Thyristor là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động

Thyristor là gì? Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động của Thyristor ra sao? Hay cùng khám phá thêm ưu điểm , nhược điểm và ứng dụng của Thyristor trong cuộc sống nhé.

Thyristor là gì?

Thyristor hay còn được gọi với cái tên khác đầy đủ hơn là Silicon Controlled Rectifier đây là phần tử bán dẫn được cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn, đây là một loại linh kiện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử.

Bản chất của Thyristor được ghép từ 2 transistor có hai chiều đối nghịch nhau và có thể điều khiển. Chúng được hoạt động khi được cấp điện và tự động ngắt trở về trạng thái ngưng dẫn khi không có điện. Thyristor được ký hiệu như 1 diode.

Cha đẻ của chúng là William Shockley đã đề xuất vào những năm 1950 và được phát triển vào những năm 1957.

Thyristor là gì?
Thyristor là gì?

» Xem thêm Diode là gì?

Cấu tạo của Thyristor

Thyristor được ghép từ 4 lớp bán dẫn P – N xen kẽ và được nối ra 3 chân:

  • A: anode cực dương
  • K: cathode cực âm
  • G: gate cực khiển.

Một số loại Thyristor được sử dụng phổ biến hiện nay như:

  • Thyristor điều khiển silic, SCR.
  • Thyristor cổng tắt, GTO
  • Thyristor cực phát, ETOs
  • Thyristor dẫn điện ngược, RCT.
  • Thyristor Triode hai chiều, TRIAC.
  • Thyristor MOS tắt, MTO.
  • Thyristor điều khiển pha hai chiều, BCT.
  • Thyristor chuyển đổi nhanh, SCR
  • Thyristor kiểm soát FET, FET-CTHs
  • Thyristor tích hợp cổng, IGCT.

Nguyên lý hoạt động

1. Trường hợp 1: Khi cực G hở, VG=OV

Trong trường hợp cực G và VG = OV thì transistor T1 sẽ ngưng dẫn vì chúng không phân cực tại cực B. T1 ngưng dẫn dẫn đến IB1=0, IC1=0 và T2 cũng sẽ ngưng dẫn. Vậy nên trong trường hợp này Thyristor không dẫn điện và dòng điện đi qua chúng IA=0 và VAK ≈ VCC.

Còn khi Thyristor chuyển sang trạng thái dẫn điện khi nguồn điện áp VCC tăng kéo theo điện áp VAK tăng theo đến điện thế ngập VBO. Lúc này điện áp VAK giảm xuống như diode và dóng điện IA tăng nhanh.

2. Trường hợp 2: đóng khóa K

Thyristor chuyển sang trạng thái dẫn điện khi VG=VDC-IGRG. Lúc này Transistor T1 sẽ phân cực tại B1 sẽ tạo ra dòng điện IG chính là IB1 dẫn điện và IC1 chính là dòng điện IB2. Dòng điện IC2 sẽ cung cấp ngược lại cho T1 và IC2 = IB1. Chính vì vậy Thyristor sẽ tự duy trì trạng thái dẫn mà không cần có dòng điện IG liên tục. Suy ra IC1 = IB2; IC2=IB1.

Dựa theo nguyên lý dòng điện đi qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn dần và chạy ở trạng thái bão hòa. Lúc đó VAK sẽ giảm nhỏ đến (≈ 0,7V) . Dòng điện khi cung cấp cho cực G càng lớn thì áp ngập càng nhỏ thì Thysistor càng dễ dẫn điện.

3. Thường hợp 3: Phân cực ngược Thyristor

Lúc này, nối A sẽ là cực âm, nối K là cự dương. Trường hợp này tương tự như 1 diode bị phân cục ngược. Thyristor sẽ có 1 dòng nhỏ đi qua chứ không dẫn điện. Khi áp ngược tăng lên đủ lớn thì Thyristor sẽ bị đánh thủng và dòng điện chạy theo chiều ngược lại. Điện áp đủ để đánh thủng được gọi là Vbr. Khi đó IG=0; IG2>IG1>IG.

Ưu điểm và nhược điểm của Thyristor

Ưu điểm:

  • Thyristor có thể xử lý điện áp, dòng điện, công suất lớn.
  • Được bảo vệ bằng cầu chì. Dễ dàng bật.
  • Được điều khiển đơn giản, dễ dàng kiểm soát.
  • Chi phí đầu tư vào thấp.
  • Ngài ra Thyristor có thể điều khiển nguồn xoay chiều.

Nhược điểm:

  • Trong mạch xoay chiều cần được bật theo mỗi chu kỳ.
  • Không sử dụng được đối với tần số cao.
  • Dòng điện ở cổng gate không thể âm.

Ứng dụng của Thyristor

Vào năm 1956 thì Thyristor được sử dụng cho mục đích thương mại. Dùng để kiểm soát lượng lớn điện áp và năng lượng. Được dùng trong các ứng dụng điều chỉnh ánh sáng, điều khiển công suất điện, tốc độ động cơ, dùng làm công tắc tắt bật nguồn điện.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

.
.
.
.