỡnh 3-62. Nguyờn lý hoạt động Trường hợp cực G để hở hay VG = OV
Khi cực G và VG = OV cú nghĩa là transistor T1 khụng cú phõn cực ở cực B nờn T1ngưng dẫn. Khi T1ngưng dẫn IB1 = 0, IC1 = 0 và T2cũng ngưng dẫn. Như vậy trường hợp này SCR khụng dẫn điện được, dũng điện qua SCR là IA = 0 và VAK
VCC.
Tuy nhiờn, khi tăng điện ỏp nguồn VCC lờn mức đủ lớn là điện ỏp VAK tăng theo đến điện thế ngập VBO (Beak over) thỡ điện ỏp VAK giảm xuống như diode và dũng điện IA tăng nhanh. Lỳc này SCR chuyển sang trạng thỏi dẫn điện, dũng điện ứng với lỳc điện ỏp VAK giảm nhanh gọi là dũng điện duy trỡ IH (Holding). Sau đú đặc tớnh của SCR giống như một diode nắn điện.
Trường hợp đúng khúa K: VG = VDC– IGRG, lỳc này SCR dễ chuyển sang trạng thai dẫn điện. Lỳc này transistor T1 được phõn cực ở cực B1 nờn dũng điện IG chớnh là IB1 làm T1dẫn điện, cho ra IC1chớnh là dũng điện IB2nờn lỳc đú I2dẫn điện, cho ra dũng điện IC2 lại cung cấp ngược lại cho T1 và IC2 = IB1.
Nhờ đú mà SCR sẽ tự duy trỡ trạng thỏi dẫn mà khụng cần cú dũng IGliờn tục. IC1 = IB2 ; IC2 = IB1
Theo nguyờn lý này dũng điện qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn dần và hai transistor chạy ở trạng thỏi bóo hũạ Khi đú điện ỏp VAKgiảm rất nhỏ (0,7V) và dũng điện qua SCR là:
Thực nghiệm cho thấy khi dũng điện cung cấp cho cực G càng lớn thỡ ỏp ngập càng nhỏ tức SCR càng dễ dẫn điện.
+ Trường hợp phõn cực ngược SCR.
Phõn cực ngược SCR là nối A vào cực õm, K vào cực dương của nguồn VCC. Trường hợp này giống như diode bị phõn cự ngược. SCR sẽ khụng dẫn điện mà chỉ cú dũng rỉ rất nhỏ đi quạ Khi tăng điện ỏp ngược lờn đủ lớn thỡ SCR sẽ bị đỏnh thủng và dũng điện qua theo chiều ngược. Điện ỏp ngược đủ để đỏnh thủng SCR là VBR. Thụng thường trị số VBR và VBO bằng nhau và ngược dấụ
c . Đặc tuyến
Hỡnh 3.63 .Đặc tuyến của SCR IG = 0 ; IG2 > IG1 > IG
d. Cỏc thụng số của SCR
Dũng điện thuận cực đại:
Đõy là trị số lớn nhất dũng điện qua SCR mà SCR cú thể chịu đựng liờn tục, quỏ trị số này SCR bị hư.:
Đõy là điện ỏp ngược lớn nhất cú thể đặt giữa A và K mà SCR chưa bị đỏnh thủng, nếu vượt qua trị số này SCR sẽ bị đỏnh thủng. Điện ỏp ngược cực đại của SCR thường khoảng 100 V đến 1000 V.
