Thuyết trình TRANSISTOR CÔNG SUấT MOSFET IGBT

Nhóm 4
•
Đặng Quốc Việt (NT)
•
Nguyễn Ngọc Khánh
•
Đỗ Xuân Phán
•
Nguyễn Văn Nhanh
•
Lang Văn Hòa
•
Cao văn thịnh
STT Họ Và Tên MSSV CÔNG ViỆC
1 Đặng Quốc Việt 53132043 NT (tìm hiểu ứng dụng, chỉnh sửa slide)
2 Nguyễn Ngọc Khánh 53130694 Nghiên cứu phần cấu tạo
3 Lang Văn Hòa 53130618 Nghiên cứu phần nguyên lý làm việc
4 Nguyễn Văn Nhanh 53131136 Nghiên cứu phần đặc tính vôn-ampe
5 Đỗ Xuân Phán 53131201 Nghiên cứu phần đặc tính đóng ngắt
6 Cao Văn Thịnh 53131699 Ngiên cứu phần tham số chủ yếu về linh kiện
TRANSISTOR CÔNG SUấT
MOSFET
IGBT
TRANSISTOR CÔNG SuẤT

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor

Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt

Các tham số chủ yếu


Một số ứng dụng của Transistor
I. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
1. Cấu tạo
Transistor là phần tử bán dẫn có cấu trúc bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn xếp xen kẽ nhau p-n-p
(thuận) hoặc n-p-n (ngược).

Lớp Emitter được pha tạp với nồng độ cao nhất

Lớp Bazo được pha tạp với nồng độ thấp nhất và rất mỏng

Lớp Collector được pha tạp với nồng độ trung bình

Tiếp giáp giữa emitter và bazo gọi là tiếp giáp emitter (J
E
)

Tiếp giáp giữa collector và bazo gọi là tiếp giáp collector (J
C
)
2. Nguyên lý làm việc

Khi chưa cấp điện áp đến các cực của transistor thì các tiếp giáp J
E
, J
C
ở trạng thái cân bằng
nên tổng dòng điện trong transistor bằng 0.

Để transistor làm việc, phải cấp điện áp một chiều thích hợp (gọi là phân cực cho transistor):


Chế độ ngắt : Điện áp một chiều làm J
E
, J
C
đều phân cực ngược

Chế độ dẫn bão hòa : Điện áp một chiều làm J
E
, J
C
đều phân cực thuận

Chế độ tích cực : Điện áp một chiều làm J
E
phân cực thuận còn J
C
phân cực ngược.
Chế độ ngắt của transistor

J
C
và J
E
đều phân cực ngược, nên trong transistor chỉ có dòng ngược của hai tiếp giáp đều rất nhỏ, nên có
thể coi bằng 0. Điện trở của transistor rất lớn, U
CE≈
V
CC
Chế độ dẫn bão hòa của transistor


J
E
và J
C
đều phân cực thuận nên điện trở của transistor rất nhỏ và có thể coi như cực C và E bị nối tắt và
U
CE
xấp xỉ bằng 0
Chế độ tích cực của transistor
Để transistor làm việc ở chế độ tích cực (khuếch đại), thì phải phân cực cho transistor theo nguyên tắc
J
E
phân cực thuận, J
C
phân cực ngược (U
C
>U
B
>U
E
: npn; U
C
<U
B
<U
E
: pnp)
Nguyên lí làm việc
FE
C

B
E
C
CBE
h
I
I
I
I
III
==
=
+=
β
α
α: Hệ số truyền đạt dòng điện
β: Hệ số khuếch đại dòng điện

Xét nguyên lý hoạt động của transistor npn

J
E
phân cực thuận nên có dòng electron từ miền E khuếch tán sang miền B→dòng I
E

Các electron từ miền E sang miền B bị tái hợp một phần với lỗ trống ở miền B, nhưng do miền B pha
tạp rất thấp, và độ dày của nó rất nhỏ nên lượng electron bị tái hợp rất ít→dòng I
B

