Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Điện tử công suất

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI

GIÁO TRÌNH

Tên mô đun: Điện tử công suất

NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ

Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

Vĩnh Phúc, năm 2018

0

Mục Lục

Bài 1. Các phần tử bán dẫn công suất............................................................. 4

1.1 Diode........................................................................................................ 4

1.2 Transistor BJT.......................................................................................... 9

1.3. Transitor MOSFET................................................................................ 12

1.4 Transistor IGBT .................................................................................... 17

1.5 Thyristor SCR ........................................................................................ 19

1.6 Triac....................................................................................................... 21

1.7 Gate Turn off Thysistor GTO................................................................. 23

Bài 2. Các mạch chỉnh lưu không điều khiển................................................ 27

2.1 Bộ chỉnh lưu một pha ............................................................................. 27

2.2 Bộ chỉnh lưu ba pha................................................................................ 39

Bài 3. Các mạch chỉnh lưu có điều khiển...................................................... 52

3.1 Bộ chỉnh lưu một pha ............................................................................. 52

3.2 Mạch chỉnh lưu công suất 3 pha có điều khiển ....................................... 58

Bài 4. Mạch nghịch lưu ................................................................................ 80

4.1 Khái niệm chung về mạch nghịch lưu..................................................... 80

4.2 Mạch nghịch áp...................................................................................... 80

4.3 Nghịch lưu dòng điện............................................................................. 86

Bài 5. Thiết bị biến tần................................................................................. 90

5.1 Khái niệm chung .................................................................................... 90

5.2 Biến tần gián tiếp.................................................................................... 90

5.3 Bộ biến tần trực tiếp ............................................................................... 94

5.3.1 Nguyên lý biến tần trực tiếp................................................................. 94

5.4 Các ứng dụng của bộ biến tần trong thực tế............................................ 96

Bài 6. Bộ biến đổi xung áp ........................................................................... 97

6.1 Khái niệm chung .................................................................................... 97

6.2 Xung áp một chiều nối tiếp................................................................... 101

6.3 Xung áp một chiều song song............................................................... 103

6.4 Xung áp một chiều đảo chiều ............................................................... 105

6.5 Xung áp xoay chiều một pha ................................................................ 107

6.6 Xung áp xoay chiều ba pha................................................................... 109

6.7 Khảo sát bộ biến đổi xung áp một chiều và xoay chiều......................... 110

1

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN

Tên mô đun: Điện tử công suất

Mã mô đun: MĐCC14020021

Thời gian thực hiện mô đun: 60h (Lý thuyết: 30 h; Thực hành: 27 h; Kiểm tra 3h)

I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:

- Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau các mô đun: Kỹ thuật mạch điện tử 1, kỹ thuật

mạch điện tử 2.

- Tính chất: là mô đun chuyên ngành

II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN:

- Về kiến thức:

+ Nêu được cấu tạo, đặc điểm nhận dạng và các thông số cơ bản của linh kiện

bán dẫn công suất.

+ Nêu được sơ đồ cấu tạo của các mạch chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu

không điều khiển, mạch nghịch lưu, mạch xung áp, thiết bị biến tần.

+ Trình bày được nguyên lý hoạt động của các mạch chỉnh lưu có điều khiển,

chỉnh lưu không điều khiển, mạch nghịch lưu, mạch xung áp, thiết bị biến tần.

- Kỹ năng :

+ Đo và kiểm tra được chất lượng của các linh kiện bán dẫn công suất.

+ Lắp ráp và cân chỉnh được các mạch điện tử cơ bản: mạch chỉnh lưu có điều

khiển, mạch chỉnh lưu không điều khiển, mạch nghịch lưu, thiết bị biến tần, biến

đổi xung áp.

+ Sửa chữa được những hư hỏng thường gỉp của : mạch chỉnh lưu có điều

khiển, mạch chỉnh lưu không điều khiển, mạch nghịch lưu, thiết bị biến tần, biến

đổi xung áp.

