tài liệu điện tử cơ bản chương 5b

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐIỆN TỬ CƠ BẢN
TS. NGUYỄN LINH NAM


Chương 5:

Thyristor và mạch ứng dụng


Chương 5:
Thyristor và Ứng Dụng
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG
5.2. SCR
5.3. TRIAC

5.4. DIAC
5.5. MẠCH ỨNG DỤNG TỔNG HỢP


Mục tiêu của chương:
- Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý

hoạt động, các tham số cơ bản và vẽ được
đặc tuyến của SCR, DIAC, TRIAC
- Giải thích và tính toán được các mạch điện
tử ứng dụng cơ bản dùng SCR, DIAC,
TRIAC

- Áp dụng được các kiến thức về SCR, DIAC,
TRIAC trong thực tế


KHÁI NIỆM CHUNG
Thyristor = Thyratron + Transistor
Linh kiện bán dẫn công suất lớn, làm việc với dòng
điện, điện áp lớn

Phân loại: theo điện cực và chiều dẫn điện

Điện cực
Một chiều
Hai chiều
2 cực
Diode Shottky
DIAC
3 cực
SCR, SUS, PUT
TRIAC
4 cực
SCS


SCR-Semiconductor Controller Rectifier
Cấu tạo và ký hiệu
SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium. Các tiếp xúc kim
loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G.

Nguyên lý hoạt động
IB1

T2

IC2
IC1

T1
IB2

+ Điều kiện: VA > VK
+ Để SCR dẫn, đưa tín hiệu kích dương (VG, IG) vào cực G:
IG=IB2→T2 dẫn→IC2=β2IB2=IB1→T1 dẫn
→ IC1=β1IB1→IB2=IC1
→T1, T2 dẫn bão hòa
→ khi đã tắt tín hiệu kích, SCR vẫn dẫn.
SCR có tác dụng như một công tắc điều khiển bằng điện áp


Dòng điện qua SCR

Dòng IA chảy qua SCR
từ cực A đến cực K

Tín hiệu kích dương IG

VAK

Đặc tuyến
Vùng phân cực nghịch
VAK < 0 → dòng rò (rỉ) rất nhỏ
chảy qua SCR
VBR: điện thế đánh thủng
Vùng phân cực thuận
VAK > 0
Khi chưa cấp tín hiệu kích (VG=0,
IG=0)
+VAK nhỏ→dòng rất nhỏ chảy qua SCR
+VAK = VBO (điện thế quay về)
→VAK trở về 0.7V→dòng duy trì (IH)
→SCR dẫn điện, dòng điện tăng
như diode thường (dòng thuận IA)
Nếu cấp tín hiệu kích (VG>0, IG>0)
VBO (điện thế quay về) nhỏ hơn
Dòng kích IG càng lớn→VBO càng nhỏ


Các tham số kỹ thuật của SCR
+ Dòng thuận tối đa IA: là dòng thuận lớn nhất mà SCR có thể chịu
được, vài trăm mA ~ hàng trăm A
+ Điện thế đánh thủng VBR: điện thế phân cực nghịch tối đa, vài
chục V ~ hàng ngàn V
+ Dòng chốt (latching current): dòng thuận tối thiểu để SCR dẫn điện
khi chuyển từ tắt→dẫn, thường lớn hơn dòng duy trì một ít

+ Dòng cổng tối thiểu: 1mA ~ vài chục mA
+ Thời gian mở (ton): từ lúc kích đến khi SCR bảo hòa, vài μs
+ Thời gian tắt (toff): từ lúc VAK giảm về 0 đến lúc lên cao trở lại mà

SCR vẫn tắt, vài chục μs


SCR hoạt động ở chế độ xoay chiều: chỉnh lưu
chỉnh lưu bán kỳ
VAC

Rt

IG

220V
50Hz

~

220V/50Hz

SCR

α: góc kích
Φ=1800-α: góc dẫn

IG

VRt

SCR ngưng

SCR dẫn

Bài tập 1:
Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR có điện áp dẫn là 100V tại dòng
kích Ig=1mA. Với điện áp ngõ vào hình có biên độ đỉnh 200V. Xác định
1. Gốc kích?
2. Gốc dẫn?
3. Điện áp và dòng điện trung bình qua tải RL=100Ω


Bài tập 2:

Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR, giả sử điện áp
vào có dạng v = 240sin314t.
Nếu điện áp dẫn là 180V thì thời gian tắt sẽ là bao nhiêu?


Bài tập về nhà 1:
Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR có điện áp dẫn là
150V tại dòng kích Ig=1mA. Với điện áp ngõ vào hình có
biên độ đỉnh 400V. Xác định
1. Gốc kích?
2. Gốc dẫn?
3. Điện áp và dòng điện trung bình qua tải RL=200Ω
Bài tập về nhà 2:
Cho mạch chỉnh lưu bán sóng dùng SCR, hãy xác định biên
độ đỉnh áp ngõ vào nếu dòng tải trung bình là 1A, cho tải
RL=100Ω và góc kích 300?

chỉnh lưu toàn kỳ

Rt

D4

D1

D3

D2

IG
SCR

~

220V
50Hz

220V/50Hz



Bài tập:
Cho mạch chỉnh lưu toàn sóng dùng SCR cấp cho tải RL=100Ω.
Nếu biên độ điện áp đỉnh là 200V và góc kích là 600, hãy xác định:
1. Điện áp trung bình tại ngõ ra?
2. Dòng trung bình tại ngõ ra?

Một số ứng dụng dùng SCR
SCR as static contactor


SCR for power control


SCRs for speed control of DC shunt motor


Overlight detector


Mạch cảm biến rung dùng SCR


TRIAC-Triode AC Semiconductor Switch

TRIAC thường được coi như một SCR lưỡng
hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều