Thyristor: Pengertian, Cara Kerja dan Jenisnya

Pengertian, Cara Kerja dan Macam-Macam Thyristor

Pengertian, Cara Kerja dan Macam-Macam Thyristor - Membahas tentang pengertian thyristor, cara kerja thyristor,dan macam-macam thyristor beserta gambarnya secara lengkap. Apa itu thyristor? Bagaimana cara kerja thyristor? Apa saja macam-macam thyristor? Temukan jawabannya disini dengan pembahasannya.

Apa itu Thyristor?

Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti 'pintu'. Sifat dan cara kerja komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya. Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar atau bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi.

Macam-Macam Thyristor?

Silicon Controlled Rectifier ( SCR )

Silicon Controlled Rectifier disingkat SCR dirancang untuk mengendalikan daya ac hingga 10 MW dengan rating arus sebesar 2000 ampere pada tegangan 1800 volt 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.

SCR mempunyai tiga buah elektroda, yaitu Anoda, Kathoda dan Gate dimana anoda berpolaritas positif dan kathoda berpolaritas negatif sebagai layaknya sebuah dioda penyearah (rectifier). Kaki Gate juga berpolaritas positif. Gambar dibawah ini memperlihatkan pengembangan konstruksi dan diekuivalenkan dengan rangkaian kaskade transistor.

Prinsip Kerja SCR
SCR dapat dihidupkan dengan arus penyulut singkat melalui kaki 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 antara gate dan katodanya biasanya 0,7 volt. Prinsip kerja SCR.

Pada gambar terlihat bahwa tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. Pada datasheet SCR, arus triggergate ini sering ditulis dengan notasi IGT. Pada gambar juga ditunjukkanarus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus beradadiatas parameter ini.

Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCR menjadi ON. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON maka akan selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short ke katoda. Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus anoda-katoda turun dibawah arus Ih, maka SCR kembali pada keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR.

Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut sama saja dengan menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena cara inilah SCR atau Thyristor pada umumnya tidak cocok digunakan untuk aplikasi DC. Komponen ini lebih banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi tegangan AC, dimana SCR bisa OFF pada saat gelombang tegangan AC berada dititik nol.

DIAC

Istilah diac diambil dari Dioda AC yang merupakan salah satu dari keluarga thyristor dan termasuk dalam jenis Bidirectional Thyristor. Diac mempunyai dua buah elektroda atau terminal dan dapat menghantar dari kedua arah oleh karenanya diac dianggap sebagai homo atau non-polar. Diac tersusun dari empat lapis semikonduktor seperti dioda lapis empat. Gambar ini memperlihatkan ekuivalen dan simbol diac.

Prinsip Kerja DIAC

Diac mempunyai impedansi yang tinggi dalam dua arah,guna mencapai titik konduknya diperlukan tegangan antara 28 sampai 36 volt. Kita perhatikan gambar a diatas, jika tegangan diberikan pada diac menyamai atau melebihi tegangan konduknya, maka salah satu saklar akan menutup, demikian sebaliknya untuk kondisi yang sama salah satu saklarnya juga akan menutup.

TRIAC

Kekurangan yang ada pada SCR adalah bahwa dia dapat menghantarkan arus hanya satu arah. Penggunaan Triac akan lebihmenguntungkan sebab triac dapat menghantarkan ke arah bolak-balik.

Triac dipersiapkan untuk mengendalikan daya bolak-balik secara penuh dari 0 derajat hingga 180 derajat. Triac mempunyai tiga elektroda mirip dengan SCR, namun Triac dapat menghantarkan arus dalam dua arah. Meskipun dalam operasinya sangat mirip dengan SCR, Triac dirancang untuk menghantarkan pada kedua tengahan dari bentuk gelombang output. Oleh karena itu, output dari triac adalah arus bolak-balik, bukan arus searah. Triac dibuat untuk menyediakan cara agar kontrol daya ac ditingkatkan. Triac beroperasi sebagai dua SCR yang dihubungkan paralel terbalik seperti yang diperlihatkan pada gambar diatas. Dengan demikian, triac mampu menghantarkan salah satu polaritas tegangan terminal. Triac dapat juga ditrigger dengan salah satu polaritas sinyal gerbang.

Triac mempunyai tiga terminal; terminal utama 2 (MT2), terminal utama 1 (MT1) dan Gate. Terminal MT2 dan MT1 dirancang demikian sebab aliran arus adalah dua arah. Karena aliran berinteraksi dengan gate, MT1 digunakan sebagai pengukuran terminal referen. Arus dapat mengalir antara MT2 dan MT1 dan juga antara gerbang dan MT1. Triac dapat di trigger agar konduksi pada salah satu arah dengan arus gerbang bergerak masuk atau keluar dari gate. Apabila aliran arah arus terminal utama ditentukan, triac pada dasarnya mempunyai karakteristik pengoperasian internal yang sama dengan SCR. Triac mempunyai empat kemungkinan mode pentriggeran. Sehubungan dengan MT1, yaitu :

MT 2 adalah positif dan gerbang positif.
MT 2 adalah positif dan gerbang negatif.
MT 2 adalah negatif dan gerbang positif.
MT 2 adalah negatif dan gerbang negatif.

Pada umumnya rangkaian pengontrol dengan TRIAC lebih ekonomis dan menguntungkan untuk pengaturan daya arus bolak-balik. Dengan mengatur arus gate, maka daya AC pada beban dapat diatur besar kecilnya dan karena tegangan sumber AC tidak perlu disearahkan terlebih dahulu, maka rangkainnya jauh lebih sederhana dibandingkan dengan SCR.

Prinsip Kerja Triac

Triac bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat melewatkan arus dua arah. Kurva karakteristik dari Triac adalah seperti gambar berikut ini.

Triac akan tersambung (ON) ketika arus positif kecil melewati terminal gate ke MT1 dan polaritas MT2 lebih tinggi dari MT1. Saat Triac terhubung dan rangkaian gate tidak memegang kendali, maka Triac tetap ON selama polaritas MT2 tetap lebih tinggi dari MT1 dan arus yang mengalir lebih besar dari arus Ih. Triac juga akan ON saat arus negarif melewati terminal gate ke MT1 dan polaritas MT1 lebih tinggi dari MT2. Dan Triac akan tetap ON walaupun rangkaian gate tidak memegang kendali selama polaritas MT1 lebih tinggi dari MT2.

Selain dengan cara memberikan penyulutan melalui terminal gate, Triac juga dapat dibuat ON dengan cara memberikan tegangan yang tinggi sehingga melampaui tegangan breakover-nya terhadap terminal MT1 dan MT2, namun cara ini tidak diizinka karena dapat menyebabkan Triac akanr usak.

Pada saat kecil yaitu berkisar antara 0,5 volt sampai dengan 2 volt. Setelah terkonduksi, sebuah Triac akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada Triac (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) Triac adalah dengan mengurangi arus IT dibawah arus IH.