Tài liệu Thiết kế và chế tạo mạch nghịch lưu một pha.

NHÂ ̣N XÉ CỦ GIÁ IÊN ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ Hưng Yên, tháng 1 năm 2013. Giá́ viên hương dân Trần Văn Chương Page 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................................3 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...................................................................................4 1.1. Phân tích yêu cầu của đề tài......................................................................................................4 1.2. Mục tiêu của đề tài....................................................................................................................4 1.3.Kế h́ạch tiến độ tưng tuần....................................................................................................4 1.4. Các phương án thực hiện..........................................................................................................6 1.5. Ý nghĩa của đề tài.....................................................................................................................6 CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU CÁC LINH KHIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT............................7 2.1. Giơi thiệu về các van bán dân công suất..................................................................................7 2.2 .Transit́r trường......................................................................................................................12 2.3 . MOSFET ((Insulated Gate Biṕlar Transit́r).......................................................................22 2.3.2 Nguyên lý làm việc -Phân cực ch́ MOSFET .....................................................................23 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ MẠCH NGHỊCH LƯU ĐỘC LẬP......................................24 3.1. Khái niệm mach nghịch lưu....................................................................................................24 3.2. Nghịch lưu dòng.....................................................................................................................25 3.3 . Nghịch lưu áp.........................................................................................................................33 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ĂC QUY 4.1 Máy Biến Áp........................................................................................................................40 4.2 Ăc Quy.................................................................................................................................42 CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH..............................................................44 5.1 Tính t́án và thiết kết mạch động lực......................................................................................44 5.2 .Thiết kế mạch điều khiển........................................................................................................48 5.2.3 Mạch cách ly.........................................................................................................................55 5.3 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý h́ạt động và sơ đồ b́ad....................................................56 