›
›

Bài giảng Điện tử công suất - Chương 1: Linh kiện điện tử công suất

pdf 69 trang phuongnguyen 6270
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử công suất - Chương 1: Linh kiện điện tử công suất", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_dien_tu_cong_suat_chuong_1_linh_kien_dien_tu_cong.pdf

Nội dung text: Bài giảng Điện tử công suất - Chương 1: Linh kiện điện tử công suất

  1. BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Chương 1: Linh kiện điện tử cơng suất
  2. ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT 1. Linh kiện điện tử cơng suất 2. Băm áp một chiều (DC-DC) 3. Chỉnh lưu (AC-DC) 4. Điều khiển xoay chiều (AC-AC) 5. Biến tần 6. Bảo vệ thiết bị điện tử cơng suất
  3. Chương 1. Linh kiện điện tử cơng suất 1. Diod cơng suất 2. Tiristor (SCR) 3. Triac 4. Cơng tắc tơ tĩnh 5. Tranzitor lưỡng cực (BJT) 6. Tranzitor trường (JET, MOSFET) 7. Tranzitor cực cửa cách li (IGBT)
  4. 1.1. Diod cơng suất 1. Nguyên lí cấu tạo • Sơ đồ cấu trúc Gồm hai chất bán dẫn p,n J một tiếp giáp J A K p n UAK>0 cĩ dịng điện IAK#0 UAK<0 khơng dịng IAK
  5. Cấu trúc p-n • Phân cực cho p-n p n p n Etx Engồi Etx + a) p n b) Etx Engồi + c)
  6. 2. §Ỉc tÝnh, th«ng sè cđa diod Đặc tính như hình vẽ 1.2 • Đặc tính - ở gĩc phần tư thứ nhất: I + - I dịng điện lớn, sụt áp nhỏ LV - ở gĩc phần tư thứ ba: U U dịng rị nhỏ, điện áp N ngược lớn U U0 - + Hình 1.2
  7. Thơng số: Iđm – dịng điện định mức, hiện nay dịng điện lớn nhất của một diod cơng suất tới 7000A U – sụt áp thuận; Sụt áp của diod trong khoảng (0,7 - 2)V P – tổn hao cơng suất; P = U.I (đến hàng kW) Tcp- nhiệt độ làm việc cho phép; Tại lớp tiếp giáp khoảng 2000C UN - điện áp ngược; Trong khoảng (50-4000)V Irị – dịng điện rị, hàng trăm mA
  8. • Kết cấu cĩ dạng như hình vẽ
  9. Kiểm tra sơ bộ • Dùng đồng hồ vạn năng đo 0 0 Rx100 Rx100 _ _ + đỏ + đỏ đen đen a) b)
  10. 1.2. Tiristor (SCR) 1. Nguyên lí cấu tạo 2. Đặc tính, thơng số 3. Kết cấu 4. Mở tiristor 5. Khĩa tiristor 6. Kiểm tra
  11. 1. Nguyên lí cấu tạo Cấu tạo p - n của tiristor J1 J2 J3 A K p p 1 n1 2 n2 • Cấu tạo từ bốn chất bán dẫn đặt liên tiếp nhau. • Nếu đặt điện áp ngồi vào trong các tiếp giáp trên cĩ một tiếp giáp ngược • UAK>0 cĩ J2 ngược • UAK<0 cĩ J1, J3 ngược • Cả hai trường hợp này đều khơng dịng điện. • Muốn cĩ dịng điện chạy qua pn cần cĩ dịng điện điều khiển (xố đi một cặp bán dân nào đĩ)
  12. Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ anod J J iAK 1 2 J3 A p1 n1 p2 n2 K i AG G a) Đưa thêm một cực G (gate) vào n1 Khi cĩ điện trường UAK>0, cĩ dịng điện iAG cặp bán dẫn p1, n1 thành dây dẫn, khi đĩ A coi như được đặt trực tiếp vào p2, khi đĩ xuất hiện dịng iAK Khi đã cĩ dịng iAK, dịng điều khiển khơng cịn ý nghĩa nữa. Các chất bán dẫn p,n chỉ trở về trạng thái ban đầu khi ngưng dịng điện