Dũng điện kớch cực tiểu: IGmin
Để SCR cú thể dẫn điện trong trường hợp điện ỏp VAKthấp thỡ phải cú dũng điện kớch vào cực G của SCR. Dũng IGmin là trị số dũng kớch nhỏ nhất đủ để điều khiển SCR dẫn điện và dũng IGmin cú trị số lớn hay nhỏ tựy thuộc cụng suất của SCR, nếu SCR cú cụng suất càng lớn thỡ IGmin phải càng lớn. Thụng thường IGmin từ 1mA đến vài chục mẠ
Thời gian mở SCR
Là thời gian cần thiết hay độ rộng của xung kớch để SCR cú thể chuyển từ trạng thỏi tắt sang trạng thỏi dẫn, thời gian mở khoảng vài micrụ giõỵ
Thời gian tắt
Là thời gian cần thiết phải đủ dài để SCR cú thể chuyển từ trạng thỏi dẫn sang trạng thỏi tắt, nếu khụng thỡ SCR sẽ dẫn điện trở lạị Thời gian tắt của SCR khoảng vài chục micrụ giõỵ
ẹ Ứng dụng của SCR
SCR cú rất nhiều chủng loại (cú tài liệu đó giới thiệu 42652 loại): SCR thường dựng, SCR cú tốc độ cao, SCR hai chiều, …. Loại và cỏc thụng số của SCR nhận biết được khi tra cứụ Khi dựng ta cú thể tra cứu, thay thế những loại tương đương với nhaụ SCR được ứng dụng nhiều trong những mạch điện tử: mạch bỏo động, mạch bảo vệ quỏ ỏp, bảo vệquỏ dũng, làm chuyển mạch khụng tiếp điểm, mạch điều khiển tốc độ quay của động cơ, mạch chỉnh lưu cú điểu khiển, điều khiển tự động trong cụng nghiệp,…
Hỡnh 3-64. Mạch điều khiển tốc độ động cơ.
Trong mạch điện động cơ M là động cơ vạn năng, loại động cơ cú thể dựng điện AC hay DC. Dũng điện qua động cơ là dũng điện ở bỏn kỡ dương và được thay đổi trị số bằng cỏch thay đổi gúc kớch của dũng IG.
Khi SCR chưa dẫn thỡ chưa cú dũng qua động cơ, bỏnkỡ dương dũng qua diode D,điện trở R1 và biến trở VR nạp vào tụ C. Điện ỏp cấp cho cực G lấy trờn tụ C và qua cầu phõn ỏp R2 - R3.
Giả sử điện ỏp đủ để kớch cho cực G là VG= 1 V và dũng điện kớch IGmin = 1 mA thỡ điện ỏp trờn tụ C phải khoảng 10 V. Tụ C nạp điện qua R1 và qua VR với hằng số thời gian là: T = (R1 + VR)C
Khi thay đổi trị số VR sẽ làm thay đổi thời gian nạp của tụ tức là thay đổi thời điểm cú dũng xung kớch IG sẽ làm thay đổi thời điểm dẫn điện của SCR tức là thay đổi dũng điện qua động cơvà làm cho tốc độ của động cơ thay đổị
Khi dũng AC cú bỏn kỡ õm thỡ diode D và SCR đều bị phõn cực nghịch nờn diode ngưng dẫn và SCR cũng chuyển sang trạng thỏi ngưng dẫn. (hỡnh 3-65)
Hỡnh 3-65. Dạng súng VM theo VA và xung kớch. Vớ dụ 2: (hỡnh 3-66)
Xột mạch như hỡnh 6.14. Điện ỏp vào là điện xoay chiều VAC, qua biến thế giảm ỏp, tại A cũng là điện xoay chiều VAcú cựng tần số với VAC. Giả sử bỏn kỡ đầu tại A là bỏn kỡ dương, SCR được phõn cực thuận, đang ở trạng thỏi sẳn sàng chờ đến khi cú xung kớch vào cực G thỡ SCR bắt đầu dẫn điện, cú dũng IAcấp cho tải Rt. Bỏn kỡ kế tiếp là bỏn kỡ õm, SCR phõn cực nghịch, SCR ngưng dẫn, khụng cú dũng cấp qua tảị Quỏ trỡnh được lặp lại ứng với cỏc bỏn kỡ sau. (hỡnh 3-67)
Hỡnh 3.67. Dạng súng điện ỏp ở ngừ ra VDC. 6.2. TRIAC
ạ Cấu tạo –kớ hiệu
TRIAC (Triode Alternative Current) là một linh kiện bỏn dẫn cú ba cực, bốn lớp, làviệc như 2 SCR mắc song song ngược chiều, cú thể dẫn điện theo hai chiềụ
TRIAC được gọi là cụng tắc bỏn dẫn xoay chiều ba cực (Triode AC SemiconductorSwitch). (hỡnh 3-68)
Hỡnh 3-68. Cấu tạo –kớ hiệu của TRIAC.
