Tìm hiểu về Thyristor

Thyristor là gì

Thyristor (hay còn gọi là SCR - Silicon Controlled Rectifier ) là thiết bị bán dẫn có nhiều lớp (silicon). Nó cần một cổng tín hiệu để bật nó lên (controlled) và khi được bật lên nó hoạt động như một diode chỉnh lưu (rectifier). Ký hiệu trong mạch điện của thyristor cho ta thấy thiết bị này hoạt động như một diode chỉnh lưu có kiểm soát.

Tuy nhiên không giống như diode là thiết bị bán dẫn 2 lớp (PN) hoặc như transistor lưỡng cực là thiết bị chuyển mạch 3 lớp (NPN hoặc PNP), thyristor là thiết bị bán dẫn 4 lớp (PNPN) có chứa 3 cặp PN liên tiếp và được ký hiệu như hình bên dưới.

Giống như diode, thyristor là một thiết bị đơn hướng tức là nó dẫn dòng điện đi theo một hướng duy nhất. Tuy nhiên khác ở chỗ là tùy thuộc vào cách cổng (gate) của thyristor được kích hoạt mà nó hoạt động như một công tắc mạch hở hay như một diode chỉnh lưu.

Chỉnh lưu điều khiển silic (SCR) là một trong những thiết bị bán dẫn công suất cùng với Triac (Triode AC), Diac (Diode AC) và UJT (Unijunction Transistor) có khả năng hoạt động như các bộ chuyển mạch xoay chiều rất nhanh để điều khiển điện áp và dòng điện xoay chiều lớn. Vì vậy, đối với sinh viên điện tử, nó rất tiện dụng để điều khiển động cơ xoay chiều, đèn và điều khiển pha.

Các loại thyristor thông dụng

Dựa trên khả năng bật và tắt, thyristor được phân thành các loại sau:

Thyristor điều khiển silic hoặc SCR

Thyristor cổng tắt hoặc GTO

Thyristor cực phát tắt hoặc ETOs

Thyristor dẫn điện ngược hoặc RCT

Thyristor Triode hai chiều hoặc TRIAC

Thyristor MOS tắt hoặc MTO

Thyristor điều khiển pha hai chiều hoặc BCT

Thyristor chuyển đổi nhanh hoặc SCR

Bộ điều chỉnh silicon được kích hoạt bằng ánh sáng hoặc LASCR

Thyristor kiểm soát FET hoặc FET-CTHs

Thyristor tích hợp cổng hoặc IGCT

Ứng dụng

Các thiết bị thyristor đầu tiên được sản xuất cho mục đích thương mại vào năm 1956. Một thiết bị thyristor nhỏ có thể kiểm soát một lượng lớn điện áp và năng lượng. Vì thế nó được ứng dụng trong điều chỉnh ánh sáng, điều khiển công suất điện và điều khiển tốc độ của động cơ điện. Trước đây, thyristor được dùng cho đảo ngược dòng điện để tắt thiết bị. Trên thực tế, nó có dòng điện trực tiếp nên rất khó sử dụng cho thiết bị. Nhưng bây giờ, bằng cách sử dụng tín hiệu cổng điều khiển có thể bật và tắt các thiết bị mới, có thể sử dụng Thyristor để bật và tắt hoàn toàn. Vì vậy, thyristor được sử dụng làm công tắc chứ không thích hợp làm bộ khuếch đại analog.

Ưu điểm và khuyết điểm

Một số ưu điểm của thyristor hay bộ chỉnh lưu điều khiển silic (SCR):

• Có thể xử lý điện áp, dòng điện và công suất lớn.

• Có thể được bảo vệ bằng cầu chì.

• Rất dễ bật.

• Mạch kích hoạt cho bộ chỉnh lưu được điều khiển bằng silicon (SCR) rất đơn giản.

• Rất đơn giản để kiểm soát.

• Chi phí thấp.

• Nó có thể điều khiển nguồn xoay chiều.

Một số nhược điểm của thyristor hay bộ chỉnh lưu điều khiển silic (SCR)

• Bộ chỉnh lưu khiển silic (SCR) là thiết bị một chiều, vì vậy nó chỉ có thể điều khiển công suất bằng nguồn một chiều trong nửa chu kỳ dương của nguồn xoay chiều. Do đó chỉ có nguồn một chiều được điều khiển bằng thyristor.

• Trong mạch xoay chiều, nó cần phải được bật trên mỗi chu kỳ.

• Không thể sử dụng ở tần số cao.

• Dòng điện ở cổng (gate) không thể âm.