  13. Nguyên lí làm việc loại điều khiển từ Katod J J J iAK n n + 1 2 3 1 2 K A p1 n1 p2 n2 K_ T2 T1 p1 p2 iGK A G a) G c) + b) Đưa thêm một cực G (gate) vào p2 Khi cĩ điện trường UAK>0, cĩ dịng điện iGK cặp bán dẫn p2, n2 thành dây dẫn, khi đĩ K coi như được đặt trực tiếp vào n1, khi đĩ xuất hiện dịng iAK Khi đã cĩ dịng iAK, dịng điều khiển khơng cịn ý nghĩa nữa. Các chất bán dẫn p,n chỉ trở về trạng thái ban đầu khi ngưng dịng điện
  14. 2. Đặc tính và thơng số 1 Đặc tính cĩ dạng như hình bên I + _ Thơng số: 2 IG3>IG2>IG1 > 0 Cĩ các thơng số như diod ITG 4 UN U U đã nĩi ở trên 3 UAK BO Các thơng số riêng của tiristor _ + • ITG – dịng điện tự giữ; • tm, tk – thời gian mở, khĩa tiristor, tCM = tm + tK • Uđk, iđk - điện áp và dịng điện điều khiển • dU/dt, di/dt - giới hạn tốc độ biến thiên điện áp và dịng điện
  15. So sánh tiristor với các linh kiện bán dẫn cơng suất khác • Ưu điển chính của tiristor là cĩ mật độ dịng điện cao, tổn hao nhỏ • Nhược điểm: tốc độ chuyển mạch chậm, tần số làm việc thấp
  16. 3. Kết cấu Đặc điểm kết cấu cơ bản của tiristor là dẫn nhiệt ra ngồi nhanh nhất. Kết cấu tiristor cĩ dạng như hình T3
  17. 4. Mở tiristor • Định nghĩa việc mở tiristor là chuyển nĩ từ trạng thái khơng dịng điện sang trạng thái cĩ dịng điện. • Điều kiện cĩ dịng điện chạy qua tiristor • Muốn cĩ dịng điện chạy qua tiristor phải đáp ứng hai điều kiện: • Cĩ điện áp UAK>0; • Cĩ dịng điện điều khiển iGK 0
  18. • Trong mạch điện một chiều, tiristor được mở dễ dàng, cịn trong mạch xoay chiều việc mở tiristor phức tạp hơn do điện áp và dịng điện thừơng xuyên đổi chiều • Một số sơ đồ mở tiristor trong mạch xoay chiều K K U1 U1 U1 Up MĐK a) b) c) U,i U,i U,i t t t Mở tiristor Mở tiristor Điều khiển bằng bằng điện áp bằng nguồn mạch ĐK anod phụ
  19. 5. Khố tiristor • Định nghĩa việc khố tiristor là chuyển từ trạng thái cĩ dịng điện về trạng thái khơng dịng điện (hay pn trở về trạng thái ban đầu) • Điều kiện để khố tiristor là phải đưa dịng điện chạy qua nĩ về 0 • Cĩ thể hiểu về điều kiện này là đặt một điện áp ngược trực tiếp trên hai đầu UAK<0, tiristor được khố. • Việc đặt điện áp ngược như thế khơng phải khi nào cũng thuận tiện, do đĩ cĩ một số cách khố như sau:
  20. Một số sơ đồ khố tiristor trong mạch một chiều • Trong mạch điện xoay chiều tiristor tự khố do dịng điện tự động đổi chiều theo điện áp, khi dịng điện bằng 0 tiristor tự khố. • Một số sơ đồ khố tiristor trong mạch một chiều IT IN a) Hở mạch b)Ngắn mạch c)Tạo dịng chạy dịng điện tiristor ngược tiristor với IT +IN=0
  21. • Một số sơ đồ mạch khố tiristor bằng mạch điện phụ T1 L T1 T1 + C Id L C C Id U1 Ud U U U1 Ud 1 L d Zd D0 D0 D 0 Zd
  22. L2 L 2 T T1 1 T1 + + T3 T D Id - Id C I 2 0 C T2 L d D0 - T2 D T3 0 D U1 U U1 Z Ud U1 L 1 Zd Zd d T4 C d Ud T5 a. b. c. D L2 2 D2 T L1 T1 L1 1 T1 + + + + + C I Id T2 - d C - T T2 C D 2 D0 0 U1 U1 U Ud - + U 1 Zd d Zd Ud T Zd T3 3 T3 L - - - d. e. f. D 2 L2 T C L1 L1 1 + - T + + 1 W 2 W1 I T1 T2 Id T d I T3 2 T4 D d T2 C U1 0 U U 1 Zd Zd d D0 Ud U - + D0 Z Ud L1 1 d T + 5 T3 - C - - g. h. i.