KẾT LUẬN.....................................................................................................................................59 Page 2 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay vơi sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật bán dân công suất, các thiết bị biến đổi điện năng dùng các linh kiện bán dân công suất đã được sử dụng nhiều tŕng công nghiệp và đời sống nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng cá của xã hội. Tŕng thực tế sử dụng điện năng ta cần thay đổi tần số của nguồn cung cấp, các bộ biến tần được sử dụng rộng rãi tŕng truyền động điện, tŕng các thiết bị đốt nóng bằng cảm ứng, tŕng thiết bị chiếu sáng... Bộ nghịch lưu là bộ biến tần gián tiếp biến đổi một chiều thành x́ay chiều có ứng dụng rất lơn tŕng thực tế như tŕng các hệ truyền động máy bay, tầu thuỷ, xe lửa... Tŕng thời gian học tập và nghiên cứu, được học tập và nghiên cứu môn Điện tử công suất và ứng dụng của nó tŕng các lĩnh vực của hệ thống sản xuất hiện đại. Vì vậy để có thể nắm vững phần lý thuyết và áp dụng kiến thức đó và́ tŕng thực tế, chúng em được nhận đồ án môn học vơi đề tài: “Thiết kế va chế tạo mạch nghịch lưu một pha”. Vơi đề tài được giá, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình để tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu sâu và́ tính t́án thiết kế phục vụ ch́ việc h́àn thiện sản phẩm. Dươi sự hương dân chỉ bả́ nhiệt tình của thầy Trần Văn Chương cùng vơi sự cố gắng nỗ lực của các thành viên tŕng nhóm chúng em đã h́àn thành x́ng đồ án của mình. Tuy nhiên d́ thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy chúng em rất ḿng sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giá́, cùng bạn bè để đề tài được h́àn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Tuân Anh Cao Đăng Ánh Page 3 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Phân tích yêu cầu của đề tai. Vơi yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải đi thiết kế một bộ nghịch lưu ch́ ra điện áp x́ay chiều là 220V từ nguồn ắc quy 12V, tần số tŕng mạch đ́ được là 50Hz, công suất ra của bộ nghịch lưu là 300W. Mạch lấy nguồn ắc quy 12V cấp trực tiếp ch́ mạch và ch́ biến áp. Biến áp ở đây sử dụng như một bộ kích nhằm kích nguồn áp lên giá trị cá hơn nhiều lần ś vơi giá trị áp ban đầu. Chính vì mạch có khả năng biến đổi nguồn một chiều thành nguồn x́ay chiều nên mạch có tính thiết thực rất lơn tŕng thực tế. Mạch là mạch công suất vì vậy linh kiện được sử dụng phần lơn là linh kiện công suất. Mạch sử dụng các van bán dân công suất như Transist́r, MOSFET, IGBT… Tŕng quá trình chạy mạch thì xung tạ́ ra là xung vuông và được khuyếch đại lên bằng các van bán dân là Transist́r, IGBT… 1.2. Mục tiêu của đề tai. Nắm được một cách tổng quan về các phần tử bán dân công suất. Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu, hiểu được nguyên lý làm việc của mạch nghịch lưu, các phương pháp biến đổi từ đó lựa chọn một phương án tối ưu nhất để có áp dụng trên đồ án của mình và nǵài thực tiễn. Page 4 1.3.Kế hoạch tiến độ tưng tuần STT Tuần Công việc thực hiện Người thực hiện - Nhận đề tài, sắp xếp công việc ch́ từng tuần(phân chia công việc ch́ từng thành viên) 1 Cả nhóm 1 -Tìm tài liệu liên quan: điện tử công suất, truyền động điện - Tìm hiểu nguyên lý các mạch có liên quan đến đề tài. Tuấn Anh - Tham khả́ ý kiến những người có chuyên môn, các anh chị khóa trươc. Ánh -Đưa ra cơ sở lý thuyết chung của đề tài. -.