THYRISTOR

Drs. M. Yusuf Mappeasse, M.Pd.

THYRISTORThyristor berakar kata dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu'. Dinamakan demikian karena sifat dari komponen ini yang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik.

Thyristor adalah komponen semikonduktor untuk pensaklaran  yang berdasarkan pada strukturPNPN. Komponen ini memiliki kestabilan dalam dua keadaan yaitu on dan off serta memiliki umpan-balik regenerasi internal. Thyristor memiliki kemampuan untuk mensaklar arus searah (DC) yaitu jenis SCR, maupun arus bolak-balik (AC), jenis TRIAC.

Pada kesempatan ini, yang akan kemukakan adalah  komponen-komponen thyristor yang dikenal dengan sebutan SCR (silicon controlled rectifier), TRIAC dan DIAC.

Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada gambar-1a. Jika dipilah, struktur ini dapat dilihat sebagai dua buah struktur junction PNP dan NPN yang tersambung di tengah seperti pada gambar-1b. Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masing-masing kolektor dan base.

THYRISTOR

Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar-2 yang berikut ini.

THYRISTOR

Bagaimana kalau pada thyristor ini kita beri beban lampu DC dan diberi suplai tegangan dari nol sampai tegangan tertentu seperti pada gambar berikut:

Apa yang terjadi pada lampu ketika tegangan dinaikkan dari nol?

THYRISTOR

Lampu akan tetap padam karena lapisan N-P yang ada di tengah akan mendapatkan reverse-bias (teori dioda). Pada saat ini disebut thyristor dalam keadaan OFF karena tidak ada arus yang bisa mengalir atau sangat kecil sekali. Arus tidak dapat mengalir sampai pada suatu tegangan reverse-bias tertentu yang menyebabkan sambungan NP ini jenuh dan hilang. Tegangan ini disebut tegangan breakdown dan pada saat itu arus mulai dapat mengalir melewati thyristor sebagaimana dioda umumnya. Pada thyristor tegangan ini disebut tegangan breakover Vbo.

THYRISTOR

1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)

Simbol SCR

JENIS THYRISTOR

1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)Gambar Fisik SCR

JENIS THYRISTOR

1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)SCR merupakan jenis thyristor yang terkenal dan paling tua, komponen ini tersedia dalam rating arus antara 0,25 hingga ratusan amper, serta rating tegangan hingga 5000 volt.Kondisi awal dari SCR adalah dalam kondisi OFF (A dan K tidak tersambung). Salah satu cara untuk meng-ON kan (menyambungkan antara A dan K) adalah dengan memberikan tegangan picu terhadap G (gate). Sekali SCR tersambung maka SCR akan terjaga dalam kondisi ON.Untuk mematikan sambungan A-K, maka yang perlu dilakukan adalah dengan memberikan tegangan balik pada A-K-nya, atau dengan menghubungkan G ke K.Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut adalah sama saja dengan menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena 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 di titik nol.

JENIS THYRISTOR

1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)Gambar berikut adalah karakteristik volt-amper SCR dan skema aplikasi dasar dari SCR.

JENIS THYRISTOR

1. Silicon Controlled Rectifier (SCR)

Rangkaian Aplikasi SCR

JENIS THYRISTOR

2. Triode for Alternating Current (TRIAC) (Trioda untuk arus bolak-balik)Nama resmi untuk TRIAC adalah Bidirectional Triode Thyristor.Triac dapat dianggap sebagai dua buah SCR dalam struktur kristal tunggal, dengan demikian maka Triac dapat digunakan untuk melakukan pensaklaran dalam dua arah (arus bolak balik, AC).TRIAC sangat cocok untuk mengendalikan kalang AC, memungkinkan pengendalian arus yang sangat tinggi dengan arus kendali yang sangat rendah. Sebagai tambahan, memberikan pulsa sulut pada titik tertentu dalam siklus AC memungkinkan pengendalian persentase arus yang mengalir melalui TRIAC (pengendalian fasa).

JENIS THYRISTOR

2. Triode for Alternating Current (TRIAC) (Trioda untuk arus bolak-balik)

Simbol TRIAC

JENIS THYRISTOR

2. Triode for Alternating Current (TRIAC) (Trioda untuk arus bolak-balik)

SRUKTUR TRIAC

JENIS THYRISTOR

2. Triode for Alternating Current (TRIAC) (Trioda untuk arus bolak-balik)

Karakteristik kurva I-V TRIAC

JENIS THYRISTOR

2. Triode for Alternating Current (TRIAC) (Trioda untuk arus bolak-balik)

Skema Aplikasi Triac

JENIS THYRISTOR

3. DIACDIAC merupakan salah satu jenis dioda SCR, namun memiliki dua terminal (elektroda) saja, berbeda dengan "saudaranya" yang memiliki tiga terminal, TRIAC.

Kalau dilihat strukturnya seperti gambar di atas, DIAC bukanlah termasuk keluarga thyristor, namun prisip kerjanya membuat ia digolongkan sebagai thyristor.

JENIS THYRISTOR

3. DIACDIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor.Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya.Struktur DIAC yang demikian dapat juga dipandang sebagai dua buah dioda PN dan NP, sehingga dalam beberapa literatur DIAC digolongkan sebagai dioda.Sukar dilewati oleh arus dua arah, DIAC memang dimaksudkan untuk tujuan ini. Hanya dengan tegangan breakdown tertentu barulah DIAC dapat menghantarkan arus. Arus yang dihantarkan tentu saja bisa bolak-balik dari anoda menuju katoda dan sebaliknya. Kurva karakteristik DIAC sama seperti TRIAC, tetapi yang hanya perlu diketahui adalah berapa tegangan breakdown-nya.

JENIS THYRISTOR

3. DIACContoh aplikasi dimmer lampu berikut ini:

JENIS THYRISTOR

3. DIACJika diketahui IGT dari TRIAC pada rangkaian di atas 10 mA dan VGT = 0.7 volt. Lalu diketahui juga yang digunakan adalah sebuah DIAC dengan Vbo = 20 V, maka dapat dihitung TRIAC akan ON pada tegangan :

V = IGT(R)+Vbo+VGT = 120.7 V

JENIS THYRISTOR

Sinyal Output Triac

3. DIACPada rangkaian dimmer, resistor R biasanya diganti dengan rangkaian seri resistor dan potensiometer. Di sini kapasitor C bersama rangkaian R digunakan untuk menggeser phasa tegangan VAC. Lampu dapat diatur menyala redup dan terang, tergantung pada saat kapan TRIAC di picu.

JENIS THYRISTOR