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm

+ Nghiêm túc, cẩn thận, sáng tạo, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong

quá trình học tập.

+ Năng lực làm việc độc lập và làm việc theo nhóm để giải quyết các vấn đề

liên quan đến nội dung học tập..

III. NỘI DUNG MÔ ĐUN:

1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:

Thời gian

Thực

Số

TT

Tên các bài trong mô đun

Kiểm

Tổng

số

Lý

hành,

thí

tra

thuyết

nghiệm,

2

thảo

luận,

bài tập

3

1.

6

3

Bài 1. Các phần tử bán dẫn công suất

1.1. Diode

1.2. Transistor BJT

1.3. Transistor MOSFET

1.4. Transistor IGBT

1.5. Thyristor SCR

1.6. Triac

1.7. Gate Turn off Thyristor GTO

Bài 2. Các mạch chỉnh lưu không điều

khiển

2.

3.

4.

15

9

7

4

7

8

4

1

1.1. Bộ chỉnh lưu một pha

1.2. Bộ chỉnh lưu ba pha

Bài 3. Các mạch chỉnh lưu có điều

khiển

3.1. Bộ chỉnh lưu một pha

3.2. Bộ chỉnh lưu ba pha

Bài 4. Mạch nghịch lưu

5.4. Khái niệm chung về mạch nghịch

lưu.

1

5.5. Nghịch lưu áp

5.6. Nghịch lưu dòng điện

Bài 5. Thiết bị biến tần

5.1. Khái niệm chung

5.

6.

9

6

3

2

5.2. Bộ biến tần gián tiếp

5.3. Bộ biến tần trực tiếp

5.4. Các ứng dụng của bộ biến tần trong

thực tế

1

Bài 6. Bộ biến đổi xung áp

1.1. Khái niệm chung

1.2. Xung áp một chiều nối tiếp

1.3. Xung áp một chiều song song

1.4. Xung áp một chiều đảo chiều

1.5. Xung áp xoay chiều một pha

3

1.6. Xung áp xoay chiều 3 pha

1.7. Khảo sát bộ biến đổi xung áp một

chiều và xoay chiều.

Cộng

60

30

27

3

4

Bài 1. Các phần tử bán dẫn công suất

Giới thiệu

Bài học này giới thiệu về nguyên lý đóng/cắt mạch điện xoay chiều và một

chiều bằng linh kiện bán dẫn công suất : Diode, BJT, VMOSFET, thyristor,

ELR...phương pháp này đã dần thay thế các thiết bị đóng/căt cơ học do có

nhiều ưu điểm, đặc biệt đối với các ứng dụng yêu cầu tốc độ và tần suất

đóng/cắt cao.

Mục tiêu

Kiến thức:

Æ Phát biểu được đặc tính, nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử

công suất theo nội dung đã học.

Æ Hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử công

suất

Kỹ năng:

Æ Kiểm tra chất lượng của linh kiện điện tử công suất đúng yêu cầu kỹ

thuật.

Æ Thực hiện bảo vệ quá dòng, quá áp, và quá nhiệt cho linh kiện công

suất hoạt động trong thời gian lâu dài.

Thái độ:

Æ Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, an toàn trong học tập

1. Linh kiện điện tử công suất

Mục tiêu

Æ Phát biểu được đặc tính, nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử

công suất theo nội dung đã học.

Æ Kiểm tra chất lượng của linh kiện điện tử công suất đúng yêu cầu kỹ thuật.

