PENDAHULUAN
Pengertian Thyristor
Thyristor merupakan devais semikonduktor 4 lapisan berstruktur pnpn dengan tiga pn-junction. Devais ini memiliki tiga terminal yaitu : anode, katode, dan gerbang. Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi thyristor dapat diasumsi sebagai saklar ideal, akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki batasan dan karakteristik tertentu.
Jenis-Jenis Thyristor
- Silicon Controlled Rectifier (SCR)
- Fast-Switching Thyristor
- Gate-Turn-Off Thyristor (GTO)
- Bidirectional Triode Thyristor (TRIAC)
- Revers-Conducting Thyristor (RCT)
- Static Induction Thyristor (SITH)
- Light-Activated Silikon-Controlled Rectifier (LASCR)
- FET-Controlled Thyristor (FET-CTH)MOS-Controlled Thyristor (MCT)
Berikut akan dibahas didalam BAB II.
BAB II
JENIS-JENIS THYRISTOR
1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)
Silicon Controlled Rectifier disingkat SCR dirancang untuk mengendalikan daya ac 10 MW dengan rating arus sebesar 2000 A pada tegangan 1800 V dan frekuensi kerjanya dapat mencapai 50 kHz. Tahanan konduk dinamis suatu SCR sekitar 0,01 sampai 0,1 Ohm sedangkan tahanan reversenya sekitar 100.000 Ohm atau lebih besar lagi. Untuk membuat thyristor menjadi ON adalah dengan memberi arus trigger lapisan P yang dekat dengan katoda. Yaitu dengan membuat kaki gate pada thyristor PNPN seperti pada gambar dibawah (kiri). Karena letaknya yang dekat dengan katoda, bisa juga pin gate ini disebut pin gate katoda (cathode gate). Beginilah SCR dibuat dan simbol SCR digambarkan seperti gambar dibawah (kanan). SCR dalam banyak literatur disebut Thyristor saja.
SCR mempunyai tiga buah elektroda, yaitu Anoda, Katoda dan Gate dimana anoda berpolaritas positip dan katoda berpolaritas negatip sebagai layaknya sebuah dioda penyearah (rectifier). Kaki Gate juga berpolaritas positip. Gambar dibawah ini memperlihatkan pengembangan konstruksi dan diekuivalenkan dengan rangkaian kaskade transistor.
1.1. Penyulutan SCR
SCR dapat dihidupkan dengan arus penyulut singkat melalui terminal Gate, dimana arus gate ini akan mengalir melalui junction antara gate dan katoda dan keluar dari katodanya. Arus gate ini harus positif besarnya sekitar 0,1 sampai 35 mA sedangkan tegangan antara gate dan katodanya biasanya 0,7 V.
Jika arus anoda ke katoda turun dibawah nilai minimum (Holding Current = IHO), maka SCR akan segera mati (Off). Untuk SCR yang berkemampuan daya sedang, besar IHO sekitar 10 mA. Tegangan maksimum arah maju (UBRF) akan terjadi jika gate dalam keadaan terbuka atau IGO = 0. Jika arus gate diperbesar dari IGO, misal IG1, maka tegangan majunya akan lebih rendah lagi.
Gambar dibawah ini memperlihatkan salah satu cara penyulutan SCR dengan sumber searah (dc), dimana SCR akan bekerja dengan indikasi menyalanya lampu dengan syarat saklar PB1 dan PB2 di ON kan
Triggering untuk penyulutan SCR dengan sumber dc ini tidak perlu dilakukan secara terus menerus, jika saklar PB1 dibuka, maka lampu akan tetap menyala atau dengan perkataan lain SCR tetap bekerja. Dibawah ini Memperlihatkan cara penyulutan SCR dengan sumber bolak-balik (ac).
Dengan mengatur nilai R2 (potensiometer), maka kita seolah mengatur sudut penyalaan (firing delay) SCR. Untuk penyulutan SCR dengan sumber arus bolak-balik, harus dilakukan secara terus menerus, jadi saklar S jika dilepas, maka SCR akan kembali tidak bekerja.
Gambar dibawah ini memperlihatkan bentuk tegangan dan pada terminal SCR dan beban. Pengendalian sumber daya dengan SCR terbatas hanya dari 00 sampai 900.