  23. T1 IT + A + IN Id C T2 D0 B U D1 1 L Zd Ud
  24. 6. Kiểm tra sơ bộ Bước 1: Kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng • Để thang điện trở đo lớn nhất: • A với K (đổi đầu que đo) cĩ điện trở  • A với G (đổi đầu que đo) cĩ điện trở . • K với G (đổi đầu que đo) cĩ điện trở (5 - 20)  • Được như thế này cĩ thể mắc tiristor vào mạch Bước 2. Kiểm tra điều khiển • Dùng các mạch a, b ở mục 4 để kiểm tra tiristor
  25. Ví dụ mạch kiểm tra • Tiristor được mắc vào lưới điện xoay chiều như các hình vẽ dưới. • Điều kiện được phép mắc tiristor vào mạch: UN>2. 2 U~ • Khi khố K hở tiristor khố đèn khơng sáng • Khi khố K đĩng tiristor dẫn đèn sáng 1/4 cơng suất K K U~ U~ Đ Đ Up
  26. 7. Diod Shockley (cùng họ đặc tính cịn cĩ SUS - SiliconUnilateral Switch) • Diod Shockley cĩ cấu tạo bốn chất bán dẫn như tiristor nhưng khơng cĩ cổng điều khiển. • Người ta chế tạo linh kiện này cĩ đỉnh đặc tính phi tuyến ở gĩc phần tư thứ nhất nhỏ. Linh kiện này giống diod ổn áp là chúng cho dịng điện chạy qua khi điện áp vượt một ngưỡng nào đĩ. Khi cĩ dịng điện chạy qua rồi, diod shockley cĩ sụt áp bằng 0 I J1 J2 J3 + - A K p p 1 n1 2 n2 UN U U + - BO
  27. 1.3 TRIAC 1. Nguyên lí cấu tạo 2. Đặc tính, thơng số 3. Kết cấu 4. Mở tiristor 5. Kiểm tra
  28. 1. Nguyên lí cấu tạo Xuất xứ cấu tạo triac T1 T U1 Z U Z T2 1 U U Tả Điều khiển đối xứng i t hai tiristor a U UTả Điều khiển mất đối i 2 t 1 xứng hai tiristor b
  29. Nguyên lí cấu tạo • Cấu tạo triac cĩ các lớp bán dẫn ghép nối tiếp như hình vẽ và được nối ra ba chân, hai chân MT1, MT2 và chân điều khiển (G). Về nguyên lí cấu tạo, triac cĩ thể coi như hai tiristor ghép song song nhưng ngược chiều nhau (ghép song song ngược) như trên hình vẽ MT MT2 MT2 2 MT2 P MT2 N1 P1 N MT2 N P N G G G 2 G G P N G MT P2 N MT1 1 MT1 N3 4 N P MT MT1 MT1 1 a) b) c)
  30. Các trường hợp điều khiển triac Theo nguyên lý hoạt động của triac đã nêu ở trên, triac sẽ được kích mở cho dịng điện chạy qua khi điện áp MT2 và G đồng dấu, nghĩa là: • MT 2 dương và G dương so với MT1. • MT2 âm và G âm so với MT1. MT1 MT2 G
  31. Ngồi ra MT2 và G trái dấu triac cũng cĩ thể kích mở được: • MT2 dương và G âm so với MT1, cĩ dịng điện MT MT2 1 • MT2 âm và G dương so với MT1, khơng dịng điện. Loại này gọi là loại điều khiển trái dấu âm G Một số nhà chế tạo cho xuất xưởng loại triac • MT2 dương và G âm so với MT1, khơng dịng điện. • MT2 âm và G dương so với MT1 cĩ dịng điện Loại này gọi là loại điều khiển trái dấu dương
