a. Cơng dụng:
Thyristor được dùng để kiểm sốt lượng lớn điện áp và năng lượng. Vì những tính năng này nên Thyristor được dùng đểđiều chỉnh ánh sáng, điều chỉnh công suất điện, điều khiển
tốc độ của động cơ điện,… Ngồi ra chúng cịn được dùng để đảo ngược dòng điện để
ngưng hoạt động của các thiết bị.
b. Phân loại, ký hiệu
SCR có hai loại cơ bản : SCR loại P và SCR loại N .
2.6.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc
a. Cấu tạo
Thyristor được viết tắt SCR (Silicon Controlled Rectifier: bộ nắn điện được điều khiển làm bằng chất silic)
SCR được cấu tạo bởi bốn lớp bán dẫn PN ghép nối tiếp nhau và được nối ra ba cực đó là: cực anốt (A), cực catốt (K), cực cửa (G), hình 3.26a
Người ta xem SCR như hai BJT một loại PNP và một loại NPN nối với nhau như hình 3.26b
Ký hiệu SCR như hình 1.27c
Hình 1.28 : Ký hiệu, hình dạng của SCR
b. Nguyên lý làm việc
Hình 1.29 : Mạch phân cực cho SCR
Để giải thích nguyên lý hoạt động của SCR ta mắc mạch như hình 1.29
- Trước tiên hãy xét trường hợp phân cực ngược thyristor với VAK < 0. Lúc này 2 đi ốt phân cực ngược mắc nối tiếp (J1 J3) (hình 1.29). Dịng qua thyristor chính là dòng dò ngược của đi ốt (giống hệt như dịng ngược bảo hồ của đi ốt ). Nếu tăng điện áp ngược dần đến một giá trị nhất định thì hai chuyễn tiếp J1, J3 sẽ lần lượt bịđánh thủng theo cơ chế thác lũ và cơ chế Zener, dòng ngược qua thyristor tăng lên đột ngột (dòng này là do cơ chế đánh thủng J3 quyết định). Nếu khơng có biện pháp ngăn chặn thì dịng ngược này sẽ làm hỏng SCR. Vùng đặc tuyến ngược của thyristor trước khi bị đánh thủng gọi là vùng chắn ngược (hình 1.29).
- Trường hợp phân cực thuận: VAK > 0V
Khi cực G hở hay VG = 0V: lúc này Q2 không được phân cực nên Q2 ngưng dẫn, nên IB2 = 0, IC2 = 0 nên IB1 = 0, T1 cũng ngưng dẫn. Trong trường hợp này SCR khơng dẫn điện nên dịng qua SCR là IA = 0 và VAK = VCC.
Nếu khi tăng điện áp nguồn VCC lên mức đủ lớn làm điện áp VAK tăng theo đến điện áp ngập VBO thì điện áp VAK giảm xuống như đi ốt và dòng điện IA tăng lên, lúc này SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện. Dòng điện này gọi là dịng duy trì IH (xem hình 3.28)
Khi điện áp VG > 0V: đóng cơng tắt S để cấp nguồn VDC thì SCR chuyển sang trạng thái dẫn điện. Lúc này Q2 được phân cực nên Q2 dẫn, có dịng IG vào cực cổng chính là dịng IB2 chạy vào Q2 nên trong mạch có dịng IC2 = IB1 T1 dẫn dẫn điện nên trong mạch có dịng IC1 cung cấp ngược lại cho T2 ( IC1 = IB2). Nhờ đó mà SCR sẽ rự duy trì trạng thái dẫn điện mà khơng cần dịng IG liên tục
- Ta thấy: IC2 = IB1, IC1 = IB2 nên dòng điện qua hai BJT được khuếch đại lớn dần nên làm cho 2 BJT dẫn bảo hòa, nên lúc này điện áp VAK giảm xuống rất nhỏ khoảng 0,7V và dòng điện qua SCR là: L CC L AK CC R V R V V A I
Nếu dịng cung cấp cho cực G càng lớn thì điện áp ngập VBO càng thấp nên SCR càng dể dẫn điện.
Nói tóm lại: SCR chỉ dẫn điện khi cực G được kích khởi bởi một xung có biên độ đủ lớn. Khi SCR đã dẫn điện thì ta khơng cần chú ý đến điện áp tại cực G nữa. Muốn tắt SCR thì phải cắt nguồn cấp cho nó
2.6.4. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng
Được ứng dụng nhiều trong kĩ thuật bán dẫn để thành lập các sơ đồ nắn điện công suất lớn ,các sơ đồ tự động khống chế trong mạch điện .
2.7. Triac
2.7.1. Công dụng, phân loại, ký hiệu
a. Công dụng
Triac là một linh kiện bán dẫn đóng vai trị như một cơng tắc đóng cắt dịng điện cho tải xoay chiều.
b. Phân loại, ký hiệu
Triac cơng suất lớncó thân hình to ( Chịu tải và dịng lớn )
Triac nhỏ ( Chịu tải nhỏ và dòng nhỏ )
Triac rán trên mạch. Triac cắm chân.
Ký hiệu
2.7.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc
TRIAC được viết tắt bởi TRiode AC semiconductor switch (công tắc bán dẫn xoay chiều ba cực)
TRIAC được cấu tạo bởi các lớp PN ghép nối tiếp với nhau như hình 1.30a và được nối ra ba chân. Hai chân hai đầu là A1 - A2, chân thứ 3 là chân G ( cực cửa)
TRIAC được xem như hai SCR mắc song song ngược cực tính nhau hình 3.29.1b TRIAC được ký hiệu như hình 1.30 c
Hình 1.30: a, Cấu tạo b, Sơ đồ tương đương dùng SCR c,Ký hiệu
Hình 1.31: Hình dạng của TRIAC
b. Nguyên lý làm việc
Từ hình ta thấy TRIAC thực chất là hai SCR mắc song song và ngược cực tính nhau, do đó TRIAC có thể dẫn điện cả hai chiều. Vì vậy ta xét sự hoạt động của TRIAC qua các trường hợp sau:
- Trường hợp VA2 > 0, VA1 < 0, VG > 0: khi nhấn cơng tắc đểkích xung dương cho cực G thì TRIAC dẫn điện theo chiều từ A2 sang A1
Hình 1.32: TRIAC kích khởi điện áp dương
- Trường hợp VA2 < 0, VA1 > 0, VG < 0: khi nhấn cơng tắc để kích xung âm cho cực G thì TRIAC dẫn điện theo chiều từ A1 sang A2
Hình 1.33: TRIAC kích khởi điện áp âm
- Trường hợp sử dụng nguồn xoay chiều: ở bán kỳ dương của điện áp vào thì cực G được kích xung dương, TRIAC dẫn điện theo chiều từ A2 sang A1, ở bán kỳ âm thì cực G dược kích xung âm nên TRIAC dẫn theo chiều từ A1 sang A2. Như vậy, TRIAC dẫn điện cả hai chiều.
Hình 1.34: TRIAC với điện áp xoay chiều