1.2. Pengujian SCR
Kondisi SCR dapat diuji dengan menggunakan sebuah ohmmeter seperti layaknya dioda, namun dikarenakan konstruksinya pengujian SCR ini harus dibantu dengan penyulutan kaki gate dengan pulsa positip. Jadi dengan menghubung singkat kaki anoda dengan gate, kemudian diberikan sumber positip dari meter secara bersama dan katoda diberi sumber negatipnya, maka akan tampak gerakan jarum ohmmeter yang menuju nilai rendah penunjukkan ohm dan kondisi ini menyatakan SCR masih layak digunakan. Sedangkan jika penunjukkan jarum menunjuk pada nilai resistansi yang tinggi, maka dikatakan kondisi SCR menyumbat atau rusak.
2. Fast-Switching Thyristor
Fast-Switching Thyristoradalah thyristor yang memiliki waktu turn off yang cepat, umunya dalam daerah 5 sampai 50 µs bergantung pada daerah tegangannya. Tegangan jatuh forward pada keadaan on berfariasi kira-kira seperti fungsi invers dari turn off time tq. Biasanya Thyristor ini digunakan pada penerapan teknologi pensaklaran kecepatan tinggi dengan forced-commutation.
Thyristor ini memiliki dv/dt yang tinggi, biasanya 1000V/µs dan di/dt sebesar 1000 A/ µs. Turn-off yang cepat dan di/dt yang tinggi akan sangat penting untuk mengurangi ukuran dan berat dari komponen rangkaian reaktif dan/atau commutating. Tegangan keadaan on dari thyristor 2200 A, 1800 V, dan waktu turn off sangat cepat, sekitar 3 sampai 5 µs, biasa dikenal sebagai asymmetrical thyristor (ASCRT).
3. Gate-Turn-Off Thyristor (GTO)
Gerbang ini dapat dihidupkan dengan memberikan sinyal gerbang positif dan dapat dimatikan dengan memberikan gerbang sinyal negative. GTO dihidupkan dengan memberikan sinyal pulsa pendek positif pada gerbang dan dimatikan dengan memberikan sinyal pulsa pendek negative pada gerbang.
GTO memiliki penguatan rendah selama turn-off dan memerlukan pulsa arus negative yang relative besar untuk turn-off. Tegangan keadaan on untuk rata-rata GTO 550 A, 1200 V besarnya 3,4 V.
4. Bidirectional Triode Thyristor (TRIAC)
Boleh dikatakan SCR adalah thyristor yang uni-directional, karena ketika ON hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Struktur TRIAC sebenarnya adalah sama dengan dua buah SCR yang arahnya bolak-balik dan kedua gate-nya disatukan. Simbol TRIAC ditunjukkan pada gambar dibawah. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi-directional.
TRIAC bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat melewatkan arus dua arah. Kurva karakteristik dari TRIAC adalah seperti pada gambar berikut ini.
Pada datasheet akan lebih detail diberikan besar parameter-parameter seperti Vbo dan -Vbo, lalu IGT dan -IGT, Ih serta -Ih dan sebagainya. Umumnya besar parameter ini simetris antara yang plus dan yang minus. Dalam perhitungan desain, bisa dianggap parameter ini simetris sehingga lebih mudah di hitung.
5. Revers-Conducting Thyristor (RCT)
Pada banyak rangkaian chopper atau inverter, diode anti parallel dihubungkan secra SCR untuk memperbolehkan aliran arus reverse karena beban induktif dan untuk meningkatkan kinerja saat turn off dari rangkaian commutation. Diode memotong tegangan balik blocking dari SCR ke-1 atau 2 V pada kondisi tunak. Akan tetapi pada kondisi transien, tegangan balik dapat meningkat hingga 30 V karena tegangan induksi pada rangkaian karena induktansi stray dalam devais.
Suatu RCT dapat dipandang sebagai suatu kompromi antara karakteristik devais dan kebutuhan dari rangkaian RCT dapat dianggap sebagai suatu thyristor dengan built-in diode anti paraler. RCT juga dikenal sebagai aymmetrical thyristor (ASCR). Tegangan forward blocking berfariasi antara 400 sampai dengan 2000 V dan rating arus bergerak hingga 500 A. Tegangan blocking revers biasanya sekitar 30 sampai dengan 40 V. karena rasio arus maju yang melalui thyristor terhadap arus reverse dari diode tetap untuk suatu devais, aplikasinya dibatasi oleh perancangan rangkaian tertentu.
