THYRISTOR LÀ GÌ? - Cấu tạo của Thyristor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Thyristor có bốn lớp bán dẫn P-N ghép xen kẽ vào nhau và được nối ra 3 chân sau:

A - (Anode) - cực dương
K - (Cathode) - cực âm
G - (Gate) - cực khiển hoặc cực cổng

Xem sơ đồ bên dưới để hiểu rõ về cấu tạo của Thyristor

Sơ đồ cấu tạo thyristor

Tìm hiểu thêm về Thyristor

Với nhiều người Thyristor còn khá lạ lẫm vì nó là 1 từ ngữ chuyên ngành. Thyristor có tên đầy đủ là Silicon Controlled Rectifier (SCR). Hãy hiểu đơn giản thế này Thyristor là một Điốt được ghép từ bởi 2 Transistor có 2 chiều đối nghịch với nhau và có thể điều khiển được. Chúng hoạt động cùng nhau khi được cấp điện và tự động ngắt, chúng sẽ quay về trạng thái ngưng dẫn khi không có điện nữa.

Nguyên lý hoạt động

Để hiễu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của Thyristor, chúng ta hãy phân ra làm nhiều trường hợp nhỏ:

Cực G hở:

Trường hợp cực G hở hay còn gọi là cực VG = OV. Điều này đồng nghĩa với cực B không phân cực dẫn đến T1 bị ngưng dẫn.

Khi transistor T1 không dẫn điện: IB1 = 0 và IC1 = 0 dẫn đến vùng T2 cũng ngưng dẫn.

Trong trường hợp này, Thyristor không có khả năng dẫn điện vì vậy IA = 0 và VAK có giá trị tương đương với VCC.

Tuy nhiên, nếu tăng điện áp tại khu vực nguồn VCC sẽ khiến cho VAK, VBO tăng theo và VAK giảm xuống. Điều này sẽ tác động đến dòng điện IA, khiến nó nhanh chóng tăng và giúp Thyristor trở về trạng thái dẫn điện. Trong khi đó, ngược lại với IA, dòng điện ứng với nguồn VAK sẽ giảm xuống trở thành dòng duy trì. Lúc này gọi Thyristor là gì? Đặc tính của Thyristor trong trường hợp này tương tự như 1 Diode nắn điện.

Đóng khóa K của Thyristor SCR là gì

Trường hợp đóng khóa K có nghĩa là VG = VDC – IGRG tưc Thyristor có khả năng dẫn điện. Lúc này, vùng T1 sẽ phân cực ở B1 và có thể dẫn điện. Lúc này IC1 = IB2 và IC2 = IB1, Thyristor có thể duy trì được trạng thái dẫn mà không cần đến IG phải hoạt động liên tục.

Nhờ dòng điện khách đại chạy qua T1, hai dòng transistor trở thành bão hòa khiến cho điện tạo tại vùng VAK giả xuống xấp xỉ 0.7V.e .

Phân cực ngược Thyristor

Phân cực ngược Thyristor là gì? Điều này có nghĩa là nối cực A vào cực âm và K vào cực dương. Điều này khiến cho Thyristor không thể dẫn điện. Nếu điện áp tăng đủ lớn sẽ xảy ra hiện tượng Thyristor bị đánh thủng khiến cho dòng điện chạy theo chiều ngược lại.

Một vài hình ảnh các loại Thyristor hiện nay:

Dạng Module

Dạng bắt ốc (Stud)

Dạng Đĩa (Capsule)

Các thông số kỹ thuật của Thyristor là gì?

Dòng điện thuận cực đại

Dòng điện cực đại là dòng điện có trị số lớn nhất ở mực chịu đựng được chạy qua Thyristor. Nếu dòng điện này quá lớn sẽ ảnh hưởng đến hiệu năng của Thyristor.

Điện áp ngược cực đại

Điện áp ngược cực đại có trị số lớn nhất ở mức chịu đựng được được đặt giữa K và A. Nó giao động trong khoảng 100V – 1000V. Nếu vượt qua mức này có thể làm hỏng Thyristor.

Dòng điện kích cực tiểu

Dòng điện cực tiểu được kí hiệu IGmin. Trong trường hợp điện áp tại vùng VAK thấp cần có dòng điện cực tiểu tại cực G để kích dẫn điện. Dòng điện này có trị số nhỏ nhất ở mức chịu đựng được đủ để điều khiển Thyristor. Thông thường nó có giá trị trong khoảng 1mA – vài chục mA. Trị số của nó cùng chiều công suất của Thyristor. Nếu Thyristor có công suất nhỏ thì IGmin sẽ có trị số nhỏ.

Thời gian mở Thyristor là gì?

Đây là thời gian hoặc độ rộng của xung kích Thyristor. Nó có tác dụng chuyển Thyristor chuyển từ trạng thái ngừng sáng dẫn và kéo dài thời gian mở vài giây.

Thời gian tắt Thyristor là gì?

Theo nguyên lý hoạt động của Thyristor, nó sẽ tự duy trì trạng thái dẫn khi nhận được tác động kích điện. Để chuyển Thyristor từ trạng thái dẫn sang những thì có thể điều chỉnh IG và VAK về 0 và bằng nhau. Tuy nhiên để Thyristor tắt hẳn thì thời gian duy trì trạng tái VAK = OV = 0 phải đủ dài. Thời gian tắt Thyristor giao động trong khoảng 20-30 micro giây.  Trong trường hợp thời gian không đủ dài thì VAK sẽ tăng cao dẫn đến Thyristor hoạt động và dẫn điện.