  32. 2. Đặc tính và thơng số • Đặc tính Gồm hai đặc tính tiristor đối xứng nhau qua gốc toạ độ I • Thơng số: I >I >I > 0 như của tiristor G3 G2 G1 U UBO 0 < IG1<IG2<IG3
  33. 3. Kết cấu • Hồn tồn giống như tiristor MT 1 MT2 MT2 MT1 G G
  34. 4. Sơ đồ mở triac MT MT MT1 MT2 1 2 K K G U~ U U~ p b) a) MT MT2 1 U~ MĐK c)
  35. 5. Kiểm tra, phân biệt triac với tiristor • Bước 1: Kiểm tra sơ bộ giống như kiểm tra tiristor MT MT 1 MT2 1 MT2 G G
  36. Bước 2: Kiểm tra điều khiển bằng sơ đồ sau Hở K đèn khơng sáng MT1 Đĩng K: MT2 1 - Đèn khơng sáng - là Up K tirisor U~ 2 - Đèn sáng hết cơng suất - Đ là triac điều khiển trái dấu âm 3 - Đèn sáng 1/4 cơng suất - là triac điều khiển trái dấu dương
  37. 6. Diac (linh kiện cĩ cùng đặc tính SBS - Silicon Bilateral Switch) • Diac cĩ cấu tạo bán dẫn như triac nhưng khơng cĩ cổng điều khiển. • Người ta chế tạo linh kiện này cĩ đỉnh đặc tính phi tuyến nhỏ. Linh kiện này giống diod Shockley là chúng cho dịng điện chạy qua khi điện áp vượt một ngưỡng nào đĩ. Diac cho dịng điện chạy qua cả hai chiều MT 2 I N P N U UBO P N N
  38. ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA DIAC U U2 R 1 t AT T UC DA C VR U R2 C U1 U2 Z UDA t UDA UT t
  39. 1.4. CƠNG TẮC TƠ TĨNH I. Nguyên lí cấu tạo II. So sánh ưu nhược điểm của cơng tăc tơ tĩnh III. Sơ đồ cho trường hợp nguồn ba pha IV. Phạm vi ứng dụng điển hình
  40. I. Nguyên lí cấu tạo T1 A1 D1 K R A D2 2 Sơ đồ nguyên lí bằng hai Z tiristor U1 T2 • Nguyên lí hoạt động như sau: • Khố K hở, hai tiristor khơng điều khiển đều khố • Khố K đĩng: • Điện thế A1 dương, cĩ dịng điện i1 (mầu đỏ) làm cho T1 cĩ dịng điện điều khiển, T1 dẫn, cĩ dịng điện tải theo chiều trên xuống • Điện thế A2 dương, cĩ dịng điện i2 (mầu xanh) làm cho T2 cĩ dịng điện điều khiển, T2 dẫn, cĩ dịng điện tải theo chiều dưới lên
  41. Sơ đồ nguyên lí bằng triac T A1 A2 K R Z U1 • Nguyên lí hoạt động như sau: • Khố K hở, triac khơng điều khiển bị khố • Khố K đĩng: • Điện thế A1 dương, cĩ dịng điện điều khiển i1 (mầu đỏ) làm cho T dẫn, cĩ dịng điện tải theo chiều trên xuống • Điện thế A2 dương, cĩ dịng điện điều khiển theo chiều ngược lại làm cho T dẫn, cĩ dịng điện tải theo chiều dưới lên