6. Static Induction Thyristor (SITH)
SITH biasanya dihidupkan dengan memberikan tegangan gerbang positif seperti thyristor biasa dan dimatikan dengan memberikan tegangan negatif pada gerbangnya. SITH merupakan devais dengan pembawa muatan minoritas. Akibatnya, SITH memiliki resistansi/tegangan jatuh keadaan on yang rendah dan dapat dibuat dengan rating tegangan dan arus yang lebih tinggi.
SITH memiliki kecepatan switching yang tinggi dengan kemampuan dv/dt dan di/dt yang tinggi. Waktu switchingnya berada pada orde 1 sampai dengan 6 µs. Rating tegangan dapat mencapai 2500 V dan rating arus dibatasi 500 A. Devais ini sangat sensitive terhadap proses produksi, gangguan kecil pada proses produsi akan menghasilkan perubahan yang besar pada karakteristik devais.
7. Light-Activated Silikon-Controlled Rectifier (LASCR)
Devais ini dihidupkan dengan memberikan radiasi cahaya langsung ke wafer silicon. Pasangan electron-hole yang terbentuk selama proses radiasi akan menghasilkan arus trigger pada pengaruh medan
LASCR digunakan untuk pemakaian arus dan tegangan yang tinggi. LASCR menyediakan isolasi elektris penuh antara sumber cahaya pen-trigger dan devais switching dari converter daya, dengan potensial mengambang tinggi hingga beberapa kilovolt. Rating tegangan dari LASCR dapat setinggi 4 kV, 1500 A dengan daya cahaya pen-trigger kurang dari 100 mW. Di/dt yang umum adalah 250 A/µs dan dv/dt dapat setinggi 2000 V/µs.
8. FET-Controlled Thyristor (FET-CTH)
Devais ini mengkombinasikan MOSFET dan Thyristor secara paraler. Jika tegangan tertentu diberikan pada pada gerbang dari MOSFET biasanya, 3 V arus pen-trigger dari thyristor akan dibangkitkan secara internal.
Devais ini dapat dihidupakan seperti thyristor konvensional, akan tetapi tidak dapat dimatikan oleh kendali gerbang. Hal ini akan sangat diperlukan pada aplikasi yang optical firing digunakan untuk menghasilkan isolasi elektrik antara masukan atau sinyal control dan devais pensaklaran dari converter daya.
9. MOS-Controlled Thyristor (MCT)
MOS Controlled Thyristor (MCT) adalah tegangan yang sepenuhnya dikontrol thyristor. MCT serupa yang beroperasi dengan thyristor GTO, tetapi telah dikendalikan dengan terisolasi tegangan gerbang. Memiliki dua MOSFET dalam rangkaian ekuivalen. Satu yang bertanggung jawab untuk turn-on dan yang lain bertanggung jawab untuk turn-off. Sebuah thyristor dengan hanya satu MOSFET dalam rangkaian ekuivalen, yang hanya dapat diaktifkan (seperti biasa SCRs), disebut MOS gated thyristor.
MCT dapat beroperasi sebagai devais yang dikontrol oleh gerbang jika arusnya lebih kecil dari arus maksimum yang dapat dikontrol. Usaha untuk membuat MCT off pada arus yang melebihi itu akan mengakibatkan kerusakan devais, untuk arus yang tinggi thyristor harus dimatikan sebagaimana thyristor biasa.
BAB III
KESIMPULAN
1. Thyristor adalah komponen elektronika yang biasa digunakan untuk pensaklaran dan pengendalian daya AC.
2. Thyristor dapat berubah dengan sangat cepat dari kondisi menghantar ke kondisi tidak menghantar.
3. Thyristor terdiri dari anode, katode, dan gerbang
4. Thyristors Tidak akan menghantar jika tidak ada arus bias maju pada Gerbang
5. Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil
6. Thyristors akan berhenti menghantar jika tegangan nol atau arus berhentipada Gerbang
0 komentar:
Posting Komentar