Apa itu Thyristor dan Bagaimana cara kerjanya?

Secara umum, Thyristor juga mengganti perangkat yang mirip dengan transistor. Seperti yang telah kita bahas, Transistor adalah komponen elektronik kecil yang mengubah dunia, hari ini kita dapat menemukannya di setiap perangkat elektronik seperti TV, ponsel, laptop, kalkulator, earphone, dll. 

Mereka dapat beradaptasi dan serbaguna, tetapi bukan berarti itu mereka dapat digunakan di setiap aplikasi, kita dapat menggunakannya sebagai perangkat penguatan dan switching tetapi mereka tidak dapat menangani arus yang lebih tinggi, juga transistor membutuhkan arus switching yang berkelanjutan.  

Jadi, untuk semua masalah ini dan untuk mengatasi masalah ini kami menggunakan Thyristor.

Umumnya, SCR dan Thyristor digunakan secara bergantian, tetapi SCR adalah sejenis Thyristor.  

Thyristor mencakup banyak jenis switch, beberapa diantaranya adalah SCR (Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn OFF), dan IGBT (Insulated Gate Controlled Bipolar Transistor) dll. 

Namun SCR merupakan perangkat yang paling banyak digunakan, sehingga kata Thyristor menjadi identik dengan SCR. Sederhananya, SCR adalah sejenis Thyristor.

SCR atau Thyristor adalah perangkat switching semikonduktor empat lapis, tiga persimpangan. Ini memiliki tiga terminal anoda, katoda, dan gerbang.  

Thyristor juga merupakan perangkat searah seperti dioda, yang artinya hanya mengalirkan arus dalam satu arah.  

Ini terdiri dari tiga persimpangan PN secara seri karena terdiri dari empat lapisan.  

Terminal gerbang digunakan untuk memicu SCR dengan memberikan tegangan kecil ke terminal ini, yang kami juga sebut metode pemicu gerbang untuk MENGAKTIFKAN SCR.

Dua Analogi Transistor dari Thyristor

Di sini, rangkaian ekuivalen dua transistor menunjukkan bahwa basis transistor PNP T1 diumpankan oleh arus kolektor transistor NPN T2 dan arus kolektor transistor T1 memberi makan basis transistor T2.  

Karenanya, konduksi kedua transistor bergantung satu sama lain. Jadi, sampai salah satu basis transistor mendapatkan arus basis, ia tidak akan berjalan bahkan jika tegangan ada di anoda dan katoda.  

Perbedaan utama antara transistor dan Thyristor adalah, transistor mati saat arus basis dilepas sedangkan Thyristor tetap ON hanya dengan memicunya sekali. Untuk aplikasi seperti rangkaian alarm yang perlu memicu sekali dan tetap ON selamanya, tidak dapat menggunakan transistor.  

Jadi, untuk mengatasi masalah tersebut kami menggunakan Thyristor.

Apa perbedaan Thyristor dari MOSFET?

Thyristor dan MOSFET keduanya adalah sakelar listrik dan paling sering digunakan. Perbedaan mendasar antara keduanya adalah bahwa sakelar MOSFET adalah perangkat yang dikendalikan tegangan dan hanya dapat mengalihkan arus DC sedangkan sakelar Thyristor adalah perangkat yang dikendalikan arus dan dapat mengalihkan arus DC dan AC.

Apa Perbedaan Thyristor dari Transistor?

Thyristor dan Transistor keduanya adalah sakelar listrik tetapi kapasitas penanganan daya Thyristor jauh lebih baik daripada transistor.  

Karena memiliki rating Thyristor yang tinggi, diberikan dalam kilowatt, sedangkan daya transistor berkisar dalam watt.  

Thyristor diambil sebagai sepasang transistor tertutup dalam analisis. Perbedaan utama antara transistor dan Thyristor adalah, Transistor membutuhkan suplai switching terus menerus untuk tetap ON tetapi dalam kasus Thyristor kita perlu memicunya sekali saja dan tetap ON.  

Untuk aplikasi seperti rangkaian alarm yang perlu memicu sekali dan tetap ON selamanya, tidak dapat menggunakan transistor.  

Jadi, untuk mengatasi masalah tersebut kami menggunakan Thyristor.

Karakteristik V-I Thyristor atau SCR

 Rangkaian dasar untuk mendapatkan karakteristik Thyristor V-I diberikan di bawah ini, anoda dan katoda dari Thyristor terhubung ke suplai utama melalui beban. Gerbang dan katoda dari Thyristor diumpankan dari sumber Es, digunakan untuk menyediakan arus gerbang dari gerbang ke katoda.

Sesuai diagram karakteristik, ada tiga mode dasar SCR: mode pemblokiran mundur, mode pemblokiran maju, dan mode konduksi maju.

Mode Pemblokiran Terbalik:

Dalam mode ini katoda dibuat positif terhadap anoda dengan sakelar S terbuka. Persimpangan J1 dan J3 adalah bias terbalik dan J2 adalah bias maju.  

Ketika tegangan balik diterapkan pada Thyristor (harus kurang dari VBR), perangkat menawarkan impedansi tinggi pada arah sebaliknya.  

Oleh karena itu, Thyristor diperlakukan sebagai sakelar terbuka dalam mode pemblokiran terbalik. VBR adalah tegangan breakdown terbalik dimana terjadi longsoran, jika tegangan melebihi VBR dapat menyebabkan kerusakan Thyristor.

Mode Pemblokiran Maju:

Ketika anoda dibuat positif sehubungan dengan katoda, dengan sakelar gerbang terbuka.  

Thyristor dikatakan bias maju, persimpangan J1 dan J3 bias maju dan J2 bias terbalik seperti yang Anda lihat pada gambar.  