  42. II. So sánh ưu nhược điểm của cơng tăc tơ tĩnh Cơng tắc tơ cĩ tiếp điểm Cơng tắc tơ tĩnh Ưu điểm: Ưu điểm: • Đơn giản, tin cậy • Khơng hồ quang • An tồn khi cắt điện • Khơng bị ảnh hưởng trong mơi • Cĩ khả năng quá tải lớn trường nhiều bụi • Tổn hao sinh nhiệt nhỏ • Tần số và số lần đĩng cắt khơng • Làm việc với mọi dạng dịng điện giới hạn Nhược điểm: Nhược điểm: • Cĩ hồ quang nên dễ cháy • Khơng an tồn khi cắt điện • Mau hỏng khi nhiều bụi • Khơng khả năng quá tải • Tần số và số lần đĩng cắt giới hạn • Tổn hao sinh nhiệt lớn • Lực đĩng cắt lớn • Chỉ làm việc ở dịng điện xoay chiều
  43. Sơ đồ cơngtắctơ tĩnh điển hình trong cơng nghiệp A1 A 2 A 1 A2 LDR + (3-30)V + (3-30)V Loại dùng diac Loại dùng quang điện trở Khi LED cĩ dịng điện, Khi LED cĩ dịng điện, LDR diac dẫn, triac dẫn giảm điện trở, triac dẫn
  44. III. Sơ đồ cho trường hợp nguồn ba pha A B C A B C K K ZA ZB ZC ZA ZB ZC
  45. IV. Phạm vi ứng dụng điển hình • Trong điều kiện mơi trường dễ cháy: các mỏ than, sản xuất và kinh doanh xăng dầu • Trong điều kiện mơi trường nhiều bụi: các nhà máy xi măng, xay xát, bánh kẹo • Khi tần số và số lần đĩng cắt lớn: điều khiển nhiệt độ của các lị nhiệt,
  46. 1.5. Tranzitor lưỡng cực BJT (Bipolar Junction Tranzitor) 1. Nguyên lí, cấu tạo. 2. Đặc tính, thơng số 3. Đặc điểm cấu tạo 4. Sơ đồ darlington
  47. 1. Nguyên lí cấu tạo BJT • Cấu tạo của tranzitor cĩ dạng như hình vẽ C E C Emitơ Colectơ B p n p E B Bazơ e) Emitơ a) c) C Colectơ B E C n p n Bazơ E B b) d) f)
  48. Hoạt động • Để mơ tả hoạt động của tranzitor, ta lấy tranzitor lại pnp làm ví dụ. Dịng hạt Dịng hạt đa số thiểu số C C E p n p E p n p Vùng B Vùng B nghèo nghèo a. b. Dịng hạt đa Dịng hạt số thiểu số E p n p C IE IC IB B c. Hình 1.12 Nguyên lý hoạt động của tranzitor
  49. • Trên hình 1.12a, khi tiếp giáp colector khơng được phân cực, tiếp giáp emitor được phân cực thuận. Độ rộng vùng điện tích khơng gian giữa p và n (cịn gọi là vùng nghèo) sẽ bị giảm, mức giảm tuỳ theo điện áp phân cực, kết quả là dịng của các hạt đa số (các lỗ trống) khuếch tán từ miền bán dẫn p (cực E) sang miền bán dẫn n (cực B). • Khi tiếp giáp emitor khơng được phân cực, tiếp giáp colector phân cực ngược, khơng cĩ dịng của các hạt đa số (điện tử ở bán dẫn n) chỉ cĩ dịng của các hạt thiểu số (lỗ trống ở bán dẫn n) (hình 1.12 b).
