5. SCR (Thyristor)
5.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 2.10: Cấu tạo một SCR dịng lớn tỉ lệ thực (a) và phĩng to mảnh tinh thể bán dẫn (b); Ký hiệu SCR (c )
- Khi mới cấp điện, iG = 0: SCR khĩa thuận và ngược, dịng IA là dịng điện rị, rất bé, cỡmA với VAK ≠ 0.
- Khi SCR phân cực thuận: VAK > 0, và cĩ tín hiệu điều khiển IG > 0, SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện và cĩ khả năng tự
giữ trạng thái dẫn điện cho đến khi dịng của nĩ giảm về 0.
Hình 2.11 cho ta nguyên lý cấu tạo và mạch tương đương của SCR. SCR gồm 4 lớp P-N- P-N với độ lẫn tạp chất khác nhau. Hai mối nối P-N, N-P ở gần Anode cĩ bề dầy lớn và ít tạp chất cho phép chịu được áp ngược lớn. Mối nối P-N của Gate-Cathod mỏng, cĩ độ dẫn điện cao, khơng chịu được áp ngược nhưng tạo được hệ số khuếch đại lớn (như mối nối BE của Transistor). Mạch tương đương của SCR được thành lập khi tách hai lớp bán dẫn giữa (lớp 2
và 3) làm đơi, khi đĩ SCR tương đương hai BJT PNP và NPN. Mạch tương đương này giải
thích được hầu hết những tính chất của SCR:
+ Lớp 2-3 đảm bảo khĩa điện áp thuận VAK > 0, Lớp 1-2 đảm bảo khĩa điện áp ngược
VAK < 0 nên SCR khơng dẫn điện bất chấp dịng điều khiển IG.
+ Khi điện áp VAK > 0 (phân cực thuận) IG> 0 (cĩ dịng kích) sẽđược khuếch đại bởi Q1. Vì dịng cực thu Q1 cũng là dịng cực B của Q2, tác động khuếch đại của Q2 sẽ làm tăng
dịng cực nền Q1. Sự phản hồi dương này sẽ làm cả hai BJT cùng bão hịa: SCR dẫn điện.
Điều này cũng giải thích được khả năng tự giữ và tỉ số dịng điện Anode IA trên dịng điều khiển IG khá cao của SCR. Khi IA giảm về 0, SCR mất trạng thái dẫn, trở về trạng thái khĩa.
Hiện tượng phản hồi dương dịng IG này chỉ xảy ra khi IGđủ lớn ứng với một điện áp phân cực VAKxác định nhờ đặc tính phi tuyến của các Transistor, nghĩa là SCR chỉ chuyển sang trạng thái dẫn khi IGđủ lớn.