Đặc tuyến của TRIAC cú dạng như (hỡnh 3-69)
Hỡnh 3-69. Đặc tuyến của TRIAC. IG = 0; IG2 > IG1 > I
G
Bốn tổ hợp điện thế cú thể mở TRIAC cho dũng chảy qua:
2( ), ( )2( ), ( ) 2( ), ( ) B G B G
dũng điện chạy từ B2 sang B1
2( ), ( )2( ), ( ) 2( ), ( ) B G B G
dũng điện chạy từ B1 sang B2
TRIAC cú đặc tuyến Volt - Ampe gồm hai phần đối xứng nhau qua gốc 0, mỗi phần tương tự đặc tuyến thuận của SCR.
c. Ứng dụng
Hỡnh 3-70. Mạch điều khiển dũng qua tảị
Đõy là mạch điều khiển dũng điện qua tải dựng TRIAC, DIAC kết hợp với quang trở Cds để tỏc động theo ỏnh sỏng. Khi CdS được chiếu sỏng sẽ cú trị số điện trở nhỏ làm điện thế nạp được trờn tụ C thấp và DIAC khụng dẫn điện, TRIAC khụng được kớch nờn khụng cú dũng qua tảị Khi CdS bị che tối sẽ cú trị số điện trở lớn làm
điện thế trờn tụ C tăng đến mức đủ để DIAC dẫn điện và TRIAC được kớch dẫn điện cho dũng điện qua tải.
Tải ở đõy cú thể là cỏc loại đốn chiếu sỏng lối đi hay chiếu sỏng bảo vệ, khi trời tối thỡ đốn tự động sỏng, khi trời sỏng đốn tự động tắt.
Ta cú thể dựng TRIAC để điều chỉnh ỏnh sỏng, nhiệt độ lũ, chiều quay và tốc độ của động cơ,….
6.3. DIAC
ạ Cấutạo –kớ hiệu
Hỡnh 3-71. Cấu tạo (a), mạch tương đương với cấu tạo (b), (c).
DIAC (Diode Alternative Current) cú cấu tạo gồm 4 lớp PNPN, hai cực A1 và A2, cho dũng chảy qua theo hai chiều dưới tỏc động của điện ỏp đặt giữa hai cực A1 và A2.
DIAC được gọi là cụng tắc bỏn dẫn xoay chiều hai cực (Diode AC Semiconductor Switch).
Cấu tạo của DIAC tương đương bốn BJT mắc như hỡnh 3.59c.
Hỡnh 3-72. Kớ hiệu của DIAC.
b. Đặc tuyến
Khi A1 cú điện thế dương thỡ J1 và J3 phõn cực thuận J2 phõn cực ngược VCC cú giỏ trị nhỏ thỡ DIAC ở trạng thỏi ngưng dẫn (khúa). Nếu tăng VCC đủ lớn để VD = VBO thỡ DIAC chuyển sang trạng thỏi mở, dũng qua DIAC tăng nhanh, cú đặc tuyến như (hỡnh 3-73)
Hỡnh 6-73. Đặc tuyến của DIAC.
Khi A1 cú điện thế õm thỡ hiện tượng tương tự nhưng xuất hiện dũng điện cú chiều ngược lại, đặc tuyến như hỡnh 6.32.
VBO (Break over): điện thế ngập, dũng điện qua DIAC ở điểm VBO là dũng điện ngập IBỌ
Điện ỏp VBO cú trị số trong khoảng từ 20 V đến 40 V. Dũng tương ứng IBO cú trị trong khoảng từ vài chục microampe đến vài trăm microampẹ
Ta thường dựng DIAC trong mạch tạo xung kớch cổng TRIAC. c.Ứng dụng của TRIAC-DIAC
- Mạch đốn mờ AC
Mạch này được sử dụng làm cỏc đốn mờ trong gia đỡnh. DIAC hoạt động để đảm bảo khởi động TRIAC chớnh xỏc. (DIAC hoạt động như là chuyển mạch để cho dũng đi qua khi điện ỏp qua cỏc cực của DIAC đạt được trị điện ỏp đỏnh xuyờn. Một khi đạt được điện ỏp đỏnh xuyờn, DIAC giải phúng xung dũng). Tuy nhiờn, khi dũng đủ lớn đi qua điện trở và cỏc điện tớch tăng lờn trờn tụ để điện ỏp tăng vượt điện ỏp khởi động, DIAC đột ngột giải phúng cỏc điện tớch đi vào cực cổng của TRIAC. Lỳc này TRIAC dẫn và làm cho đốn sỏng. Sau khi tụ phúng điện đến dưới điện ỏp đỏnh xuyờn của DIAC, DIAC ngưng dẫn, làm cho TRIAC cũng ngưng dẫn và đốn tắt. Chu kỳ lại được lặp lạị Đốn lỳc này cú vẻ sỏng (hoặc sỏng mờ ở mức nào đú) vỡ cỏc chu kỳ dẫn / ngưng dẫn xảy ra rất nhanh. Độ sỏng của đốn được R2 điều khiển.
