Cấu tạo:
Chỉnh lưu silic có điều khiển, gọi tắt là SCR, gồm có 4 lớp bán dẫn P và N sắp xếp theo kiểu P-N-P-N. Ba chân cực được ký hiệu bằng các chữ A - anốt, K - catôt, và G - cực điều khiển. Cực anốt nối với phần bán dẫn P1 trước, còn catốt nối với phần bán dẫn N2 sau; cực điều khiển G thường được nối với phần bán dẫn P2.
Đèn chỉnh lưu silic có điều khiển chỉ dẫn điện một chiều.
Mô hình cấu tạo và ký hiệu của SCR trong sơ đồ mạch mô tả trong hình 6- 1a,b,c. Có hai loại SCR là:
+ SCR điều khiển theo catốt hay còn gọi là SCR theo qui ước (đơn giản gọi là SCR). Loại này cực điều khiển G được nối với phần bán dẫn P2 sau.
+ SCR điều khiển theo anốt hay còn gọi là SCR kiểu bù. Loại này cực điều khiển G được nối với phần bán dẫn N1 trước.
Thông thường người ta sử dụng loại SCR qui ước. Các SCR kiểu bù công suất thấp ít được dùng vì công suất tiêu thụ của nó cao hơn loại SCR qui ước. Sau đây, chúng ta nghiên cứu về nguyên lý làm việc của SCR qui ước, gọi tắt là SCR.
Ký hiệu và cấu tạo của SCR
Nguyên lý làm việc:
Mạch ứng dụng
Theo cấu tạo, SCR có 3 tiếp xúc P- N được ký hiệu T1, T2, và T3 Khi cực điều khiển G để hở (IG = 0):
Đặt điện áp nguồn cung cấp UAK vào giữa anốt và catốt để phân cực cho SCR và lúc này nó được coi như 1 điốt:
+ Khi phân cực ngược (UAK < 0) thì tiếp xúc T1 và T3 phân cực ngược, T2 phân cực thuận nên qua SCR chỉ có dòng điện ngược rất nhỏ. Nếu tăng ?UAK? lên cao đến điện áp đánh thủng tiếp xúc T1 và T3 thì đây là hiện tượng đánh thủng kiểu thác lũ hay đánh thủng zener với điện áp đánh thủng Uđ.t. = Uđ.t.T1 + UĐ.t.T3. Nếu xảy ra hiện tượng này thì coi như SCR hỏng.
+ Khi phân cực thuận (UAK > 0) thì các tiếp xúc T1 và T3 phân cực thuận, tiếp xúc T2 phân cực ngược và qua SCR cũng chỉ có dòng điện ngược rất nhỏ (hay SCR ở chế độ trở kháng cao).
Nếu tăng dần điện áp phân cực thuận UAK > 0 lên đến điện áp đánh thủng tiếp xúc T2 thì dòng điện qua SCR tăng vọt. Lúc này cả 3 tiếp xúc P-N đều coi như được phân cực thuận, điện trở của chúng rất nhỏ làm cho sụt áp trên SCR giảm hẳn xuống còn khoảng từ 1 ÷ 2 V. Trị số điện áp mà tại đó xảy ra đánh thủng tiếp xúc T2 được gọi là điện áp đỉnh khuỷu UBO. Trị số UBO này thường vào khoảng từ 200 ÷ 400V. Vùng điện áp này ta gọi là vùng chặn thuận.
Như vậy, khi SCR đã dẫn điện thì dòng điện qua nó không thể khống chế được trong SCR mà nó được hạn chế nhờ điện trở mắc ở mạch ngoài.
Theo sơ đồ mạch tương đương ở hình 6- 2 của SCR ta thấy, khi SCR dẫn điện thì qua nó có dòng điện I chạy từ A đến K và giữa các tiếp xúc P-N của 2 tranzito Q1 và Q2 có các dòng điện vào và ra là:
IC1= IB2và IC2= IB1
Trong đó:
IC1= α1I + ICBo1
IC2= α2I + ICBo2
Và α1, α2 là hệ số khuếch đại thác lũ alpha (hay số nhân thác lũ). Dòng điện tổng qua SCR là:
I = IC1+ IC2= I(α1 +α2) + ICBo1+ ICBo2
Thay:
ICBo1+ ICBo2= ICBo
ICBo là dòng điện ngược bão hòa của tiếp xúc P-N. Vậy ta có:
I = ICBo/(1 – (α1 +α2)
Như vậy, khi (α1 + α2) = 1 thì dòng điện tăng vọt và không giới hạn được, nó tương ứng với tiếp xúc T2 được phân cực thuận. Lúc này, SCR dẫn điện và có nghĩa là cả hai tranzito Q1 và Q2 đều dẫn bão hòa. Lúc này, SCR ở chế độ "ON": đóng mạch, hệ số khuếch đại α của hai tranzito hở nên nhỏ và đạt được điều kiện (α1 + α2) = 1.