Elektronik kuasa moden benar-benar bermula dengan kedatangan thyristor. Thyristor juga dikenali sebagai penyearah terkawal silikon atau SCR. Ini adalah peranti semikonduktor empat lapisan dan tiga terminal. Dan thyristor adalah peranti sehala.
Silicon Controlled Rectifier adalah peranti semikonduktor yang biasanya digunakan untuk mengawal daya tinggi ditambah dengan voltan tinggi. Oleh itu, peranti ini mencari aplikasi dalam sistem kawalan kuasa AC voltan tinggi, litar redup lampu, litar pengatur, dan lain-lain. SCR juga menemui aplikasi dalam pembetulan AC kuasa tinggi dalam penghantaran kuasa DC volt tinggi. SCR adalah milik keluarga Thyristor dan sebenarnya, nama SCR adalah nama dagang Thyristor dari General Electrics.
SCR adalah peranti berlapis empat dengan bahan jenis N dan P bergantian. SCR terdiri daripada empat lapisan semikonduktor yang membentuk struktur PNPN atau NPNP. Silikon digunakan sebagai semikonduktor intrinsik, di mana dopan yang sesuai ditambahkan. Ia mempunyai tiga terminal yang disebut anod, katod, dan gerbang. Katod adalah yang paling banyak didoping dan gerbang dan anod kurang didoping. Lapisan N-jenis pusat hanya diendapkan ringan dan juga lebih tebal daripada lapisan lain yang memberi kekuatan untuk menyokong voltan penyekat yang tinggi.
SCR mempunyai tiga persimpangan iaitu J1, J2, dan J3. Anod disambungkan ke bahan jenis P dari struktur PNPN sementara katod disambungkan ke bahan jenis-N. Gerbang dihubungkan dengan bahan jenis-P yang berdekatan dengan katod.
Ini adalah peranti sehala dan mengalirkan arus hanya dalam satu arah. Itu dari Anode ke Cathode. Pencetusan SCR berlaku apabila pintu gerbangnya mendapat voltan positif. SCR umumnya digunakan dalam menukar aplikasi seperti pemacu geganti, pengecas bateri, dll.
Thyristor mempunyai tiga keadaan asas:
Sekatan terbalik: Dalam keadaan ini, thyristor menyekat arus dengan cara yang sama dengan diod bias terbalik.
Penyekat ke hadapan: Di negeri ini, operasi thyristor sedemikian rupa sehingga menyekat pengaliran arus maju yang biasanya akan dibawa oleh diod bias ke hadapan.
Menjalankan ke hadapan: Dalam keadaan ini, thyristor telah dipicu menjadi konduksi. Ia akan berterusan sehingga arus hadapan turun di bawah nilai ambang yang dikenali sebagai arus pegangan.
Operasi Thyristor
SCR-SIMBOL
SCR mula melakukan pengaliran ketika ke depan bias. Untuk tujuan ini, katod disimpan pada negatif dan anod pada voltan positif. Apabila voltan bias hadapan diterapkan pada SCR, simpang J1 dan J3 menjadi bias ke hadapan sementara simpang J2 menjadi bias terbalik. Apabila voltan positif diterapkan di pintu, simpang J2 menjadi bias ke hadapan dan SCR menyala.
Dalam operasi, thyristor boleh dianggap sebagai transistor NPN dan PNP yang disambungkan ke belakang, membentuk gelung maklum balas positif di dalam peranti. Transistor dengan pemancarnya disambungkan ke katod thyristor adalah peranti NPN sedangkan transistor dengan pemancarnya disambungkan ke anod thyristor adalah peranti PNP . Pintu dihubungkan ke pangkalan transistor NPN. Output satu transistor dimasukkan ke input kedua dan output transistor kedua, pada gilirannya, disalurkan kembali ke input yang pertama. Ini bermaksud bahawa semasa arus mula mengalir, arus cepat naik sehingga kedua-dua transistor dihidupkan atau tepu sepenuhnya. Mari lihat contoh kecil:
Dari litar di bawah, di sini kami menggunakan thyristor TYN616.
