zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Điện tử công suất: Các linh kiện bán dẫn (p2) - PGS.TS Lê Minh Phương

Chia sẻ: 5A4F5AFSDG 5A4F5AFSDG | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Báo xấu

112
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện tử công suất: Các linh kiện bán dẫn (p2) gồm có những nội dung: The Power MOSFET, MOSFET Regions of Operation, the MOSFET as a Switch, MOSFET Switching Characteristics, datasheet of the MOSFET, đặc điểm của MOSFET,... Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử công suất: Các linh kiện bán dẫn (p2) - PGS.TS Lê Minh Phương

1/21/2013 Ho Chi Minh City University of Technology PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường Đại Học Bách Khoa TP HỒ CHÍ MINH Contact info: Address: 268 Lý Thường Kiệt, P.14,Q.10, TP Hồ Chí Minh Telephone: 84-08-38647256 (5722) Mobile: 0988572177 E-mail: lmphuong@hcmut.edu.vn; ivanphuong@yahoo.com 1 Power Electronics ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM TPHCM 2012 2 1
1/21/2013 Contents – Nội dung 1. Tổng quan về Điện tử công suất 2. Các linh kiện bán dẫn 3. Mô phỏng Matlab-Simulink 4. Bộ chỉnh lưu 5. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 6. Bộ biến đổi điện áp một chiều 7. Bộ nghịch lưu –biến tần 3 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong References 1. MÔ PHỎNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TRONG MATLAB/SIMULINK - Lê Minh Phương, Phan Quốc Dũng – Nhà xuất bản ĐHQG 2011 2. POWER ELECTRONICS HANDBOOK – Muhammad H. Rashid 3. MATLAB/SIMULINK - Mathworks. http://www.mathworks.com/ 4. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1 – Nguyễn Văn Nhờ Nhà xuất bản ĐHQG 4 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 2
1/21/2013 Power Electronics Chương 2 CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN PGS.TS Lê Minh Phương Khoa Điện –Điện Tử Trường ĐHBK TPHCM TPHCM 2012 5 Contents – Nội dung 1. Diodes 2. Bipolar Junction Transistor (BJT) 3. Metal Oxide Semiconductor Effect Transistor (MOSFET) 4. Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) 5. Thyristor 6. Gate Turn Of Thyrisor (GTO) 7. Triode Alternative Current (TRIAC) 6 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 3
1/21/2013 Power Electronic Devices The Power MOSFET The development of the metal oxide semiconductor technology for microelectronic circuits opened the way for developing the power metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) device in 1975. In the 1980s, the development of power semiconductor devices took an important turn when new process technology was developed that allowed the integration of MOS and BJT technologies on the same chip. 7 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices The Power MOSFET MOSFET devices used in many IC technology in which the gate, source, and drain terminals are located in the same surface of the silicon wafer. The power MOSFET device is a voltage-controlled unipolar device and requires only a small amount of input (gate) current. As a result, it requires less drive power than the BJT. Device symbols: (a) n-channel enhancement-mode; (b) p-channel enhancement-mode; 8 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 4
1/21/2013 Power Electronic Devices The Power MOSFET Tồn tại 2 dạng MOSFET 1. Depletion Type - dạng này cần điện áp Gate-Source,(VGS) để ngắt “OFF”. Trong chế độ depletion, MOSFET như là một khóa "Normally Closed – thường đóng“. 2. Enhancement Type - dạng này cần điện áp Gate-Source,(VGS) để đóng “ON”. Trong chế độ enhancement, MOSFET như là một khóa "Normally Opened – thường mở“. 3. Trong ĐTCS thường dụng dạng Enhancement hơn. 9 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices MOSFET Structure Khi điện áp VGS>0, điện tử từ lớp n+ cổng Source bị kéo về lớp p cổng Gate tạo điều kiện hình thành một kênh nối gần cổng nhất. Lúc này VDS>0 nênđiện tử sẽ chạy đến cực Drain làm BJT dẫn, dòng điện chạy từ Drain đến Source. Trạng thái đóng ngắt VDS>0, VGS>0 MOSFET “ON” VDS>0, VGS
1/21/2013 Power Electronic Devices MOSFET Regions of Operation Đặc tính V-I của MOSFET được chia làm ba vùng 1. Vùng Triode (Linear region) VGS> VTh và VDS VTh và VDS >VGS −VTh 3. Vùng Cut-off (Turn off) VGS< VTh 13 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices The MOSFET as a Switch 14 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 6
1/21/2013 Power Electronic Devices The MOSFET as a Switch 1. Cut-off Region Here the operating conditions of VGS> VTh và VDS >VGS −VTh ID =0 and VDS = VDD. Therefore the MOSFET is switched "Fully- OFF". Then we can define the "cut-off region" or "OFF mode" of a MOSFET switch as being, gate voltage, VGS < VTH and ID = 0. No Drain current flows ( ID = 0 ) VOUT = VDS = VDD = "1" MOSFET operates as an "open switch" 15 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices The MOSFET as a Switch 1. Triode Region Here the operating conditions of ( VIN =1), ID =max and VDS = min Therefore the MOSFET is switched "Fully-ON". The input and Gate are connected to VDD Gate-source voltage is much greater than threshold voltage V GS > VTH MOSFET is "fully-ON" Max Drain current flows ( ID = VDD / RL ) VDS = 0V (ideal condition) Min channel resistance RDS(on) < 0.1Ω VOUT = VDS = RDS.ID MOSFET operates as a "closed switch" 16 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 7
1/21/2013 Power Electronic Devices MOSFET Switching Characteristics 17 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices MOSFET Switching Characteristics (a) Simplified equivalent circuit used to study turn-on and turn-off characteristics of the MOSFET and (b) simplified equivalent circuit. 18 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 8
1/21/2013 MOSFET is in the off-state for t t0; (c) VGS > VTh, iD VTh, the device starts conducting and its drain current , iD is given as a function of VGS and VTh. iD starts flowing exponentially from zero The gate current continues to At t = t3, the decrease Vds reaches exponentially Atits t = t2, iD minimum reaches its maximum value by value determined of Iits 0, on resistance, vDS(ON ) i.e. vDS(ON) is given by, 19 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices Turn-off switching waveforms. At t = t0, the gate voltage, VGG(t) is reduced to zero for t≥t0: For t2−t1, the gate-to-source voltage is constant VGS(t1) = (I0/gm) + VTh=const At t = t2, the drain-to-source voltage becomes equal to VDD For t>t3, the gate voltage continues to decrease exponentially to zero, at which the gate current becomes20 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong zero 9
1/21/2013 Power Electronic Devices Datasheet of the MOSFET 21 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices Đặc điểm của MOSFET MOSFET là linh kiện bán dẫn được điều khiển đóng ngắt hoàn toàn bằng điện áp VGS, và tín hiệu này luôn phải duy trì khi muốn MOSFET ở trạng thái đóng 22 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 10
1/21/2013 Power Electronic Devices Đặc điểm của MOSFET MOSFET là linh kiện bán dẫn có tần số đóng ngắt rất cao đến 1MHz. Khả năng chịu điện áp và dòng điện không lớn (500 V, 100A) MOSFET ứng dụng trong các bộ biến đổi công suất nhỏ và tần số cao. Độ sụt áp trên MOSFET cao hơn so với BJT Điện trở thuận trên MOSFET khá lớn đến 300m A datasheet of MOSFET A datasheet of MOSFET 23 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices Đặc điểm của MOSFET http://www.fairchildsemi.com http://www.irf.com/indexnsw.html http://www.semikron.com 24 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 11
1/21/2013 Power Electronic Devices Insulated Gate Bipolar Transistor The insulated gate bipolar transistor (IGBT) - được ứng dụng vào đầu những năm 1980, đang trở thành một thiết bị thành công bởi nhờ các đặc tính vượt trội của nó. Nhiều ứng dụng mới sẽ không khả thi về kinh tế nếu không sử dụng IGBTs. Trước khi xuất hiện IGBT, BJT và MOSFET được sử dụng rộng rãi các ứng dụng với công suất trung bình và tần số cao. Power BJTs có đặc tính tĩnh tốt (on-state characteristics) nhưng thời gian chuyển mạch lớn và điều khiển bằng dòng điện với hệ số khuyếch đại nhỏ. MOSFET được điều khiển bằng điện áp với dòng điều khiển nhỏ (mạch điều khiển đơn giản), tần số đóng ngắt cao, nhưng điện áp định mức thấp. 25 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT kết hợp những ưu điểm của BJT và MOSFET: -Đặc tính tĩnh vượt trội (on-state characteristics) -Tần số đóng ngắt cao nhưng nhỏ hơn MOSFET -Hoạt động với độ tin cậy cao - Thay thế MOSFET trong các ứng dụng điện áp cao và tổn hao nhỏ. -Khả năng mang điện áp, dòng điện và tần số đóng ngắt cao hơn so với BJT 26 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 12
1/21/2013 Power Electronic Devices Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT là linh kiện bán dẫn điều khiển đóng ngắt hoàn toàn bằng điện áp. Cấu tạo gồm lớp tiếp xúc p-n-p-n, và 3 điện cực Collector (C), Emitter (E), Gate (G). Mạch công suất nối giữa C-E, mạch điều khiển nối giữa cổng G- E 27 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices StaticCharacteristics Đặc tuyến VA tương tự như MOSFET (thay đổi ký hiệu các cực , D  C, S E) 28 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 13
1/21/2013 Power Electronic Devices Dynamic Switching Characteristics td thời gian trễ đóng tr thời gian tăng dòng ton=td+tr thời gian đóng ts Thời gian trễ ngắt tf Thời gian giảm dòng Toff=ts+tf thời gian ngắt Tần số đóng ngắt cao hơn so với BJT nhưng thấp hơn MOSFET, tON IGBT  tON MOSFET , tOFF IGBT > tOFF MOSFET 29 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices Dynamic Switching Characteristics 30 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 14
1/21/2013 Power Electronic Devices Đặc điểm của IGBT IGBT là linh kiện bán dẫn được điều khiển đóng ngắt hoàn toàn bằng điện áp VGE, và tín hiệu này luôn phải duy trì khi muốn IGBT ở trạng thái đóng 34 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronic Devices Đặc điểm của IGBT Công nghệ chế tạo IGBT phát triển tăng nhanh công suất của IGBT đã giúp nó thay thế dần GTO trong ứng dụng công suất lớn Sụt áp khi dẫn điện thấp Khả năng chịu tải đạt dến mức điện áp vài ngàn Volt (6.3kV) và dòng điện vài ngàn Amper (2.4kA) Tần số đóng ngắt cao đến 100kHz 35 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong 15
1/21/2013 Power Electronic Devices Datasheet of IGBT 36 1/21/2013 PGS.TS Le Minh Phuong Power Electronics For Building THANK YOU  FOR YOUR ATTENTION 37 1/21/2013 16

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.