Dalam mode ini, arus kecil mengalir yang disebut arus bocor maju, karena arus bocor maju kecil dan tidak cukup untuk memicu SCR.  

Oleh karena itu, SCR diperlakukan sebagai sakelar terbuka bahkan dalam mode pemblokiran maju.

Mode Konduksi Maju:

Ketika tegangan maju dinaikkan dengan sirkuit gerbang tetap terbuka, longsoran terjadi di persimpangan J2 dan SCR masuk ke mode konduksi.  

Kita dapat MENGAKTIFKAN SCR setiap saat dengan memberikan pulsa gerbang positif antara gerbang dan katoda atau dengan tegangan breakover maju melintasi anoda dan katoda dari Thyristor.

Metode Pemicu SCR atau Thyristor

Ada banyak metode untuk memicu SCR seperti:

• Pemicu Tegangan Maju
• Gate Triggering
• dv / dt memicu
• Pemicu Suhu
• Light Triggering

Pemicu Tegangan Maju:

Dengan menerapkan tegangan maju antara anoda dan katoda, dengan menjaga sirkuit gerbang terbuka, persimpangan J2 bias balik.  

Akibatnya, terbentuk lapisan deplesi melintasi J2. Ketika tegangan maju meningkat, sebuah tahap muncul ketika lapisan penipisan menghilang, dan J2 dikatakan memiliki Kerusakan Avalanche. Karenanya, Thyristor datang dalam kondisi konduksi.  

Tegangan di mana longsoran terjadi disebut tegangan breakover maju VBO.

Gerbang Memicu:

Ini adalah salah satu cara paling umum, andal, dan efisien untuk MENGAKTIFKAN Thyristor atau SCR. Dalam pemicu gerbang, untuk menyalakan SCR, tegangan positif diterapkan antara gerbang dan katoda, yang menimbulkan arus gerbang dan muatan disuntikkan ke lapisan P bagian dalam dan terjadi breakover maju.  

Semakin tinggi arus gerbang akan menurunkan tegangan breakover maju.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, ada tiga persimpangan di SCR, sekarang untuk menyalakan SCR, persimpangan J2 harus putus.  

Dengan menggunakan metode pemicu gerbang, ketika pulsa gerbang diterapkan, persimpangan J2 putus, persimpangan J1 dan J2 mendapat bias maju atau SCR datang dalam keadaan konduksi. Oleh karena itu, memungkinkan arus mengalir melalui anoda ke katoda.

Sesuai model dua transistor, ketika anoda dibuat positif sehubungan dengan katoda. Arus tidak akan mengalir melalui anoda ke katoda sampai pin gerbang terpicu. Ketika arus mengalir ke pin gerbang itu ON transistor bawah.  

Saat transistor bawah bekerja, transistor atas akan ON. Ini adalah umpan balik internal yang positif, sehingga dengan memberikan denyut nadi di gerbang untuk satu kali, membuat Thyristor tetap dalam kondisi ON.  

Ketika kedua transistor ON, arus mulai mengalir melalui anoda ke katoda. Keadaan ini dikenal sebagai konduksi maju dan ini adalah bagaimana transistor "mengunci" atau tetap ON secara permanen. 

Untuk mematikan SCR, Anda tidak dapat mematikannya hanya dengan melepas arus gerbang, pada keadaan ini Thyristor tidak bergantung pada arus gerbang. Jadi, untuk mematikannya Anda harus mematikan sirkuit.

dv / dt Memicu:

Dalam persimpangan bias terbalik J2 memperoleh karakteristik seperti kapasitor karena adanya muatan melintasi persimpangan, berarti persimpangan J2 berperilaku seperti kapasitansi.  

Jika tegangan maju diterapkan secara tiba-tiba, arus pengisian melalui sambungan kapasitansi Cj mengarah untuk menghidupkan SCR.

Arus pengisian iC diberikan oleh;

iC = dQ / dt = d (Cj * Va) / dt (di mana, Va adalah tegangan maju muncul di persimpangan J2)

iC = (Cj * dVa / dt) + (Va * dCj / dt)

karena kapasitansi persimpangan hampir konstan, maka dCj / dt adalah nol

iC = Cj dVa / dt

Oleh karena itu, jika laju kenaikan tegangan maju dVa / dt tinggi, arus pengisian iC akan lebih tinggi. Di sini, arus pengisian memainkan peran arus gerbang untuk menghidupkan SCR bahkan sinyal gerbang nol.

Pemicu Suhu:

Ketika Thyristor dalam mode pemblokiran maju, sebagian besar tegangan yang diberikan terkumpul melalui persimpangan J2, tegangan ini terkait dengan beberapa arus bocor.  

Yang meningkatkan suhu persimpangan J2. Jadi, dengan kenaikan suhu, lapisan penipisan menurun dan pada beberapa suhu tinggi (dalam batas aman), lapisan penipisan rusak dan SCR berubah ke status ON.

Pemicuan Cahaya:

Untuk memicu SCR dengan cahaya, reses (atau lubang) dibuat lapisan-p bagian dalam seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.  

Berkas cahaya dengan panjang gelombang tertentu diarahkan oleh serat optik untuk iradiasi.  

Karena, intensitas cahaya melebihi nilai tertentu, SCR dihidupkan. Jenis SCR ini disebut sebagai Light Activated SCR (LASCR).  

Terkadang, SCR ini dipicu menggunakan sumber cahaya dan sinyal gerbang dalam kombinasi. Arus gerbang tinggi dan intensitas cahaya rendah diperlukan untuk MENGAKTIFKAN SCR.

LASCR atau Light triggered SCR digunakan dalam sistem transmisi HVDC (High Voltage Direct Current).

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini