1.1. Ký hiệu cấu tạo vă hình dạng
SCR cịn có tín Thyristor, đđy lă một diode chỉnh lưu bằng Silic có thể điều khiển. Trín một nền Silic đa tinh thể người ta tạo ra 4 lớp bân dẫn P1N1P2N2, lăm thănh 3 lớp tiếp xúc S1S2S3 . Bân dẫn P1 lă anode (A), bân dẫn N2 lă cathode (K), Cực cửa (G) có thể lă N1 hoặc P2. SCR có cấu tạo, ký hiệu vă hình dạng như hình 6.1
Hình 6.1 : Cấu tạo, ký hiệu vă hình dạng của SCR
100 Ta có thể xem 4 lớp bân dẫn của SCR tương đương với 2 transistor Q1 (NPN) vă Q2 (PNP) ghĩp lại. (Hình 6.2)
Nếu đặt một điện âp ngoăi với đầu dương văo Anode, đầu đm văo Cathode thì S1 phđn cực thuận, S2 phđn cực nghịch, S3 phđn cực thuận. Do S1 phđn cực nghịch nín lúc năy SCR khơng hoạt động được.
Hình 6.2: SCR tương đương hai transistor NPN vă PNP Dòng điện IS2 đi qua lớp tiếp xúc S2 do ba loại dòng điện gđy ra :
Dòng qua Q1: Điện tử từ cực phât E1 của Q1 qua tiếp giâp S3 đến cực gốc B1
rồi đến S2. Dòng năy: α1IS3 . Với α1 : hệ số khuếch đại dòng của Q1 .
Dòng qua Q2 : Lỗ trống từ cực phât E 2 của Q2 qua tiếp giâp S1 đến cực gốc
B2 rồi đến S2. Dòng năy: α2IS1. Với α2 : hệ số khuếch đại dòng của Q2
Dịng trơi I0 đi qua bản thđn tiếp giâp S2. Như vậy ta có :
IS2 = IS3α1 + IS1α2 + I0 IS1α2 = IS2 - IS3α1 - I0
=IS1 - IS3 - I0 - (IS1 - IS2)α 1 ( Do IS1 = IS2 + IS3) = IS1 - IS3 - I0 - IS1α1 + IS2α1
Vì IS2α1 = IS3
Nín IS1α2 = IS1 - Ic0 - IS2α1 IS2 = I0 + IS1α1 + IS1α2
Do câc tiếp giâp đều mắc nối tiếp với nguồn điện, nín dịng điện qua chúng bằng nhau vă bằng I: I = I0 + Iα1 + Iα2 Vậy : ) α (α 1 I I 2 1 o + − = (6.1)
101
1.3. Đặc tuyến VA
Đặc tuyến của SCR được trình băy ở hình 6.3. Nhận xĩt đặc tuyến ta thấy: Ở đoạn phđn cực nghịch, đặc tuyến của SCR có dạng giống diode chỉnh lưu. Ở đoạn phđn cực thuận, từ cơng thức 6.1 ta có ba trường hợp sau:
Hình 6.3: Đặc tuyến V A của SCR
*Khi (α1 + α2) < 1: Thì I > I0 nhưng vẫn có trị số bĩ vì I0 của Silic rất nhỏ. SCR ở trạng thâi đóng (OA)
*Khi (α1 + α2) tiến đến 1 vă bằng 1 (điểm A trín đặc tuyến ): Dịng I sẽ
tăng vọt lín. Việc tăng năy lă do điện trường ở lớp tiếp xúc S2 khâ lớn lăm cho chuyển động của câc hạt mang điện đủ lớn để ion hóa câc ngun tử trong tinh thể gđy hiện tượng thâc đổ. Dòng I lăm giảm điện âp đặt lín SCR (Đoạn AB trín đặc tuyến).
*Giai đoạn tiếp theo I tăng theo UA: Như nhânh thuận của diode vì lúc năy
câc lớp tiếp xúc đều được phđn cực thuận (Đoạn BC) . Vậy đặc tuyến có 3 phần :
* Phần trước khi thông (OA) bị giới hạn bởi điện âp mở UM . * Phần thông không hoăn toăn (AB): Điện âp giảm đột ngột đến UT * Phần thông hoăn toăn (BC) : Đđy lă phần lăm việc của SCR .
Để có thể mở SCR với điện âp mở thấp hơn, người ta đưa văo cực B của Q1 một điện âp phđn cực. Nghĩa lă ta tăng (α1 + α2) để giúp SCR chuyển đến chế độ thông mạch tùy ý. Muốn thế ta thím 1 cực điều khiển G ở cực B của Q1 hoặc cực B của Q2 hoặc cả hai (Hình 6.2) .
102 Giả sử ta chọn cực điều khiển lă cực B của Q1 để tăng nhanh dòng Emitter E1 nghĩa lă tăng α1. Khi đó điều kiện (α1 + α2) = 1 sẽ được thỏa mên với UM bĩ hơn. Nếu điện âp phđn cực thuận đặt văo SCR nhỏ hơn mức điện âp kích mở, nhưng giữa G vă K ta đặt văo một điện âp UG có cực tính dương. Điện âp năy cung cấp dòng IG. Nếu UG đủ lớn lăm cho Q1 mở thì Q2 mở theo lăm cho SCR thơng hoăn toăn. Điện âp mở cho SCR thường lă 1 xung có biín độ đủ lớn. Nghĩa lă SCR mở với điện âp phđn cực thuận bĩ hơn UM. UG căng lớn SCR căng mở sớm. Sau khi SCR mở nó giữ nguyín trạng thâi dù khơng cịn xung mở UG nữa.
Muốn SCR chuyển từ trạng thâi mở sang đóng ta giảm nhỏ dịng thuận UAK xuống, điều năy lăm cho dòng IA chảy qua SCR giảm, đưa tới IB1 nhỏ hơn dòng mở của Q1, Q1 chuyển sang trạng thâi đóng. Dịng IC1 = IB2 giảm xuống vă Q2 cũng chuyển sang trạng thâi đóng dẫn đến SCR đóng hoăn toăn.
1.4.Ứng dụng SCR
1.4.1. Mở SCR
Trong mạch điện một chiều, SCR được mở dễ dăng, còn trong mạch xoay chiều việc mở SCR phức tạp hơn do điện âp vă dịng điện thường xun đổi chiều. Hình 6.4 cho ta một số sơ đồ mở SCR trong mạch xoay chiều
Hình 6.4: Sơ đồ ngun lý mở SCR trong mạch xoay chiều
1.4.2. Khóa SCR
Khóa SCR lă đưa SCR từ trạng thâi dẫn về trạng thâi tắt, nghĩa lă đưa
dòng điện đang chạy qua SCR về 0. Trong mạch điện xoay chiều SCR tự khóa do dòng điện đổi chiều theo điện âp, khi dòng điện bằng 0 SCR tự khóa.
Trong mạch một chiều SCR được khóa bằng câch đặt một điện âp ngược trực tiếp trín hai đầu UAK < 0. Việc đặt một điện âp ngược như vậy không được thuận tiện cho lắm. Thực tế việc khóa SCR được thực hiện theo một số sơ đồ sau (Hình 6.5).
103 Hình 6.5: Sơ đồ khóa SCR trong mạch một chiều