  50. • Trường hợp tiếp giáp emitor phân cực thuận, tiếp giáp colector phân cực ngược (hình 1.12c). Khi tiếp giáp emitor phân cực thuận, các hạt đa số khuếch tán qua tiếp giáp tới miền bazơ taọ nên dịng IE. Tại miền bazơ các hạt đa số này lại chuyển thành các hạt thiểu số, một phần bị tái hợp với các điện tử tạo thành dịng IB, phần cịn lại do độ rộng của miền bazơ rất mỏng, tiếp giáp colector phân cực ngược nên các lỗ trống ở miền bazơ bị cuốn sang miền colector taọ lên dịng Ic. Dịng Ic này được tạo bởi hai thành phần: dịng của các hạt đa số từ miền emitor, và dịng của các hạt thiểu số (lỗ trống ở miền bazơ khi chưa cĩ sự khuếch tán từ emitor sang).
  51. 2. Đặc điểm kết cấu • Dịng điện điều khiển Ib được xác định Ib = IC/ • Trong điện tử cơng suất, dịng điện lớn nên tranzitor làm việc ở chế độ đĩng cắt nên khi mở phải thoả mãn điều kiện: Ib = kbh. IC/ (kbh = 1,2  1,5 - hệ số bão hồ), điện áp bão hồ CE khoảng 1-1,5 V Ib = IC/ • Do cần hệ số khuếch đại lớn nên BJT thường cấu tạo dạng darlington
  52. Sơ đồ cấu trúc BJT • Thêm một lớp bán dẫn n- là vùng cĩ trở kháng cao B E B E p p p n n n n n p p p- n- p n C C
  53. Hoạt động • p - n- là vùng cĩ trở kháng cao, dĩ đĩ tranzitor cĩ điện áp cao hay thấp phụ thuộc độ dầy miền n- • ở chế độ bão hồ, dịng điện Ib lớn, các điện tử được đưa thừa vào vùng p, các điện tích trung gian khơng trung hồ hết vùng bazơ cĩ điện trở nhỏ cĩ dịng điện chạy qua. Do tốc độ trung hồ điện tích khơng kịp, tranzitor khơng cịn khả năng khống chế dịng điện.
  54. 3. Đặc tính của BJT Đặc tính tĩnh của BJT Đặc tính điều khiển như I = IC/ IB UCE=200V hình bên C UCE=20V I Một số nhận xét: B UCE=5V • Cùng một IC muốn cĩ I U nhỏ thì I phải lớn C CE B UCE=0,5V • Hệ số khuếch đại của UCE=0,2V I tran cơng suất nhỏ (cỡ B hàng chục
  55. Đặc tính ra UCB0 - điện áp đánh thủng CB khi hở E UCE0 - điện áp đánh thủng CE khi hở B IC IB tăng IB=0 Hở Emitơ UCE UCT UCB0UCE0
  56. Đặc tính đĩng cắt • Đặc tính điển hình Un ub CBC u C BE ub B E iB CBE uCE iC 1 2 3 4 5 6 7 8
  57. Đặc tính đĩng cắt điển hình cĩ thể chia thành 8 vùng : 1. Tran. đang khố 2. Thời gian trễ của Tran. khi mở 3. Quá trình tăng dịng IC do sự tích luỹ điện tích trong bazơ 4. Vào vùng bão hồ 5. Chế độ làm việc bão hồ 6. Thời gian trễ khi khố, do mật độ điện tích lớn khơng giảm nhanh được. 7. Dịng colector giảm về 0 8. Tụ BE được nạp với -UBE đảm bảo cho Tran khố 9. Tran khố hồn tồn