Điều khiển mụtơ AC
Mụtơ AC
Hỡnh 3-75: Mạch điều khiển mụtơ AC
Mạch này cú cấu trỳc gần giống với mạch đốn mờ, chỉ bổ sung thờm phần mạch R2C2. Tốc độ của mụtơ được điều chỉnh bằng chiết ỏp R1.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Cõu 1.1.Hóy lựa chọn phương ỏn đỳng để trả lời cỏc cõu hỏi dưới đõy bằng cỏch tụ đen vào ụ vuụng thớch hợp:
TT Nội dung cõu hỏi a b c d
3.1 Thế nào là chất bỏn dẫn?
ạLà chất cú khả năng dẫn điện. b.Là chất cú khả năng dẫn điện yếu c.Là chất khụng cú khả năng dẫn điện d. Là chất nằm giữa chất dẫn và cỏch điện.
3.2 Cỏc yếu tố nào ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của chất bỏn dẫn?
ạ Nhiệt độ mụi trường.
b.Độ tinh khiết của chất bỏn dẫn c. Cỏc nguồn năng lượng khỏc. . d. Tất cả cỏc yếu tố trờn. 3.3 Dũng điện trong bỏn dẫn P là gỡ? b.Là dũng cỏc điện tử tự dọ c. Là dũng cỏc lỗ trống. d.Là dũng cỏc ion õm. d. Là tất cả cỏc yếu tố trờn. 3.4 Dũng điện trong chất bỏn dẫn N là gỡ? ạ Dũng cỏc điện tử tự dọ b.Dũng cỏc lỗ trống. c. Dũng cỏc ion õm. d. Tất cả cỏc yếu tố trờn.
3.5 Linh kiện bỏn dẫn cú ưu điểm gỡ? ạ Nhỏ gọn.
b. Giảm cụng suất tiờu hao c. Giảm nhiễu nguồn d. Cỏc yếu tố trờn.
3.6 Linh kiện bỏn dẫn cú nhược điểm gỡ? ạ Điện ỏp ngược nhỏ.
b. Cú dũng rỉ ngược.
c. Cỏc thụng số kỹ thuật thay đổi theo nhiệt độ. d. Cỏc yếu tố trờn.
3.7 Điốt tiếp mặt cú đặc điểm gỡ? ạ Dũng điện chịu tải lớn. b. Điện ỏp đỏnh thủng lớn. c. Điện dung tiếp giỏp lớn. d. Tất cả cỏc yếu tố trờn.
3.8 Cỏc kớ hiệu sau ký hiệu nào của điốt tiếp mặt? ạ
b.
c. d 3.9 Điốt tiếp mặt dựng để làm gỡ? ạ Tỏch súng. b. Nắn điện. c. Ghim ỏp. d. Phỏt sỏng
3.10 Dũng điện chạy qua điốt cú chiều như thế nàỏ ạ Chiều tuỳ thớch.
b. Chiều từ Anode đến Catodẹ c. Chiều từ Catode đến Anodẹ d. Tất cả đều saị
3.11 Mạch nắn điện dựng điốt cú mấy loại dạng mạch? ạ Nắn điện một bỏn kỳ. b. Nắn điện hai bỏn kỳ. c. Nắn điện tăng ỏp. d. Tất cả cỏc loại trờn. 3.12 Điốt tỏch súng cú đặc điểm gỡ? ạ Dũng điện chịu tải rất nhỏ. b. Cụng suất chịu tải nhỏ. c. Điện dung kớ sinh nhỏ. d. Tất cả cỏc yếu tố trờn. 3.13 Điốt tỏch súng cú cụng dụng gỡ? ạ Nắn điện. b. Ghim ỏp. c. Tỏch súng tớn hiệu nhỏ. d. Phỏt sỏng.