1.1 Diode

Khác với diode thường, về mặt cấu tạo diode công suất bao gồm 3 vùng

bán dẫn silic với mật độ tạp chất khác nhau gọi là cấu trúc PsN, giữa hai vùng

bán dẫn PN là một vùng có mật độ tạp chất rất thấp (vùng S) (hình 2.1)

Hình 2.1 Cấu tạo và ký hiệu điện diode công suất PsN

5

1.1.1 Đặc tuyến V – A

Đường đặc tính diode công suất rất gần với đặc tính lý tưởng (hình

2.2), trong đó đoạn đặc tính thuận có độ dốc rất thẳng đứng (hình 2.2b) vì

vây, nhiệt độ trên diode xem như không đổi, điện áp thuận trên diode là tổng

giữa điện áp ngưỡng U_(TO)không phụ thuộc dòng điện với thành phần điện áp

tỉ lệ với dòng điện thuận chảy qua diode. Giả sử nhiệt độ là hằng số, điện áp

thuận trên diode được tính theo công thức gần đúng sau :

∆U_F

∆I_F

Với : Điện trở động theo chiều thuận r_F=

r_F

Các ký hiệu thường dùng trong thiết kế : F = Forward để chỉ trạng thái

dẫn theo chiều thuận, R = Reverse để chỉ trạng thái khóa trong vùng nghịch

Hình 2.2 a) Đặc tính diode lý tưởng ; b) đặc tính diode thực tế

1.1.2 Ví dụ

Một diode công suất có đặc tính như sau:

Điện áp ngưỡng U(TO) = 0,85v

Điện trở động = 8mΩ

r_F

Với dòng chảy qua cố định

= 50A, suy ra điện áp thuận trên diode là:

I _F

= U_(TO)+ . = 0,85v + 8mΩ.50A = 1,25v

U _F

r_FI _F

1.1.3 Hệ số hình dáng

Độ tin cậy của diode được đánh giá qua khả năng chịu tải ở chế độ làm

việc dài hạn với tần số lưới điện 50-60Hz và nhiệt độ tại mối nối phụ thuộc

rất lớn vào công suất tiêu tán, nhiệt trở và điều kiện tỏa nhiệt của diode

Trong ví dụ 1.2.2, dòng qua diode có giá trị cố định là trường hợp hiếm

khi xảy ra. Trên thực tế, dòng qua diode có dạng xung và gồm hai giá trị: Giá

6

trị hiệu dụng và giá trị trung bình, như trong trường hợp chỉnh lưu 3 pha bán

kỳ (M3) thời gian dẫn của mỗi diode là T/3. Hình 2.3 trình bày các giá trị của

i đo bằng dụng cụ đo chỉ thị kim

Hình 2.3 Đồ thị thời gian dòng thuận của dioe, giá trị trung bình và

hiệu dụng

Trong số tay tra cứu thường cho giá trị trung bình I_FAVcủa diode. Hình

2.3 cho thấy các giá trị này được tính từ chuỗi xung dòng qua diode.

Mặt khác giá trị hiệu dụng I_FRMSđược đo bằng đồng hồ

Sự khác nhau giữa dòng điện đo bằng đồng hồ với dòng tính toán được

thể hiện F, đó là tỉ số giữa giá trị hiệu dụng với giá trị trung bình. Theo hình

2.3

Vì hệ số giá trị F thuộc vào dạng dòng điện nên trong thực tế đối với

các dạng tín hiệu thông dụng khi biết F và một trong hai giá trị, có thể tìm

được giá trị còn lại một cách dễ dàng (hình 2.4)

7

Hình 2.4 Hệ số hình dáng các dạng dòng điện quan trọng

1.1.4 Công suất trên diode khi dẫn điện

Công suất rơi trên diode được tính theo công thức

1.1.5 Ví dụ

Một diode công suất có: I_FAV= 25A, I_FRMS= 48A, U_(TO)= 0,75v và r_F=

8mΩ được xử dụng trong một mạch chỉnh lưu cầu với tải điện trở có Id =

40A. Kiểm tra khả năng chịu đựng của diode

Cả hai giá trị dòng điện đều nhỏ hơn trị số cho phép, công suất rơi trên

diode được tính như sau:

1.1.6 Điều kiện chuyển mạch và điện áp nghịch

Một diode được điều khiển dẫn hay tắt là do cực tính điện áp đặt trên

nó, nhưng diode chỉ chuyển sang trạng thái tắt khi dòng qua diode bằng 0

(hình 2.5)

8

Hình 2.5 Diode như 1 công tắc điều khiển bằng điện áp

Trong hình trình bày một công tắc diode lý tưởng đáp ứng được các

điều kiện sau:

- Công tắc hở khi

- Công tắc đóng khi

- Công tắc hở khi

U < 0v

U > 0v

I_F< 0A

Trong quá trình làm việc thường xuất hiện các xung nhiễu làm cho điện

áp nghịch tức thời đặt lên diode tăng nhưng không được vượt quá trị số cho

phép U_RRM, trong mạch chỉnh lưu trị số này được chọn với hệ số an toàn từ

1,5...2. Do đó:

U_RRM» (1,5...2). U

Nếu ngõ ra mạch chỉnh lưu có dùng tụ lọc thì điện áp nghịch đặt trên

diode bằng 2 lần giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều ở ngõ vào



U_RRM» (1,5...2).

u

1.1.7 Phân loại diode công suất

Dựa trên lĩnh vực ứng dụng, các diode công suất được chia thành các loại như

sau:

Æ

Diode tiêu chuẩn (tốc độ chậm) dùng cho các yêu cầu thông thường với

tần số làm việc từ 50...60Hz

Æ

Diode công suất lớn với dòng cho phép đến 1,5KA

Diode điện áp cao với điện áp nghịch cho phép đến 5KV

Diode tốc độ nhanh với thời gian trì hoãn ngắn, có đặc tính động và hiệu

suất cao.

9

Æ

Các diode cho phép làm việc với xung điện áp nghịch trong một khoảng

thời gian ngắn

1.2 Transistor BJT

Do đặc tính của vật liệu chế tạo, cho đến nay vẫn còn tồn tại mâu

thuẩn giữa hai yêu cầu: Chịu đựng được điện áp cao và dòng tải lớn trong 1

transistor công suất.

Transistor công suất được chia làm 3 loại như sau:

1.2.1 Transistor 3 miền khuếch tán

Cấu tạo loại này là 1 transistor NPN được chế tạo dựa trên nền bán dẫn

loại N có mật độ tạp chất thấp. Đầu tiên, phosphor được khuếch tán lên một

mặt của chất bán dẫn silic để tạo ra lớp bán dẫn N mật độ cao, tiếp theo đó

pha tạp chất Bohr lên bề mặt còn lại để tạo nên vùng P và quá trình tiếp theo

lại được thực hiện với phosphor. Mặt ngoài của vùng P được bao bởi lớp cách

điện oxid silic (SiO2) và có chừa một khoảng trống để đưa vào vùng N điện

cực emitter (hình 2.13)

Hình 2.13 Transistor 3 miền khuếch đại

Ở giữa miền cực thu -loại N- và miền cực nền -loại P- có một vùng

đệm loại N mật độ thấp nên làm tăng khả năng chịu đựng điện áp nghịch uCE

của transistor. V.D: 1,2KV tại dòng cực thu là 15A, linh kiện này được ứng

dụng nhiều trong trường hợp đóng ngắt tốc độ cao với tải điện cảm có tần số

hàng KHz như trong hệ thống quét ngang của máy thu hình hoặc các mạch

biến đổi công suất nhỏ đến 5KW

1.2.2 Transistor công suất ghép Darlington

Transistor công suất với dòng lớn hơn 10A có hệ số khuếch đại dòng

rất thấp, do đó khi yêu cầu làm việc với dòng điện và điện áp cao chúng

thường được ghép darlington với nhau trong đó có kết hợp thêm các diode

bảo vệ và các điện trở cân bằng (hình 2.14)

10

Hình 2.14 Transistor công suất Darlington điện áp cao và tốc độ cao

Do tín hiệu điều khiển các transistor darlington không cần lớn nên có

thể giảm được các tầng điều khiển như vẫn thường áp dụng đối với các

transistor công suất đơn lẻ.

