ASTALOG.COM – Thyristor merupakan salah satu devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah digunakan secara ekstensif pada rangkaian elektronika daya.
Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil,beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi,thyristor dapt diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki batasan dan karakteristik tertentu.
Jenis-Jenis Thyristor
Thyristor dibuat hampir seluruhnya dengan proses difusi.Thyristor dapat secara umum diklasifikasikan menjadi sembilan kategori:
1. Phase –control thyristor (SCR)
2. Fast-switching thyristor(SCR)
3. Gate-turn-off thyristor (GTO)
4. Bidirectional triode thyristor(TRIAC)
5. Reverse-conducting thyristor (RCT)
6. Static induction thyristor (SITH)
7. Light-activated silicon-controlled rectifier (LASCR)
8. FET-controlled thyristor(FET-CTH)
9. MOS-controlled thyristor (MCT)
Penjelasan
1. Phase-Control Thyristor (Kontrol Phase Thyristor)
Thyristor type ini secara umum beroperasi pada line-frequency dan dimatikan dengan komutasi natural. Turn off time tq, berada dalam orde 50 sampai 100 µs. Alat ini sangat cocok untuk aplikasi pensaklaran kecepatan rendah yang dikenal sebagai thyristor konverter. Karena terbuat dari silikon yang dikontrol maka thyristor ini disebut silicon-controlled rectifier (SCR).
Dalam keadaan on, VT, bervariasi disekitar 1,15 V untuk devais 600 V hingga 2,5 V untuk devais 4000 V; dan untuk thyristor 5500 A, 1200 V, sekitar 1,25 V.
2. Fast-Switching Thyristor
Biasanya thyristor ini digunakan pada penerapan teknologi pensaklaran kecepatan tinggi dengan forced-commutation. Thyristor jenis ini memiliki waktu turn off yang cepat, umumnya dalam 5 sampai 50 µs bergantung pada daerah tegangannya. Tegangan jatuh forward pada keadaan on bervarasi kira-kira seperti fungsi invers dari trun off time tq, dikenal juga sebagai thyristor inversi.
Thyristor ini memiliki dv/dt yang tinggi biasanya 1000 V/µs dan di/dt sebesar 1000 /µs. Turn off yang cepat akan sangat penting untuk mengurangi berat dan ukuran dari komponen rangkaian reaktif. Thyristor ini memiliki kemampuan blocking yang sangat terbatas kira-kira 10 V, biasanya dikenal asymmetrical thyristor (ASCR).
3. Turn Off Thyristor
Alat ini dihidupkan dengan memberi sinyal gerbang positif. GTO memiliki beberapa keuntungan dibandingkan SCR; (1) turn-off yang cepat, memungkinkan komponen commulating pada forced-commutation, yang menghasilkan pengurangan biaya, berat dan volume; (2) pengurangan usikan akustik dan elektromagnetik karena hilangya commutation chokes; (3) trun-off yang cepat, memungkinkan frekuensi pensaklaran yang tinggi; dan (4) meningkankan efisiensi converter.
Pada aplikasi daya rendah , GTO memiliki keuntungan dibandingkan bipolar transistor: (1) kemampuan bloking tegangan yang lebih tinggi; (2) rasio arus puncak yang dapt dikontrol dengan arus rata-rata yang tinggi; (3) rasio atus surge puncak terhadap arus terhadap arus rata-rata tinggi, umumnya 10 : 1 ; (4) penguatan keadaan on tinggi (arus anode/arus gerbang), umumnya 600; dan (5) durasi sinyal gerbang sinyal pulsa pendek.
Controllable peak on-state current ITGQ adalah nilai puncak dari arus keadaan on, yang dapat dimatikan oleh control gerbang.
Dengan CS adalah kapasitansi snubber.
4. Bidirectional Triode Thyristor
TRIAC dapat bersifat konduktifdalam dua arah. Karena itu TRIAC merupakan devais bidirectional, terminalnya tidak dapat ditentukan sebagai anode/katode. Dalam prakteknya sensitivitas bervariasi antara satu kuadran dengan kuadran lain, dan TRIAC biasanya beroperasi di kuadran I+ (tegangan) dan arus gerbang positif) atau kuadran III- (tegangan dan arus gerbang negative).