Đưa ra ý tưởng thiết kế mạch 2 2 - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch, tính t́án thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng. Tuấn Anh Ánh Cả nhóm - Ráp mạch và khả́ sát trên b́ mạch( nếu gặp lỗi chỉnh sửa lại) 3 3 - Đ́, chuẩn đ́án các thông số điện. Cả nhóm - Tiến hành vẽ mạch, in mạch. - Lắp ráp h́àn tất sản phẩm - Chuẩn h́á nội dung, làm quyển lý thuyết. 4 4 - H́àn tất sản phẩm, kiểm tra t́àn bộ nội Page 5 Cả nhóm dung. 1.4. Các phương án thực hiện. Nhóm thực hiện đềề tài sử dụng hai phương pháp chủ yềếu:  Phương pháp tham khả́ tài liệu: Nguồn tài liệu chủ yếu bằng tiếng anh được tìm kiếm trên mạng Internet.  Phương pháp thực hành: Śng śng vơi việc đọc tài liệu nhóm thực hiện đề tài đã thực hành trên mô hình để dễ dàng nắm bắt được lý thuyết. 1.5. Ý nghĩa của đề tai. Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cá kiến thức chuyên nghành cũng như kiến thức nǵài thực tế. Đề tài còn thiết kế chế tạ́ thiết bị, mô hình để các sinh viên tŕng trường đặc biệt là sinh viên kh́a Điện – Điện tử tham khả́, học hỏi tạ́ tiền đề nguồn tài liệu ch́ các học sinh, sinh viên kh́á sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập. Những kết quả thu được sau khi h́àn thành đề tài này trươc tiên là sẽ giúp chúng em có thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lưu, các phương pháp biến đổi điện áp. Từ đó sẽ tích luỹ được kiến thức ch́ các năm học sau và ra nǵài thực tế CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU CÁC LINH KHIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT 2.1. Giới thiệu về các van bán dẫn công suât 2.1.1. DIODE công suât a>Câu tạo đặc điểm va phân loại: -Díde công suất là phần tử bán dân có một tiếp giáp PN. Diện tích bề mặt tiếp giáp được chế tạ́ lơn hơn ś vơi díde thông thường, có thể đạt tơi hàng trục mm 2. Mật độ Page 6 dòng điện ch́ phép của tiếp giáp cỡ 10A/mm. 2 D́ vậy dòng điện định mức của một số ĺại díde có thể đạt tơi hàng trăm ampe, như PK200, thậm chí hàng nghìn ampe như BB2-1250. Cấu tạ́ và ký hiệu của díde công suất được mô tả như hình 2.1 -Đíde có 2 ĺại thường được dùng tŕng các mạch chỉnh lưu công suất lơn: *Diode chỉnh lưu Gecmani (Ge): Tiếp giáp của díde Ge phần lơn được chế tạ́ bằng phương pháp làm nóng chảy IN (indi) vơi nhiệt độ thích hợp, tŕng bán dân Ge ĺại N. Miếng bán dân Ge được hàn vơi nền bằng thép. Tinh thể Ge được đặt tŕng vỏ bọc hợp kim ć va để bả́ vệ và liên kết vơi bộ phận tản nhiệt. -Đặc điểm của Díde Ge là điện áp chịu đựng được kh́ảng 400V, nhưng sụt áp trên Díde nhỏ nên được sử dụng tŕng các bộ chỉnh lưu điện áp thấp. Díde Ge thường bị đánh thủng d́ nhiệt độ. Nhiệt độ ch́ phép của Díde Ge là 75 0C, nên khi làm việc ở nhiệt độ cá dòng điện ngược tăng lên đáng kể dân đến chất lượng chỉnh lưu thấp, d́ vậy ta có thể ći nhiệt độ ch́ phép là nhiệt độ tơi hạn của Díde Ge. *Diode chỉnh lưu silic (Si): Page 7 -Díde chỉnh lưu Si được chế tạ́ bằng cách làm nóng chảy nhôm tŕng tinh thể Si ĺại N, h́ặc làm nóng chảy hợp kim thiếc phốt ph́, hay vàng antiḿan tŕng tinh thể silic ĺại P. Nǵài ra người ta còn chế tạ́ bằng phương pháp khuếch tán Phốt ph́ và́ tinh thể Si ĺại N. Công nghệ chế tạ́ kiểu khuếch tán thường được áp dụng ch́ các ĺại