  58. Thơng số • Các thơng số cơ bản IC – dịng điện định mức, ( tới 1000A)  - hệ số khuếch đại dịng điện IB = IC/ – dịng điện bazơ mA U – sụt áp thuận; (khoảng (0,7 - 2)V) P – tổn hao cơng suất sinh nhiệt (đến hàng kW) Tcp- nhiệt độ làm việc cho phép; Tại lớp tiếp giáp khoảng 2000C UCE - điện áp CE; Trong khoảng (50-1500)V UBE - điện áp BE; hàng vơn
  59. 4. Sơ đồ darlington • Từ đặc tính tĩnh ở trên thấy rằng hệ số khuếch đại dịng điện của các tran. cơng suất nhỏ chỉ khoảng hàng chục. Do đĩ cần mắc hai tran. nối tiếp nhau như hình vẽ i i • Hệ số khuếch đai: C1 C iC2 •  = 1 + 2 + 1 2 iB = iB1 •  = 1 2 iE1 = iB2
  60. Ổn định điểm làm việc • Khi cĩ xét dịng điện rị • iC = iC1+iC2= 1iB1 + ICEO1+ 2iB2 + ICEO2 • = (1 + 2 + 1 2)iB1+(1+ 2)ICEO1+ICEO2 • Khi nhiệt độ thay đổi dịng rị thay đổi, nĩ được nhân thêm (1+ 2)ICEO1 làm sơ đồ kém ổn định theo nhiệt độ • Để khắc phục, đưa thêm các điện trở như hình vẽ
  61. • Mạch vào được phân thành hai nhánh • iB1 = iB-UBE1/R1; iB2=iE1+UBE1/R1- UBE2/R2 • Sau biến đổi cĩ: • iC = iC1+iC2= 1iB1 + ICEO1+ 2iB2 + ICEO2 • = (1 + 2 + 1 2)iB+(1+ 2)(ICEO1- 1 U /R ) +(I -  U /R ) BE1 1 CEO2 1 BE2 2 iC1 iC iC2 iB iB1 iB2 R1 R2
  62. 1.5. Tranzitor lưỡng cực cực cửa cách li IGBT • Cấu trúc • Thơng số đặc trưng • Yêu cầu đối với mạch điều khiển
  63. I. Cấu trúc của IGBT • Sơ đồ cấu trúc của IGBT như hình 5.1 E G E Cách điện E n n n n n p p S npn - n G p+ D pnp C C
  64. • Về cấu trỳc cú thể coi IGBT như hai tran. NPN, PNP và một MOSFET E S npn G D pnp Kí hiệu C Sơ đồ tương đương
  65. Đặc tính đĩng cắt • Sơ đồ thử nghiệm UG -Nguồn điều khiển D0 CGE, CGC - Tụ kí sinh CGC Udc RG D CGE UG
  66. Mồi IGBT • Điều kiện để IGBT • Đặc tính dẫn iC • UCE>0; UGE>Ung • Khi đĩ xuất hiện kênh dẫn. Nhờ các điện tử chạy qua kênh dẫn, U bơm thêm vào N- làm CE điện thế của nĩ giảm, UGE>Ung kéo theo P+N- dẫn UCE • IC chỉ khác 0 khi UCE>UCEng
  67. Khĩa IGBT • Do dẫn bằng hạt thiểu số nên thời gian khĩa • Quá trình khĩa dài hơn, tần số thấp UGE hơn. • Hai giai đoạn khĩa t (như hình vẽ) • 1. các kênh biến mất, iC MOS khĩa nhanh chĩng t • 2. Các hạt dư của N- tái hợp dần và iC giảm chậm
  68. • Quá trình khĩa U G t t t t
  69. Thơng số IGBT • UCES - Điện áp cực đại CE khi GE ngắn mạch. • UGES - Điện áp GE cực đại cho phép khi CE ngắn mạch. • IC- Dịng điện một chièu cực đại • ICmax - Dịng điện đỉnh của colector; • Pm - Cơng suất tổn hao cực đại; • TCP - Nhiệt độ cho phép; • IL - Dịng điện tải cảm cực đại; • Ir - Dịng điện rị • UGEng - Điện áp ngưỡng GE