Báo Cáo Điện Tử Công Suất Đề Tài Tìm Hiểu Diode

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP
====o0o====
BÁO CÁO
ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
Đề tài: Tìm hiểu về diode

1


1.Diode như một cơng tắc
2. Thuộc tính lớp tiếp giáp P- N
3.Các loại diode phổ biến
4. Diode định mức điển hình
5. Mạch snubber cho diode
6. Mắc nối tiếp và song song của diode công suất
7. Các ứng dụng tiêu biểu của diode

2


1. Diode như một công tắc
 Trong số tất cả những thiết bị chuyển mạch tĩnh được sử

dụng trong điện tử cơng suất (PE), diode có lẽ là đơn giản
nhất. Kí hiệu của diode được biểu diễn như hình 1.1

Hình 1.1
Các đặc tính của một diode cho thấy phân cực thuận và phân
cực ngược xuất phát từ điểm 0 trong điều kiện lý tưởng,

như hình 1.2
Hình 1.2
3


 Các đặc tính thường được trình bày trong hình 1.3.

Hình 1.3
2.Thuộc tính lớp tiếp giáp P- N
Từ trạng thái đường đặc tính phân cực thuận và ngược, nó có thể cho biết khi diode
phân cực thuận, dòng điện tăng nhanh như tăng điện áp
 Thông số DC diode. Các thông số quan trọng nhất là:
 Điện áp thuận, VF là sự sụt áp trên diode từ A đến K ở mức hiện tại được xác định
khi nó phân cực thuận.
 Điện áp đánh thủng, VB là sự sụt áp trên diode ở mức hiện tại được xác định khi
vượt quá mức phân cực ngược.
 Điện áp ngược, IR là dòng điện ở một điện áp cụ thể, thấp hơn điện áp đánh thủng.

4


 Thông số AC diode. Các thông số thường được sử dụng:
 1. Thời gian phục hồi phân cực thuận, tRF
 2. Thời gian phục hồi phân cực ngược, trr
­
 trr­ là khoảng thời gian giữa ứng dụng của điện áp ngược và

dòng điện ngược giảm tới giá trị thực như hình 2.1

Hình 2.1

5


 tRR càng thấp thì diode có thể chuyển đổi càng nhanh.
 trr = ta + tb
 3.Các loại diode phổ biến
 Tùy thuộc vào ứng dụng của chúng, diode được chia thành

các thành phần chính:
 1.Diode tín hiệu nhỏ

 2. Diode chỉnh lưu silicon
 3.Diode Zener

6


 4.2 Dịng điện định mức
 Các diode cơng suất thường được gắn trên một tản nhiệt.

Nó tán nhiệt phát sinh hiệu quả do dẫn liên tục. Do đó,
phân loại dòng điện được đánh giá cơ bản trên sự cân nhắc
tăng nhiệt độ
 Dữ liệu của một diode thông thường chỉ rõ ba sự khác nhau:
 1. Dịng trung bình
 2. Dòng rms
 3. Dòng cực đại
 5. Mạch snubber cho diode
 Mạch snubber rất cần thiết cho diode được sử dụng trong

chuyển mạch
 Mạch snubber thông thường cho diode cơng suất gồm có
một tụ điện và một điện trở nối song song với diode như
7


 Hình 3.1 biểu diễn một sơ đồ sử dụng một diode Zener để

điều khiển một điện áp của nguồn cung cấp tuyến tính

Hình 3.1
4.Diode photo

8


 5.Diode phát sáng (LED)

 4. Diode định mức điển hình
 4.1 Điện áp định mức

 Đối với diode cơng suất, một bảng dữ liệu đã cho hai phân loại

điện áp:
 1. Điện áp nghịch đảo cực đại lặp đi lặp lại (VRRM)
 2. Điện áp nghịch đảo cực đại khơng lặp lại (VRM).

Hình 4.1

9

Hình 5.1
Mặt khác, điện trở giúp tiêu tán năng lượng được lưu trữ
trong tụ điện tạo thành dòng IRR. Dv/dt qua diode có thể
được tính như sau:
Vs là điện áp qua diode.
Biết dv/dt và RS, có thể chọn giá trị của tụ CS. RS có thể được
tính từ dịng phục hồi ngược của diode:
6.Mắc nối tiếp và song song của diode công suất
10


 Ứng dụng đặc trưng, khi điện áp hoặc dòng điện định mức

của một diode được chọn không đủ đáp ứng định mức thiết
kế, diode có thể mắc nối tiếp hoặc song song
 Ngoài ra, do sự khác nhau trong thời gian phục hồi ngược,
một vài diode có thể phục hồi từ hiện tượng sớm hơn các
hiện tượng khác khiến chúng phải chịu điện áp ngược hồn
tồn

Hình 6.1

11


 Để đảm bảo bằng dòng chia sẻ, người thiết kế phải chọn các

diode với độ sụt điện áp thuận như nhau

 7.Các ứng dụng tiêu biểu của diode
 7.1 Chỉnh lưu

Hình 7.1

 Có nhiều mạch chỉnh lưu khác nhau, mạch này không yêu cầu

điện áp đầu vào
 Hướng của dịng điện qua tải ln ln giống nhau. Cấu trúc
chỉnh lưu này gọi là chỉnh lưu cầu toàn phần.

12


 Hướng của dịng điện qua tải ln ln giống nhau. Cấu

trúc chỉnh lưu này gọi là chỉnh lưu cầu tồn phần.
 Điện áp đầu ra trung bình: Vdc =
trong đó Vm là điện áp
đỉnh đầu vào
 Điện áp đầu ra chỉnh lưu rms:
 Vrms =
Bộ chỉnh lưu này hiệu quả gấp đôi so với một pha một.
  7.2 Kẹp điện áp
 Hình 7.2

13


 Điện áp đầu ra: Vo = Vc + Vi = Vm(1 + sin(t))

 7.3 Nhân điện áp
 Kết nối diode theo cách được xác định trước, tín hiệu AC có thể được nhân đơi, tăng gấp

ba và thậm chí gấp bốn lần



Hình 7.3
14


Bảng dữ liệu tiêu chuẩn lựa chọn diode

15