R1, R2 : Điện trở cân bằng để ổn định UBE

V4 :

V2 :

Diode tăng tốc để giảm

Diode bảo vệ

Bảng 2.15 trình bày một số loại transistor công suất darlington tốc độ cao

1.2.3 Transistor công suất epitaxi

Kỹ thuật epitaxi có hiệu quả rất lớn trong quá trình chế tạo transistor

công suất bằng kỹ thuật này có thể tăng dòng cực thu đến 20A, điện áp nghịch

150v và công suất tiêu tán 250W đối với cả 2 loại PNP và NPN (transistor bổ

túc) và chúng thường đượ cứng dụng trong các mạch khuếch đại âm tần công

suất lớn

1.2.4 Bộ nguồn chế độ xung

Bộ nguồn chế độ xung là một ứng dụng của các transistor công suất do

cấu tạo gọn nhẹ và hiệuu suất cao hơn so với các mạch nguồn nuôi cổ điển.

Trong mạch này điện áp nắn từ lưới điện được đóng ngắt với tần số từ

15-30KHz, sau đó qua biến áp và lại được chỉnh lưu trở lại thành một chiều.

Hình 2.16.

11

Hình 2.16 Bộ nguồn xung theo nguyên lý biến đổi đồng dẫn đơn

Trong khoảng thời gian transistor dẫn điện, năng lượng được chuyển

sang cuộn thứ cấp biến áp và tạo ra dòng điện chảy qua V60, L2 và R_load.

Trong khoảng thời gian tắt của transistor không có dòng qua V60, lúc này

năng lượng tích trữ trong L2 sẽ duy trì dòng tải ngang qua V70 và năng

lượng từ trường trong biến áp ngang qua V50 và cuộn khử từ được nạp vào tụ

lọc nguồn, chu kỳ thứ hai tiếp tục khi transistor dẫn điện trở lại

1.2.5 Bộ điều khiển 400 A dùng transistor công suất

Trong nhiều thiết bị điều chỉnh dòng lớn thường thực hiện bằng cách

ghép song song nhiều transistor công suất lại với nhau. Hình 2.17 trình bày

một bộ cắt dòng 400A điều khiển động cơ một chiều trong kỹ thuật hàng

không

Tầng công suất gồm 6 transistor 70A ghép song song và tầng điều

khiển gồm 3 transistor 20A ghép song song, các điện trở mạch cực phát có tác

dụng phân bố đều dòng điện trong các nhánh

Hình 2.17 Bộ điều khiển 400 A dùng transistor công suất

12

1.3. Transitor MOSFET

1.3.1 Cấu tạo Mosfet

Hình 2.18 Cấu tạo Mosfet

G : Gate gọi là cực cổng

S : Source gọi là cực nguồn

D : Drain gọi là cực máng

Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa

hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra

thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau

đó được dấu ra thành cực G.

Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô cùng

lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa

cực G và cực S ( UGS )

Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 =>

do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì

điện trở R_DScàng nhỏ.

1.3.2 Mạch điều khiển động cơ dung Mosfet

Đối với tải thiết bị cần tần số đóng cắt lớn (>20Khz) người ta thường

không dùng BJT vì nhược điểm trên mà người ta dùng các linh kiện công suất

như Mosfet hay IGBT ...Và cái này thường dùng để điều khiển động cơ DC

lớn và các bộ băm áp có công suất lớn. Cái này chúng ta cần chú đến : Tín

hiệu điều khiển đóng cắt , bảo vệ các van điều khiển, dòng ngược từ tài có

khả năng phá hủy tiếp giáp

13

Ví dụ như mạch dùng Công suất dùng Mosfet điều khiển động cơ DC -

24V:

Hình 2.19 : Mạch điều khiển động cơ dùng Mosfet

Mạch này là điều khiển động cơ DC-24V hay nhỏ hơn 24V dùng cầu

H sử dụng Mosfet công suất. Trong mạch này do tín hiệu từ vi điều khiển

không đủ để mở khóa Fet cho nên phải dùng con kích xung là opto P521 .

Ngoài ra còn thiết kế ra những mạch cầu H công suất lớn hơn như thế

phải cần dùng các con Mosfet hay IGBT có Id lớn phù hợp với tải khi đó

mạch cầu H của bạn phải dùng tất cả các FET cùng kênh và có mạch lái

Trong thực tế có 1 loại IC bán dẫn được tích hợp luôn cả cầu H trong

đó ta chỉ cần cấp xung điều khiển, có bảo vệ dòng :

+ L293 : Với điện áp đầu vào là 36V và dòng điện đỉnh qua nó là 1.2A

+ L298 : Với điện áp đầu vào là 46V và dòng điện đỉnh qua nó là 4A

1.3.3 Mạch tạo xung nguồn

14

Hình 2.20 Mạch tạo xung nguồn

Trong bộ nguồn xung của Monitor hoặc máy vi tính, người ta thường

dùng cặp linh kiện là IC tạo dao động và đèn Mosfet, dao động tạo ra từ IC có

dạng xung vuông được đưa đến chân G của Mosfet, tại thời điểm xung có

điện áp > 0V => đèn Mosfet dẫn, khi xung dao động = 0V Mosfet ngắt =>

như vậy dao động tạo ra sẽ điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành

dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp => sinh ra từ trường biến

thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp => cho ta điện áp ra

1.3.4 Thực hành mạch điều khiển dùng mosfet

Tóm tắt lý thuyết

MOSFET công suất:

Bài thí nghiệm này khảo sát MOSFET loại tăng (E-MOSFET) chế tạo dưới

dạng V-MOSFET (Vertical MOSFET) hay D-MOSFET (Double-diffused

MOSFET)

MOSFET kênh N dẫn khi VGS > V > 0 và V GS(th) DS > 0.

MOSFET kênh P dẫn khi VGS < VGS(th)< 0 và VDS < 0.

Ở MOSFET kênh N do VGS > 0 nên tải thường phải mắc ở cực D khi sử

dụng MOSFET như một chuyển mạch (Hình 2.21).

MOSFET có ưu diểm là khi bão hòa là VDS xuống rất thấp nên công suất tiêu

tán bên trong (dưới dạng nhiệt) nhỏ hơn nhiều so với BJT

Chú ý: BJT được điều khiển bằng dòng điện IB, còn FET thì được điều

khiển bằng điện áp VGS và điện áp này tùy thuộc FET nên phải thật cẩn thận

tránh để I_Dvượt quá I_DMAXmà FET có thể chịu được.

15

Hình 2.21

Bài 1: Lắp mạch điều khiển của Mosfet có dạng sau

Hình 2.22

a) Đo V_Dchỉnh V_Rxác định điện thế thềm VGS(th)

b) Đo V_Dchỉnh V_Rđến khi MOSFET bão hòa. Xác định trị số tối thiểu của

V_GSlàm FET bảo hòa. Suy ra I_{DSAT .}

So sánh V_DS(SAT)với V_CESATcủa BJT. Nhận xét.

Bài tập 2:

Khảo sát mạch điều khiển dùng Mosfet

Bước 1: Nối cực POWER INPUT của bảng mạch với nguồn cung cấp

15V. Lúc này đừng bật nguồn cung cấp.

