TRANSISTOR VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

1. Điôt phát sáng LED
Điôt phát sáng còn được gọi LED (Light Emitting Diode) được vận hành trong chiều thuận (Hình 1). Khi có dòng điện chạy qua LED, nó phát sáng; tùy theo loại vật liệu, ánh sáng trải dài từ hồng ngoại đến cực tím. Thông thường LED phát ánh sáng thấy được, được sử dụng để chỉ trạng thái có điện áp, cảm biến hoạt động v.v... LED cũng được sử dụng trong xe hơi, thí dụ đèn tín hiệu (đèn thắng...).

2. Transistor
về nguyên tắc, chúng ta có hai loại transistor: transistor lưỡng cực và transistor hiệu ứng trường (FET). Cả hai khác nhau cơ bản về cách điều khiển.
Transistor lưỡng cực có ba mối nối, cực gốc (B), cực thu (C) và cực phát (E) (Hình 2). Nếu cực gốc được điều khiển, cực gốc của transistor npn phải dương hơn cực thu và cực phát để có dòng điện chạy từ cực gốc đến cực phát cũng như dòng điện IBC. Trong trường hợp transistor pnp, diễn biến ngược lại.
Để thử xem chức năng transistor lưỡng cực còn tốt hay không, ta có thể dùng máy đo vạn năng để đo xem điôt cực gốc-cực phát và điôt cực gốc-cực thu còn có tính chất điôt hay không.


Người ta dùng transistor lưỡng cực để khuếch đại hay đóng, mở tín hiệu, ở đây ta tận dụng một tính chất của transistor. Nếu có một dòng điện /B nhỏ trong transistor npn chạy từ cực gốc đến cực phát, một dòng điện lớn có thể chạy từ cực thu đến cực phát.
Hình 3 trình bày các trị số đặc trưng của transistor npn. Transistor có thể vận hành với ba mạch cơ bản khác nhau:
■    Mạch cực phát; ngõ vào : UBE. ngõ ra: UCE
■    Mạch cực thu; ngõ vào : UCB, ngõ ra: UCE
■    Mạch cực gốc (nền); ngõ vào : UBE. ngõ ra: UCB
Với mạch cực phát transistor đạt được sự khuếch đại công suất lớn nhất. Vì sự liên hệ giữa các trị số đặc trưng thường không tuyến tính, các tính chất của transistor được thể hiện qua bốn vùng đặc tuyến (Hình 4). Sau đây ta tìm hiểu cách thức hoạt động của bộ khuếch đại transistor theo Hình 1.


Transistor được vận hành theo mạch cực phát. Qua điện trở trước Rv, một dòng điện cực gốc cố định IB được chỉnh. Dòng điện này được chọn sao cho trong mạch khuếch đại, nó nằm ở giữa vùng đặc tuyến ngõ ra (Hình 2).
Đường thẳng làm việc được xác định với điện trở cực thu Rc, đường thẳng này đi qua điểm làm việc trong tình trạng tinh. Tn số Rc có được từ dòng Ic cực đại cho phép của transistor (với UCE = 0V) và điện áp nguồn cung cấp UB. Ta tìm được điểm thứ hai của đường làm việc khi transistor bị ngắt điện (Ic = 0mA). Khi đó điện áp UCE = UB.
Nếu bây giờ tín hiệu đầu vào được phối hợp thêm một tín hiệu xoay chiều, dòng lB thay đổi. làm cho lc và ICE thay đổi theo. Vì một thay đổi nhỏ của dòng cực gốc đưa tới thay đổi lớn của dòng cực thu và như thế của điện áp UCE. ta có khuếch đại điện áp và cả khuếch đại dòng điện (Hình 2).
Mạch điện được trình bày trong Hình 1 có vài nhược điểm. Thí dụ như điểm làm việc tùy thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Do khi làm việc, transistor nóng lên và vì vậy làm cho điểm làm việc bị dịch chuyển. Ngoài ra, transistor được dùng để khuếch đại tín hiệu xoay chiều. Điều này có nghĩa điện áp ngõ vào Ue thông thường không có thành phần điện áp một chiều. Tuy nhiên, nếu điện áp ngõ vào có chứa thành phần điện áp một chiều và thành phần này chỉ cần thay đổi một ít, nó cũng làm điểm làm việc dịch chuyển. Do vậy, người ta thường dùng hồi tiếp dòng điện âm cho khuếch đại transistor như trong Hình 3.
Điểm làm việc được chỉnh qua phân áp cực gốc với R1 và R2. RE được dùng chủ yếu để ổn định điểm làm việc. Tụ điện CE được dùng để ngăn cản thành phần điện áp xoay chiều dỊch chuyển điểm làm việc. Tụ điện CK1 cũng dùng để ngăn cản thành phần điện một chiều ở ngõ vào cũng có thể làm lệch điểm làm việc. Tụ điện CK2 ngăn cản thành phần điện áp một chiều được chuyển tiếp tới các linh kiện nối với ngõ ra.
Transistor cũng có thể được dùng như công tắc điện tử. Mạch điện cơ bản giống như trong (Hình 4). Chỉ có khác biệt là, điện áp ngõ vào chỉ có thể chấp nhận hai trạng thái: “có mặt" hay “không có mặt". Nếu nó không có mặt, UBE = 0 và transistor ngắt điện, UQE có tr| số cực đại. Nếu nó có mặt, dòng điện IB qua điện trở trước RV phải được chỉnh sao cho Uce nhỏ như có thể. Điện trở  ngăn cản trị số dòng điện Ic cực đại cho phép không bị vượt qua. Toàn bộ đặc tuyến được trình bày trong Hình 4.
Transistor loại khác có thể tra cửu trong “Cầm nang cơ điện tử”.

3. Linh kiện điện tử công suất
Kỹ thuật điện tử công suất nghiên cứu sử dụng các linh kiện điện tử trong việc đóng ngắt, điều khiển (thí dụ điều khiển cắt pha) và biến đổi điện năng.
Các linh kiện chủ yếu (Hình 1,):
■    Điôt công suất
■    Diac (Diode Alternating Current Switch)
■    Triac (Triode alternating Current Switch)
■    Thyristor (Điôt điều khiển được)
■    GTO (Gate Turn Off Thyristor), thyristor có thể ngát diện bang cổng gate
■    IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor)

4. Điôt công suất
Điôt công suất chủ yếu được dùng trong mạch chỉnh lưu không điều khiển (xem phần Động cơ) cũng như điôt bảo vệ, điôt ngắt điện. Trong vùng dẫn điện, nó dẫn dòng điện lớn; trong vùng không dân điện, nó cách điện với điện áp lớn.

5. Điac
Điac là một điôt hai chiều với trạng thái điện trở cao và điện trở thấp, ở điện áp đánh thủng UD nó chuyển từ trạng thái điện trở cao sang điện trở thấp; khi dòng điện thấp hơn ID nỏ trở về trạng thái điện trở cao. Nó có thể lật sang trạng thái khác trong cả hai chiều dòng điện. Do vậy người ta nói điac là công tắc hai chiều (Hình 2).


ứng dụng của diac:
■    Công tắc đóng mở không cần tiếp điểm cho dòng điện nhỏ
■    Điều khiển Triac

6. Thyristor cổng p
Thyristor cổng p là một triôt có ba mối nối, anốt A (lớp p), catốt c (lớp n) và cực điều khiển G ở lớp n. Nếu điện áp giữa anốt và catốt UAK âm, thyristor không dẫn điện. Với AK dương đầu tiên thyristor không dẫn điện. Bây giờ nếu ở cổng G có một dòng điện (Hình 3) thyristor dần điện. Nếu dòng anốt-catốt đù lớn, thyristor tiếp tục dẫn điện dù không có dòng điều khiển ở cổng G. Nếu dòng anốt giảm thấp hơn dòng giữ /H. thyristor lại ngắt điện. Chú ý: từ trạng thái ngắt điện sang trạng thái dẫn điện, thyristor cân một thời gian.


ứng dụng của Thyristor:
■    Chức năng của một điôt điều khiển được
■    Công tắc đóng mở không cần tiếp điểm
■    Chỉnh lưu có điều khiển (xem chương Động cơ)

Chia sẻ bài viết:

Bài viết liên quan