Các electron từ miền E khuếch tán qua miền B, đến được J

C
sẽ bị điện trường phân cực ngược của J
C

cuốn sang miền C→dòng I
C

Đối với transistor pnp cũng hoạt động tương tự như vậy, nhưng đổi vai trò của electron thành
lỗ trống, và chiều của các dòng điện ngược lại với transistor npn
II. Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt của transistor
1. Đặc tính vôn-ampe
Trong lãnh vực điện tử công suất, transistor BJT chỉ được sử dụng như công tắc và phần lớn
được mắc theo dạng mạch có chung emitor.
2. Đặc tính đóng ngắt của transistor
III. Các tham số chủ yếu và ứng dụng của transistor
1. Các tham số chủ yếu của transistor
.
Dòng điện cực đại: dòng điện giới hạn của transistor.
.
Điện áp cực đại: điện áp đánh thủng transistor.
.
Tần số cắt: tần số giới hạn để transistor làm việc.
.
Hệ số khuyết đại: hệ số bêta.
.
Công suất cực đại: P= U
CE
*I
CE
2. ứng dụng của transistor


Khuếch đại

Khi transistor làm việc ở chế độ tích cực (J
E
phân cực thuận, J
C
phân cực ngược), thì nó có khả năng khuếch đại tín hiệu,
tùy theo mục đích sử dụng mà có các mạch khuếch đại: KĐ tín hiệu nhỏ, KĐ công suất, KĐ vi sai, KĐ cộng hưởng,…
Mạch KĐ tín hiệu nhỏMạch KĐ công suất

Tạo dao động

Khi transistor làm việc ở chế độ tích cực, với một khung cộng hưởng, và chế độ hồi tiếp thích hợp,
transistor có khả năng tạo dao động điều hòa: Dao động ba điểm điện cảm, dao động ba điểm điện dung,
dao động ghép biến áp,….
Mạch DĐ 3 điểm điện cảm
Mạch DĐ 3 điểm điện dung

Mạch tạo xung số

Khi transistor làm việc ở chế độ ngắt (cắt và dẫn bão hòa), người ta sử dụng transistor trong các
mạch tạo xung, và các mạch logic
Mạch dao động đa hài
B MOSFET
Loại transistor có khả năng đóng ngắt nhanh và tổn hao do đóng ngắt thấp với cổng điều
khiển bằng điện trường (điện áp).
I. Cấu tạo và nguyên lý làm việc MOSFET
1 Cấu tạo
2 Nguyên lý làm việc

II. Đặc tính vôn-ampe và đặc tính đóng ngắt
3 Đặc tính vôn-ampe
4 Đặc tính đóng ngắt
III. Các tham số và ứng dụng
B MOSFET
I. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mosfet
1. Cấu tạo mosfet
Cấu tạo
MOSFET kênh đặt sẵn MOSFET kênh cảm ứng
2. Nguyên lý làm việc của mosfet

Để Mosfet hoạt động ở chế độ khuếch đại thì phải phân cực cho nó băng cách đặt lên các cực
của nó điện áp một chiều thích hợp. Khi làm việc thì đế và cực S của MOSFET được nối với
nhau

Xét nguyên lý làm việc của MOSFET kênh n:

Đặt vào kênh điện áp U
DS
<0 có tác dụng tạo ra dòng điện đi qua kênh I
D

Nếu U
GS
<0, điện trường do nó gây ra có tác dụng kéo lỗ trống từ đế vào kênh→chế độ giàu của
MOSFET

Nếu U
GS
>0, điện trường do nó gây ra có tác dụng đẩy các lỗ trống từ kênh về đế→chế độ nghèo của

MOSFET

Dòng điện đi qua kênh (dòng cực máng I
D
) phụ thuộc vào cả U
GS
và U
DS
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc