Tiristor: Jenis, Operasi, dan Daya Rectifier Terkontrol Silikon (SCR)
Tiristor adalah keluarga perangkat semikonduktor konduksi bipolar yang dibangun dari lapisan N-P-N-P yang bergantian. Keluarga ini mencakup rectifier terkontrol silikon (SCR), TRIAC, switch matikan gate (GTO), switch terkontrol silikon (SCS), dioda AC (DIAC), transistor junjung tunggal (UJT), dan transistor junjung tunggal terprogram (PUT). Artikel ini difokuskan pada SCR sambil secara singkat menyebut GTO.
Pada tahun 1950, Shockley mengusulkan dioda tiristor empat lapisan. General Electric kemudian mewujudkan desain tersebut, dan SCR sejak itu berkembang untuk menangani tingkat daya dari beberapa watt hingga beberapa megawatt. Unit terkecil—dipaketkan seperti transistor sinyal kecil—beralih beberapa ratus miliamper pada sekitar 100 VAC. Perangkat komersial terbesar berukuran 172 mm diameter dan dapat menangani 5.600 A pada 10.000 V. SCR daya tinggi dapat difabriksir pada wafer beberapa inci di seluruhnya.
Rectifier Terkontrol Silikon (SCR)
SCR adalah dioda empat lapisan yang menyertakan terminal gate. Ketika pulsa gate positif diterapkan, pasangan transistor NPN-PNP internal terpicu ke dalam konduksi. Umpan balik positif antara dua transistor mempertahankan keadaan on bahkan setelah pulsa gate dihapus. Perangkat terus mengantarkan selama anoda tetap bermuatan positif. Dalam DC, konduksi permanen; dalam AC atau DC berdenyut, ini berhenti saat tegangan anoda turun ke nol—ini adalah titik komutasi.
Struktur doping diilustrasikan pada gambar di bawah ini: katoda (N⁺) dan anoda (P⁺) didoping berat, sementara lapisan N⁻ dan P tengah didoping ringan, membentuk basis transistor. Dalam SCR daya tinggi, struktur ini dapat meluas di seluruh wafer.
Simbol SCR dan GTO ditunjukkan pada diagram: simbol dioda dasar menunjukkan konduksi satu arah, sementara kawat gate menandakan kemampuan kontrol. Simbol GTO memiliki panah berarah dua arah, yang berarti pulsa gate negatif dapat mematikan perangkat.
Di luar silikon, SCR karbida silikon (SiC) sedang dikembangkan. SiC menawarkan konduktivitas termal yang superior—kedua setelah diamond—memungkinkan bentuk yang lebih kecil atau penanganan daya yang lebih tinggi pada suhu yang lebih tinggi.
Poin Utama
- SCR adalah tiristor empat lapisan yang paling umum.
- Pulsa gate positif memicu konduksi, yang bertahan hingga tegangan anoda turun ke nol.
- SCR unggul dalam aplikasi AC atau DC berdenyut di mana konduksi berkelanjutan diperlukan.
- GTO dapat dimatikan dengan pulsa gate negatif.
- SCR dapat mengelola hingga 5,6 kA dan 10 kV, setara dengan daya level megawatt.
Sumber Daya Terkait