5. Reverse-Conducting Thyristor
Suatu RCT dapat dipandangi sebagai suatu kompromi antara karakteristikdevais dan kebutuhan dari rangkaian RCT dapat dianggap sebagai suatu thyristor dengan built-in mode antipapralel. Tegangan forward blocking bervariasi antara 400 samapi dengan 2000 V dan rating arus maju bergerakhingga 500 A. Tegangan blocking reverse biasanya sekitar 30 sampai dengan 40 V.
6. Static Induction Thyristor
Karakteristik dari SITH mirip dengan karakteristik dari MOSFET. SITH biasanya dihidupkan dengan memberikan tegangan gerbang positif. SITH merupakan devais pembawa muatan minoritas.
SITH memiliki kecepatan switching yang tinggi denagn kemampuan dv/dt dan di/dt yang tinggi. Waktu switchingnya berada pada orde 1 sampai 6 µs. Rating tegangan mencapai 2500 V dan rating arus dibatasi 500 A. devais ini sangat sensitive terhadap proses produksi, ganguan kecil dapat megakibatkan perubahan besar pada karakteristiknya.
7. Light-Activated Silicon-Controlled Rectifier
Devais ini dihidupkan dengan memberikan radiasi langsung pada wafer silicon. Pasangan electron-hole yang terbentuk selama proses radiasi menghasilkan arus trigger pada pengaruh medan elektris.
LASCR digunakan untuk pemakaian arus dan tegangan yang tinggi dan kompensasi daya reaktif statis. LASCR menediakan isolasi elektris penuh antara sumber cahaya pen-trigger dan devais switching dari converter daya, dengan potensial mengambang tinggi.
8. FET-Controlled Thyristor
Devais FET – CTH merupakan kombinasi MOSFET dan thyristor secara parallel. Jika tegangan tertentu diberikan pada gerbang MOSFET, biasanya 3 V, arus pen-tringger dari thyristor akan bangkit secara internal. FET-CTH memiliki kecepatan switching tinggi.
9. MOS-Controlled Thyristor
MOS-Controlled Thyristor (MCT) mengkombinasikan sifat-sifat regeneratif thyristor dan struktur gerbang MOS. Karena strukturny NPNP anode berlaku sebagai terminal acuan relatif terhadap semua sinyal gerbang yang diberikan. Diasumsikan bahwa MCT berada dalam keadaaan blocking state dan tegangan negatif VGAdiberikan. Kanal p (layer inversion) dibentuk dalam material n-doped, yang mengakibatkan hole-hole mengalir secara lateral dari emiter.
Fungsi Thyristor
Thyristor disebut juga dengan SCR ( Silicon Controlled Rectifier) dan banyak digunakan sebagai saklar elektronik. Thyristor ini akan bekerja atau menghantar arus listrik dari anoda ke katoda jika pada kaki gate diberi arus kearah katoda, karenanya kaki gate harus diberi tegangan positif terhadap katoda. Pemberian tegangan ini akan menyulut thyristor, dan ketika tersulut thyristor akan tetap menghantar. SCR akan terputus jika arus yang melalui anoda ke katoda menjadi kecil atau gate pada SCR terhubung dengan ground. (komponen.pdf)
Pada proses produksi ini, rangkaian thyristor digunakan untuk menguji rangkaian trigger 1 fasa apakah output sudah sesuai dengan apa yang diharapkan. Rangkaian ini terdiri dari 4 buah thyristor yang digunakan sebagai penyearah terkontrol penuh. Untuk melihat keluaran apakah sudah sesuai atau belum, digunakan beban berupa resistor.
Pada pengetesan dengan motor, fungsi thyristor digunakan untuk mensuplai daya listrik pada lilitan jangkar dimana tegangan lilitan jangkar digunakan untuk mengatur kecepatan putar motor arus searah baik untuk starting maupun running saat kerja pada kalang terbuka (openloop).