díde công suất lơn. -Tinh thể Si và tiếp giáp PN được bọc bởi vỏ kim ĺại, tinh thể bán dân được hàn bằng hợp kim bạc- antiḿan hay vàng- antiḿan. - Díde Si có điện áp ngược ch́ phép cỡ 2500V, nhưng độ xụt diện áp trên Díde Si cũng cá hơn Díde Ge. Nhiệt độ ch́ phép của Díde Si khá cá tmax = 1250C, và hiện tượng đánh thủng chủ yếu cũng là d́ nhiệt độ. b>Nguyên lý lam việc va đặc tính vôn – ampe: -Khi tiếp giáp PN của díde được đặt đươi tác dụng của điện áp bên nǵài, nếu điện trường nǵài cùng chiều vơi điện trường E thì vùng nghè́ điện tích xẽ được mở rộng ra, nên điện trở tương đương của díde càng lơn và dòng điện xẽ không thể chạy qua. Lúc này t́àn bộ điện áp xẽ được đặt lên vùng nghè́ điện tích, ta nói rằng díde bị phân cực ngược. Hình 2.2 -Khi điện trường nǵài ngược chiều vơi điện trường E thì vùng nghè́ điện tích xẽ bị thu hẹp lại. Nếu điện áp bên nǵài lơn hơn 0,65V thì vùng nghè́ điện tích xẽ thu hẹp lại đến bằng không, và các điện tích có thể di chuyển tự d́ qua cấu trúc của díde. Dòng điện đi qua díde lúc này chỉ bị hạn chế d́ điện trở tải ở mạch nǵài. Khi đó ta nói rằng díde được phân cực thuận. Hình 2.2. Page 8 E E ng - n p + + - + - E + ng + + - p - n + + + - + - + - vùng nghè́ các điện tích Hương di chuyển các các điện tích Hình 2.2a. Hình 2.2b. *Đặc tính vôn – ampe: A U A A U n g ,m a x 0 U U 0 D 0 m A U U 0 D0 m A § Æ c tÝn h th ù c tÕ c ñ a d io d e § Æ c tÝn h tu y Õ n tÝn h h ã a c ñ a d io d e m A § Æ c tÝn h lý t ë n g c ñ a d io d e Hình 2.3.đặc tuyến v́n-ampe của díde Đặc tính V-A của díde gồm 2 nhánh, nhánh thuận(1) nằm ở góc phần tư thứ nhất ứng vơi UAK  0, nhánh ngược (2) nằm ở góc phần tư thứ ba ứng vơi UAK  0 hình 2.3 -Trên đường đặc tính thuận của díde nếu điện áp U AK được tăng dần từ 0 đến vượt quá giá trị UD0 0,6 – 0,7V, gọi là điện áp rơi trên díde thé chiều thuận, thì dòng điện đi qua díde có thể đạt tơi giá trị rất lơn, nhưng điện áp rơi trên díde hầu như không đổi. Page 9 -Trên đường đặc tính ngược díde nếu điện áp U AK được tăng dần từ 0 đến giá trị Ungmax thì dòng điện qua díde có giá trị rất nhỏ, gọi là dòng dò. Ch́ đến khi U AK đạt đến giá trị lơn hơn Ungmax thì dòng điện qua díde tăng đột ngột, như vậy khả năng cản trở dòng điện của díde thé chiều ngược bị phá vỡ. Đây là hiện tượng díde bị đánh thủng. -Tŕng những tính t́án thực tế người ta thường dùng đặc tính gần đúng đã tuyến tính hóa của díde. Biểu thức t́án học của đường đặc tính này là: u = UD0 + iDRD Tŕng đó: UD0(V); ID (A); RD (). -Đặc tính V-A của díde thực tế là khác nhau, nó phụ thuộc và́ dòng điện ch́ phép và điện áp ngược mà díde chịu được. Thé đặc tính lý tưởng thì điện trở tương đương của díde bằng 0 thé chiều thuận và bằng ∞ thé chiều ngược. c> Biểu thức giải tích đặc tính V-A  Đặc tính V-A của díde được biểu diễn gần đúng bằng biểu thức: I = Is( e q .U k. T Tŕng đó: - 1) Is - Dòng điện rò kh́ảng vài trục mA. q - Điện tích của điện tử (q = 1,59.10-19 C). k - Hằng số B́ltzmann (k = 1,38.10-23 J/K). T = 2730 + t0 - Nhiệt độ nhiệt đối (0K). t0 - Nhiệt độ môi trường 0C u – Điện áp đặt trên díde (V) d>Các tham số cơ bản của Diode Giá trị trung bình của dòng điện ch́ phép chạy qua díde thé chiều thuận, ID .Tŕng quá trình làm việc dòng điện chạy qua díde sẽ làm phát nóng tinh thể bán dân của díde. Công suất tổn há của díde khi đó sẽ bằng tích dòng điện chạy qua nó vơi Page 10 điện áp rơi trên díde. Díde chỉ dân dòng thé một chiều từ anốt đến cat́t. Điều này có nghĩa là công suất phát nhiệt tỷ lệ vơi dòng điện trung bình qua díde, Vì vậy giá trị I D là một thông số quan trọng để lựa chọn một díde tŕng một ứng dụng cụ thể. - Giá trị điện áp ngược lơn nhất mà díde có thể chiệu đựng được, Ung,max. Ung,max là giá trị điện áp ngược lơn nhất mà díde có thể chịu đựng được, đây cũng là một thông số quan trọng để lựa chọn một díde. Như ở đặc tính vôn – ampe đã chỉ ra, quá trình díde bị đánh thủng là quá trình không thể đả́ ngược được, vì vậy tŕng các ứng dụng thực tế khi lựa chọn díde phải luôn đảm bả́ U AK<= Ung,max . -Tần số làm việc của díde. Quá trình phát nhiệt trên díde còn phụ thuộc và́ tần số đóng cắt của díde. Tŕng các kh́ảng thời gian díde mở ra h́ặc khóa lại công suất tổn há tức thời u(t).i(t) có giá trị lơn hơn luc díde dân dòng h́ặc lúc đạng bị khóa. Vì vậy nếu tần số đóng cắt cá, h́ặc tŕng trường hợp thời gian đóng cắt của díde Ś sánh được vơi kh́ảng dân dòng h́ặc khóa thì tổn thất trên díde lại bị quy định chủ yếu bởi tần số làm việc chứ không phải chỉ có giá trị dòng điện trung bình. Các díde được chế tạ́ để phù hợp vơi các dải tần số làm việc khác nhau, nên khi lựa chọn díde cần phải quan tâm dến tần số làm việc của díde. -Thời gian phục hồi tr. Tŕng các bộ biến đổi thường sẩy ra quá trình chuyển mạch giữa các phần tử, nghĩa là quá trình dòng điện chuyển từ một phần tử này sang một phần tử khác. Các díde khi khóa lại có dòng ngược có thể có biên độ rất lơn để di tản các điện tích ra khỏi cấu trúc bán dân của mình tŕng kh́ảng thời gian t r, gọi là thời gian phục hồi. Thời gian phục hồi cũng quyết định tổn thất công suất tŕng díde. Các díde có thời gian phục hồi rất ngắn cỡ s, gọi là các díde cắt nhanh. Cần phải phân biệt các díde cắt nhanh vơi các díde tần số cá, và tr là một thông số cần quan tâm khi chọn díde. Page 11 2.2 .Transitor trường 2.2.1 Khái niệm Transit́r trường được viết Tinh thể bán dẫẫn loại N tắt là FET (Field effect Transit́r) là rất lơn khác vơi Transit́r lưỡng cực Điện trường BJT ( Biṕlar Junctín Transit́r) ĺại NPN hay PNP có tổng trở đầu Đường điện tử ĺại Transit́r có tổng trở đầu và́ và́ tương đối nhỏ ở cách lắp ráp thông thường kiểu E chung. Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của FET Sự điều khiển dòng điện ở FET thông qua một điện trường nằm vuông góc vơi đường dòng điện.Điều này thực ra đã được phát hiện ra từ năm 1928.Nhưng ứng dụng thực tế chỉ xảy ra sau khi sự phát triển của nhiều ĺại bán dân khác nhau ra đời.Hình 1.2.4-1 mô tả nguyên lí làm việc của FET. Tŕng khi ở Transit́r lưỡng cực thì dòng điện chính luôn luôn chạy qua hai vật liệu bán dân ĺại N và P, thì ở Transit́r trường dòng điện chỉ chạy ở 1 tŕng 2 ĺại bán dân nêu trên. Đường của dòng điện được cấu tạ́ từ chất bán dân ĺại N được gọi là bán dân kênh N. Ĺại được cấu tạ́ từ bán dân ĺại P được gọi là kênh P. Sơ đồ dươi đây mô tả các ĺại khác nhau của Transit́r trường. Page 12 Các Transit́r trường có 3 chân: Cực máng D (Drain), Cực nguồn (Śurce), Cực cổng (Gate). Các cực của Transit́r trường ś sánh vơi Transit́r BJC Cực S tương đương vơi cực Emitter Cực G tương đương vơi cực Base Cực D tương đương vơi cực Ćllect́r Mỗi ĺại Transit́r trường có một kí hiệu riêng. Nó được tóm tắt trên Transitor trường (FETs) JFETs (PNFETs) JFETs kênh N Kênh N MOSFETs (IGFETs) JFETs kênh P Kênh P Kênh N Hình 2.5 MOSFETs kênh đặt sẵẫn Kênh P MOSFETs kênh cảm ứng MOSFETs Cổng đôi Các loại ́ransitor trường Page 13 Loại5 đặc biệt VMOSFETs SIPMOSFETs Vì đặc tính tổng trở đầu và́ rất lơn (đối vơi JFETs có giá trị kh́ảng 10 9, ở MOSFETs thậm chí kh́ảng 1015) ch́ nên sự điều khiển dòng điện tŕng Transit́r trường có công suất tổn há gần bằng không. Vì vậy việc ứng dụng Transit́r trường rất rộng rãi đặc biệt vơi kỹ thuật MOSFETs. Ĺại Ĺại kênh N Ĺại kênh P D JFETs G S D G D MOSFETs ĺại kênh liên tục G S S D G S MOSFETs ĺại kênh gián đ́ạn Hình 2.6 Ký hiệu ́ransitor trường 2.2.2 Transitor JFET (Junction FET) a, Câu tạo, nguyên lí lam việc JFET còn được gọi là Transit́r tiếp xúc P-N hay FET nối. Gọi tắt là FET.JFET có hai ĺại là JFET kênh N và JFET kênh P. Cấu tạ́ của JFET kênh N được ch́ như trên hình vẽ.Cấu tạ́ của nó bá gồm có một tấm bán dân ĺại N, trên tinh thể bán dân Si-N người ta tạ́ xung quanh nó một lơp bán dân P (có nồng độ cá hơn ś vơi bán dân ĺại N) và đưa ra điện cực là cực nguồn S (Śurce), cực máng D (Drain), và cực cổng G (Gate). Page 14 Như vậy hình thành một kênh dân điện ĺại N nối giữa hai cực D và S, cách li vơi cực cổng G dùng làm cực điều khiển bởi một lơp tiếp xúc bá quanh kênh dân. Đối vơi JFET kênh P thì h́àn t́àn tương tự. Ký hiệu và cực tính điện áp phÂn cực cũng như dòng điện và đặc tính điều khiển ch́ các JFET ĺại kênh N và kênh P như hình Hình 2.7. Mặt cắt của một JFÉ kênh N 2.7 b, Nguyên lí hoạt động Để phân cực JFET kênh N người ta dùng hai nguồn điện áp nǵài là U DS> 0 và UGS< 0 như hình vẽ Hình 2.8 (đối vơi JFET kênh P, các chiều điện áp phân cực sẽ ngược lại sá ch́ tiếp giáp P-N bá quanh kênh dân luôn được phân cực ngược). D́ tác dụng của các điện trường này, trên kênh dân xuất hiện một dòng điện (là dòng điện tử đối vơi ĺại kênh N) hương từ cực D tơi cực S, được gọi là dòng điện cực máng I D. Dòng IĐ có độ lơn tuỳ thuộc và các giá trị UDS và UGS vì độ dân điện của kênh phụ thuộc mạnh và́ cả hai điện trường này.Điều này có thể giải thích như sau: ID -ID D G S + -U D U D S G + S - + G S - Page 15 U G S -U DS + -U D -ID ID -U G S U G S Hình 2.8. Ký hiệu, đặc tính điều khiển của FET kênh N và FET kênh P Khi đặt điện áp -UGS giữa cực G và cực S (hình 2.8) thì cả hai tiếp giáp PN đều bị phân cực ngược.Tŕng chất bán dân ĺại P và N bắtđầu hình thành vùng chắn làm ch́ dòng điện không còn chạy qua được giữa hai vùng tiếp giáp PN phân cực ngược.Khi vùng chắn cứ rộng mãi ra thì dòng điện tŕng kênh nhỏ dần đi.Tŕng kênh gần cực Śurce là rộng nhất và phía cực Drain thì nhỏ hơn. Điện áp -UGS càng lơn bá nhiêu thì vùng chắn tŕng kênh càng lơn bấy nhiêu và dòng điện chạy tŕng kênh càng nhỏ đi bấy nhiêu.Độ lơn của điện trở R DS giữa Śurce và Drain của JFET phụ thuộc và́ độ lơn của điện áp UGS.Như vậy điện áp có thể làm thay đổi được điện trở RDS.Khi các vùng chắn tiếp xúc vơi nhau thì dòng điện sẽ bị gián đ́ạn và kênh lúc này bị thắt lại.Dòng điện I D lúc này sẽ bằng không.Vì tiếp giáp PN phÂn cực ngược nên chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua, d́ đó việc điều khiển dòng điện I D bằng điện áp -UGS có công suất tổn há rất nhỏ. c, Đường đặc tính ra của JFÉ Đường đặc tính đầu ra biểu diễn sự phụ thuộc giữa dòng điện cực máng I D và điện áp UDS khi UGS bằng hằng số. Vùng tuyến tính Khi UDS nhỏ, ID tăng mạnh tuyến tính thé UDS và ít phụ thuộc và́ UGS. Đây là vùng làm việc mà JFET giống như điện trở thuần ch́ tơi lúc đường ćng bị uốn mạnh Page 16 Vùng bão hoà Khi UDS đủ lơn, ID phụ thuộc rất yếu và́ UDS và phụ thuộc mạnh và́ UGS.Đây là vùng làm việc mà JFET giống như một phần tử khuếch đại, dòng điện I D được điều khiển bằng điện áp UGS. Vùng đánh thủng Khi UDS có giá trị khá lơn, ID tăng đột biến d́ tiếp giáp PN bị đánh thủng, hiện tượng thác lũ xảy ra tại khu vực gần cực D d́ điện áp ngược đặt lên tiếp giáp PN tại vùng này là lơn nhất. d, Phương pháp lấy đường đặc tính đầu ra:  Điều chỉnh nguồn điện áp U2 = 0  Đặt U1 ở gái trị ḿng muốn giữa 0 và -6V và giữ bằng hằng số  Đóng công tắc S1 và điều chỉnh U2 các giá trị khác nhau  Đọc dòng ID ở mỗi giá trị UDS  Mở công tắc S1, chỉnh U2 về không và U1 thay đổi các giá tri khác nhau  Đọc dòng ID ở mỗi giá trị UGS  Giữ nguyên U2 điều chỉnh thay đổi U1  Đọc dòng ID ở mỗi giá trị UGS Hình 2.9 Phương pháp lấy đặc tính ra của MOSFETs Page 17 Hình 2.10 Đặc tuyến đầu ra của JFÉ e, Các tham số của JFÉ Tham số giới hạn Dòng điện IDmax là dòng điện máng cực đại ch́ phép (ứng vơi UGS =0) Điện áp UDSmax là điện áp máng nguồn cực đại ch́ phép Điện áp UGSmax là điện áp cổng nguồn cực đại ch́ phép Điện áp kh́á UGS(P) là điện áp cổng nguồn làm ch́ dòng ID = 0 Tham số làm việc Điện trở đầu ra dòng một chiều RDS: RDS = UDS/ID Điện trở đầu ra dòng x́ay chiều r DS: rDS = UDS/ID, rDS thể hiện độ dốc của đường đặc tính đầu ra tŕng vùng bã́ h́à. Hỗ dân của đặc tính truyền dân S: S = ID/ UGS ch́ biết tác dụng điều khiển của điện áp cực cổng tơi dòng cực máng. 2.2.3 Transitor MOSFET (Transitor trường cực cổng cách li) Page 18 Ở MOSFETs, sự điều khiển không thông qua lơp chắn mà qua một lơp cách điện. Lơp cách điện này về nguyên tắc có cấu tạ́ từ ́xít kim ĺại cũng chính vì vậy mà người ta gọi là MOSFETs (Metal Oxide Semićnduct́r FET). Khi viết tắt người ta cũng thường hay viết IFET (I: insulated) h́ặc IGFET (IG: insulated gate). MOSFETs được chia làm hai ĺại: Ĺại có kênh liên tục hay còn gọi là MOSFETs có kênh đặt sẵn và ĺại có kênh gián đ́ạn còn gọi là MOSFETs có kênh cảm ứng. MOSFETs có kênh liên tục có khả năng dân điện khi UGS = 0V. Ở MOSFETs có kênh gián đ́ạn thì ngược lại, khi U GS = 0V thì nó không dân. Mỗi ĺại kênh liên tục hay gián đ́ạn đều có phân ĺại thé chất bán dân là kênh N hay kênh P. a Câu trúc va ký hiệu: -Không giống như Transit́r thường được giơi thiệu ở phần trên, chúng được điều khiển bằng dòng điện. Còn MOSFET được điều khiển bằng điện áp nên công suất điều khiển rất nhỏ, d́ vậy MOSFET có thể được điều khiển trực tiếp từ các đầu ra của các vi mạch công suất nhỏ. -Trên hình 2.11 biểu diễn cấu trúc của một MOSFET kênh dân kiểu n. tŕng đó G là cực điều khiển cách ly h́àn t́àn vơi cấu trúc bán dân bởi lơp điện môi mỏng silicđíxit (SiO2) nhưng có cách điện rất lơn. Nếu kênh dân là kiểu n thì các hạt mang điện xẽ là các electŕn (các hạt điện tử) d́ đó cực tính điện áp của cực máng là cực dương, còn cực gốc thường nối vơi đế P. -Trên cấu trúc ký hiệu gạch ché́ giữa D&S để chỉ ra rằng bình thường không có kênh dân nối giữa D và S. Page 19 so u rce (S ) D G n n n p n p G n S n a> D r a in (D ) b> Hình 2.11: Cấu trúc bán dân và ký hiệu của MOSFET Page 20