- Apabila pintu terbuka tiga voltan pemecahan ditentukan pada voltan hadapan minimum di mana thyristor melakukan dengan kuat. Sekarang, sebahagian besar voltan bekalan muncul di rintangan beban. Arus penahan adalah gerbang arus anod maksimum yang terbuka semasa berlaku kerosakan.
- Apabila pintu pada keadaan OFF, thyristor memberikan ketahanan infiniti daripada keadaan ON, ia menawarkan rintangan yang sangat rendah, iaitu dalam lingkungan 0,010 hingga 10.
Mod Pencetus
Dalam keadaan mati normal, SCR menghalang aliran arus melaluinya tetapi apabila pintu masuk ke katod voltan meningkat dan melebihi tahap tertentu, SCR menyala dan berkelakuan seperti transistor. Satu keistimewaan penting SCR adalah bahawa, setelah dijalankan, ia tetap terkunci dan terus dilakukan walaupun voltan pintu dikeluarkan. SCR kekal sehingga arus penahan peranti turun ke nilai yang rendah. Tetapi jika pintu masuk mendapat voltan berdenyut dan arus yang melaluinya berada di bawah arus selak, SCR akan tetap dalam keadaan mati. SCR boleh dipicu tanpa voltan positif di pintu pagar. SCR biasanya dihubungkan dengan anod ke rel positif dan katod ke rel negatif. Sekiranya voltan yang dikenakan ke anod meningkat, gandingan kapasitif dalam peranti mendorong pengisian ke gerbang dan pencetus SCR. Jenis pemicu tanpa arus gerbang luaran ini dikenal sebagai 'pemicu DV / dt'. Ini biasanya berlaku semasa dihidupkan. Ini dipanggil kesan Kadar.
Tetapi pemicu DV / dt tidak akan menyalakan SCR sepenuhnya dan SCR yang dicetuskan sebahagiannya akan menghilangkan banyak kuasa dan peranti mungkin mengalami kerosakan. Untuk mengelakkan pemicu DV / dt, rangkaian snubber digunakan. Kaedah pemicu lain adalah dengan meningkatkan voltan maju SCR di atas voltan kerosakan yang dinilai. Pencetus voltan ke hadapan berlaku apabila voltan melintasi SCR meningkat dengan pintu gerbangnya dibuka. Ini dipanggil ‘Avalanche breakdown’ di mana persimpangan 2 kerosakan peranti. Ini juga menghidupkan sebahagian SCR dan akan merosakkan peranti. Jadi voltan tidak boleh melebihi voltan undian SCR.
Bagaimana mematikan SCR?
Setelah SCR dihidupkan, ia akan berada dalam mod konduktif walaupun arus gerbang dikeluarkan. Ini adalah pengikat SCR. SCR dapat dimatikan melalui pemicu terbalik. Ia dapat dilakukan dengan menerapkan voltan negatif ke pintu gerbang. Peranti ini juga dapat dimatikan dengan melepaskan arus Anode atau dengan memendekkan pintu dan katod sesaat.
Aplikasi Thyristor:
Thyristor digunakan terutamanya pada peranti yang memerlukan kawalan kuasa tinggi, mungkin ditambah dengan voltan tinggi. Pengoperasiannya menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam aplikasi kawalan daya AC voltan sederhana hingga tinggi, misalnya, peredupan lampu, pengawal, dan kawalan motor .
Satu Aplikasi SCR- Relay Control Menggunakan SCR:
Sekiranya suis S1 ditekan seketika, Relay akan dihidupkan. Ia boleh dimatikan dengan menekan S2.
Sekiranya suis S1 diganti dengan LDR dan R1 dengan pratetap 4.7K, geganti akan menyala apabila cahaya jatuh pada LDR. Pratetap menyesuaikan titik pencetus.
Sekiranya suis S1 diganti dengan Thermister 4,7 K NTC (Negative Temperature Coefficient) dan R1 dengan pratetap 1K, relay akan menyala apabila suhu meningkat. Pratetap menyesuaikan titik pencetus.
Kredit Foto:
- SCR-SYMBOL oleh wikimedia
