SCR (Silicon Control Rectifier) có cấu trúc 4 lớp P-N-P-N được chế tạo từ Silic. SCR có 3 cực được ký hiệu như sau: A (Anode), K (Cathode), G (Gate: cổng).
SCR thường được dùng trong mạch khống chế điều khiển, chịu được cơng suất lớn, dịng điện lớn cũng như làm việc được ở nhiệt độ cao.
Đặc tuyến Volt-Ampe của SCR VAK0: điện áp cắt thuận.
IH: dịng điện duy trì. IAK: dịng điện qua SCR.
VAK: điện áp đặt trên hai cực SCR.
Thông qua cực G để điều khiển tác dụng chỉnh lưu của SCR. Chế độ làm việc của SCR có thể phân ra 3 trường hợp sau:
A K G A P N P N G K VAK IAK IH >Ig1I g= 0 Ig2 VAK0
1. Phân cực ngược:
Anode âm so với Cathode, SCR ngắt điện theo chiều ngược và chỉ có dịng điện rà rất nhỏ chạy qua vì có hai mặt tiếp giáp đều bị phân cực ngược.
2. Phân cực thuận:
Anode dương so với Cathode nhưng khơng có tín hiệu điều khiển ở cực G, SCR ngắt điện theo chiều thuận và có tác dụng như một điện trở lớn, và chỉ có dịng điện rị rất nhỏ chạy qua vì có một mặt tiếp giáp bị phân cực ngược.
Tuy nhiên, khi điện áp đặt trên SCR đạt đến giá trị điện áp cắt thuận (VAK0) thì SCR sẽ tự động dẫn điện mặc dù khơng có dịng điện kích Ig.
3. Phân cực thuận đồng thời có tín hiệu điều khiển ở cực G:
Nếu có một xung phân cực thuận tác động vào giữa cực G và Cathode trong khi Anode dương so với Cathode thì SCR dẫn điện. Thời gian chuyển từ ngắt sang dẫn nhanh (cỡ micro giây). Dòng điện chạy qua SCR chỉ bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài do điện trở trong của SCR rất nhỏ (sụt áp trên A – K chỉ khoảng 1V). Xung dòng điện tác dụng vào cực G (Ig) càng lớn thì điện áp phân cực dương cho A-K cần thiết để mở thông SCR càng nhỏ, tức SCR càng dễ mở thơng.
Điều quan trọng là khi tín hiệu kích trên cực G đã mất thì SCR vẫn cịn dẫn điện bằng dịng duy trì. SCR chỉ bị ngắt hồn tồn khi dịng qua SCR (IAK) thấp hơn giá trị dịng duy trì (thường có giá trị khoảng vài % giá trị của dòng thuận cực đại).
Trong những mạch cung cấp bằng điện xoay chiều (AC) thì SCR sẽ tự ngắt ở thời điểm điện áp = 0V, kéo dài suốt bán kỳ âm và chỉ có khả năng dẫn lại ở bán kỳ dương nếu có tín hiệu điều khiển đồng bộ đưa vào cực G. Như vậy nó có tác dụng như một Diode chỉnh lưu.
II. BỘ GHÉP QUANG (Opto-Couplers):
Để giữa mạch điều khiển và tải được cách li hồn tồn về điện thì người ta thường dùng bộ ghép quang để thúc cơng suất do bộ ghép quang có điện thế cách li giữa sơ cấp và thứ cấp rất lớn (hàng KV). Có rất nhiều loại linh kiện ghép quang như: opto-transistor (phần tử điều khiển công suất là Transistor), opto-triac, opto-SCR… Tùy theo yêu cầu và chức năng của mạch mà ta có thể lựa chọn bộ ghép quang thích hợp.
Ơû đây chỉ giới thiệu cơ bản về cơ chế hoạt động của loại opto-transistor, các loại khác cũng có cách hoạt động tương tự.
Phần phát ở đây là một LED phát hồng ngoại, phần thu là một Phototransistor. Đầu tiên, tín hiệu điện điều khiển đưa đến được phần phát trong bộ ghép quang và biến thành tín hiệu ánh sáng, sau đó tín hiệu ánh sáng này được phần nhận biến lại thành tín hiệu điện để điều khiển tải. Tín hiệu ánh sáng này thay thế cho dòng điều khiển Transistor (IB).