3.14 Điốt Zener cú đặc điểm cấu tạo gỡ? ạ Giống điốt tiếp mặt.
b. Giống điốt tỏch súng. c. Cú tỷ lệ tạp chất caọ d. Cú diện tớch tiếp xỳc lớn.
3.15 Điốt zener cú tớnh chất gỡ khi được phõn cực thuận? ạ Dẫn điện như điốt thụng thường.
b. Khụng dẫn điện.
c. Cú thể dẫn hoặc khụng dẫn. d. Tất cả đều saị
3.16 Điốt zờne cú tớnh chất gỡ khi bị phõn cực ngược? ạ Khụng dẫn điện.
b. Khụng cho điện ỏp tăng hơn điện ỏp zờne c. Dẫn điện.
d. Cú thể dẫn hoặc khụng dẫn.
3.17 Điốt quang cú tớnh chất gỡ?
ạ Điện trởngược vụ cựng lớn khi bị che tốị b. Điện trở ngược giảm khi bị chiếu sỏng. c. Điện trở ngược luụn lớn ở mọi trường hợp. d. Cả a và b.
3.18 Điụt phỏt quang cú tớnh chất gỡ? ạ Giống như điốt nắn điện
b. Phỏt sỏng khi được phõn cực thuận. c. Phỏt sỏng khi được phõn cực ngược. d. Giống như điốt quang.
3.19 Điốt biến dung cú tớnh chất gỡ?
ạ Điện dung giảm khi được phõn cực thuận. b. Điện dung tăng khi được phõn cực ngược. c. Điện dung tăng khi được phõn cực thuận. d. Gồm a và b.
3.20 Tranzito cú gỡ khỏc với điốt? ạ Cú hai tiếp giỏp PN. b. Cú ba chõn (cực) c. Cú tớnh khuếch đạị d. Tất cả cỏc yếu tố trờn.
3.21 Fet cú dặc điểm gỡ khỏc tranzitỏ ạ Tổng trở vào rất lớn.
b. Đạ lượng điều khiển là điện ỏp.
c. Hoạt động khụng dựa trờn mối nối PN d. Tất cả cỏc yếu tố trờn.
3.22 Điắc khỏc điốt ở điểm nàỏ
ạ Nguyờn tắc cấu tạọ b. Nguyờn lý làm việc.
c. Phạm vi ứng dụng. d.Tất cả cỏc yếu tố trờn 3.23 SCR khỏc tranzito ở điểm nàỏ ạ Nguyờn tắc cấu tạọ b. Nguyờn lý làm việc. c. Phạm vi ứng dụng. d.Tất cả cỏc yếu tố trờn. 3.24 SCR cú tớnh chất cơ bản gỡ? ạ Bỡnh thường khụng dẫn b. Khi dẫn thỡ dẫn bóo hoà.
c. Dẫn luụn khi ngắt nguồn kớch thớch. d. Tất cả cỏc yếu tố trờn.
3.25 Muốn ngắt SCR người ta thực hiện bằng cỏch nàỏ ạ Đặt điện ỏp ngược.
b. Ngắt dũng đi qua SCR. c. Nối tắt AK của SCR d. Một trong cỏc cỏch trờn.
3.26 Trong kỹ thuật SCR thường được dựng để làm gỡ? ạ Làm cụng tắc đúng ngắt.
b. Điều khiển dũng điện một chiềụ c. Nắn điện cú điều khiển.
d.Tất cả cỏc yếu tố trờn.
3.27 Về cấu tạo SCR cú mấy lớp tiếp giỏp PN? ạ Một lớp tiếp giỏp.
b. Hai lớp tiếp giỏp. c. Ba lớp tiếp giỏp. d. Bốn lớp tiếp giỏp.
3.28 Về cấu tạo Triắc cú mấy lớp tiếp giỏp PN? ạ Một lớp tiếp giỏp.
b. Hai lớp tiếp giỏp. c. Ba lớp tiếp giỏp. d. Bốn lớp tiếp giỏp.
3.29 Nguyờn lý hoạt động của Triắc cú đặc điểm gỡ? ạ Giống hai điốt mắc ngược đầụ
b. Giống hai tranzito mắc ngược đầụ
c. Giống hai SCR mắc ngược đầụ d. Tất cả đều saị
3.30 Trong kỹ thuật Triắc cú cụng dụng gỡ? ạ Khoỏ đúng mở hai chiềụ