THYRISTOR

KELUARGA THYRISTOR

Istilah Thyristor berasal dari tabung Thyratron-Transistor, dimana dengan perkembangan teknologi semikonduktor, maka tabung-tabung elektron yang bentuknya relatip besar dapat digantikan oleh tabung-tabung transistor yang berukuran jauh lebih kecil tanpa mengurangi kemampuan operasionalnya. Yang termasuk dalam keluarga thyristor adalan Silicon Controlled Rectifier, Diac, Triac yang semuanya didasari dari Dioda Lapis Empat (Four Layers Diode). Bahan dasar thyristor ini adalah dari silicon dengan pertimbangan jauh lebih tahan panas dibandingkan dengan bahan germanium. Thyristor ini banyak digunakan sebagai alat pengendali tegangan atau daya yang tinggi dengan kemampuan yang tinggi.

SILICON CONTROLLED RECTIFIER ( SCR )

Silicon Controlled Rectifier disingkat SCR dirancang untuk mengendalikan daya ac hingga 10 MW dengan rating arus sebesar 2000 amper 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.

Konstruksi dasar dan simbolnya

SCR mempunyai tiga buah elektroda, yaitu Anoda, Kathoda dan Gate dimana anoda berpolaritas positip dan kathoda 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. Penyulutan SCR

SCR dapat dihidupkan dengan arus penyulut singkat melalui terminal Gate, dimana arus gate ini akan mengalir melalui junction antara gate dan kathoda dan keluar dari kathodanya. Arus gate ini harus positip besarnya sekitar 0,1 sampai 35 mA sedangkan tegangan antara gate dan kathodanya biasanya 0,7 volt.

Jika arus anoka ke kathoda 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 terlebih dahulu.

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 0_­⁰ sampai 90⁰.

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.

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.

1. 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.

2. Identifikasi Diac

Karena homopolar, maka untuk menentukan kaki diac adalah sama saja baik yang kiri maupun yang kanan. Bentuk fisiknya menyerupai dioda rectifier dengan ciri-ciri seperti yang digambarkan ini.

Sistem pengkodeannya tergantung dari pabrik pembuatnya, sebagai contoh Motorola mengeluarkan tipe 1N5758 sampai 1N5761 sedangka PhilipsAustralia mengeluarkan tipe BR100.

3.Penggunaan Diac dalam rangkaian

Piranti Diac banyak digunakan sebagai pemicu rangkaian pengendali daya, misalnya pemicu TRIAC. Gambar dibawah ini memperlihatkan salah satu contoh rangkaian yang melibatkan Diac.

TRIAC

Triac dipersiapkan untuk mengendalikan daya bolak-balik secara penuh dari 0o hingga 180o. Triac mempunyai tiga elektroda mirip dengan SCR, namun Triac dapat menghantarkan arus dalam dua arah. Simbol dan konstruksi Triac diperlihatkan seperti pada gambar dibawah ini.

1. Penyulutan Triac

Gambar berikut memperlihatkan metoda penyulutan Triac secara sederhana, dimana pada rangkaian tersebut kapasitor C akan mengisi muatannya lewat R1 dan R2 setiap setengah perioda.

Selama setengah perioda positip, MT2 akan akan lebih positip dari MT1, sehingga pelat atas kapasitor akan bermuatan positip. Jika tegangan pada kapasitor muncul hingga mencapai harga yang mencukupi untuk pemenuhan arus gate, maka Triac akan ON. Kecepatan pengisian kapasitor diatur oleh potensiometer R2, dimana jika hambatannya besar, maka pengisiannya akan lambat sehingga terjadi penundaan penyalaan. Jika nilai R2 kecil, maka pengisian kapasitor akan lebih cepat dan arus yang mengalir ke beban akan tinggi. Metoda lain adalah dengan melibatkan piranti Diac seperti terlihat pada gambar dibawah ini. dimana sering terdapat Triac yang dikemas bersama Diac dalam satu chip dan dikenal dengan nama Quadrac.