Bước 2: Thiết lập mạch như hình 3.23. Để làm được điều đó, đặt một

jumper đểnối R1 nối tiếp R2, dùng jumper thứ2 đểlàm đoản mạch có cuộn

16

cảm L1. Trong khối mạch DRIVER (DR), đặt đặt 1 jumper giữa cực dương

của nguồn và ngõ ra cực A. Sau đó nối cực A của khối mạch DRIVER vơí

cực A của khối mạch MOSFET . Sau cùng, nối cực B và C của khối mạch

LOAD (Z) với cực B và C của khối mạch MOSFET

Hình 2.23

Bước 3: Trên bộchân đế, xoay núm dương của nguồn điều khiển hết cỡ

ngược chiều kim đồng hồ đểthu được điện áp 0V. Sau đó, bật nguồn cung

cấp.

Bước 4: Trên kênh 2, điện áp giữa cực máng drain và cực nguồn của

MOSFET là bao nhiêu? VDS=_______________V

Bước 5: Xem kết quả ở bước 4, bạn có thểxác định MOSFET ngắt và

ngăn không cho dòng drain chạy qua không?

O Có

O Không

Bước 6: Xoay nguồn điều khiển dương theo chiều kim đồng hồ sao cho

điện áp cực G MOSFET tăng đến khi MOSFET dẫn.

Bước 7: Điện áp giữa cực máng drain và cực nguồn vủa MOSFET bằng

bao nhiêu?

VDS (ON)= _____________ V

Bước 8: Xem kết quả ởbước trước, bạn có thểxác định MOSFET bật và

cho dòng máng drain chạy qua không ?

O Có

O Không

Bước 9: Dùng VOM ởchế độ DC, đo điện áp trên điện trởR1 ởphía cực

G. Dòng cực G xác định bằng cách lấy điện áp đo được chia cho điện trởR1.

17

IG =_____________________mA

Bước 9: Dùng nguồn điều khiển dương, thay đổi vài lần điện áp từ0

đến 10V, trong khi đó quan sát kỹtín hiệu.

Bước 10: Có phải MOSFET hoạt động như một công tắc được điều

khiển bởi dòng G không?

O Có

O Không

1.4 Transistor IGBT

1.4.1 Cấu tạo

Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là

có thêm lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emiter (

tương tự cực gốc) với collector(tương tự với cực máng), mà không phải là n-n

như ở MOSFET . Vì thế có thể coi IGBT tương đương với một transistor p-n-

p với dòng base được điều khiển bởi một MOSFET.

Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là

các điện tử được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET.Các điện tử di

chuyển về phía collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base

và collector ở transistor thường, tạo nên dòng collector.

Hình 2.29: Cấu trúc của IGBT

1.4.2 Khảo sát IGBT

18

Hình 2.24

Bước 1: Tắt nguồn. Thiết lập mạch nhưhình 2.24 (chỉ thay MOSFET

bằng IGBT)

Bước 2: Trên bộchân đế, xoay núm dương của nguồn điều khiển hết

cỡngược chiều kim đồng hồ đểthu được điện áp 0V. Sau đó, bật nguồn cung

cấp.

Bước 3: Trên bộdao động ký. Điện áp giữa cực C và E của IGBT là bao

nhiêu?

VCE=_______________V

Bước 4: Xoay nguồn điều khiển dương theo chiều kim đồng hồsao cho

điện áp cực G IGBT tăng đến 10V.

Bước 5: Điện áp giữa cực C và E của IGBT là bao nhiêu?

VCE(ON) =_______________V

Bước 6: Dùng VOM ởchế độDC, đo điện áp trên điện trởR1 ởphía cực

G. Dòng cực G xác định bằng cách lấy điện áp đo được chia cho điện trở R1.

xác định dòng G.

IG=_____________________mA

Bước 7: Biến đổi vài lần điện áp giữa 0 đến10V, quan sát thật kỹ tín

hiệu

bước 8: Có phải IGBT hoạt động nhưmột công tắc được điều khiển bởi

dòng G, nghĩa là dẫn điện khi cung cấp điện áp 10V cho dòng G và ngắt điện

khi không cung cấp điện áp cho dòng G không?

O Có

O Không