THYRISTOR DAN APLIKASINYA

Andi Hasad
Program Studi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik, Universitas Islam 45 (UNISMA)
Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi 17113
Telp. +6221-88344436, Fax. +6221-8801192
Website: andihasad.com, Email: andihasad@yahoo.com

Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu’. Sifat dan cara kerja komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi, thyristor dapat diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki batasan karakteristik tertentu. Beberapa komponen yang termasuk thyristor antara lain PUT (Programmable Uni-junction Transistor), UJT (Uni-Junction Transistor ), GTO (Gate Turn Off Thyristor),  SCR (Silicon Controlled Rectifier), LASCR (Light Activated Silicon Controlled Rectifier), RCT (Reverse Conduction Thyristor), SITH (Static Induction Thyristor), MOS-Controlled Thyristor (MCT).

Gambar 1 Thyristor

Struktur Thyristor

Ciri  dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari bahan semiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) daripada sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.

Gambar 2  Struktur Thyristor

Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Sebuah thyristor dapat bekerja dan dapat disimulasikan terdiri dari sebuah resistor R on, Sebuah induktor Lon, sebuah sumber tegangan DC V yang terhubung seri dengan Switch (SW). SW dikontrol oleh signal Logic yang yang bergantung pada tegangan Vak, arus Iak  dan signal Gate (G). Simulasi ini dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3  Simulasi Operasi Thyristor

Jika dipilah, struktur ini dapat dilihat sebagai dua buah struktur junction PNP dan NPN yang tersambung di tengah. Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masing-masing kolektor dan base. Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada Gambar 4  berikut ini.

 Gambar 4  Visualisasi dengan  transistor

Kolektor transistor Q1 tersambung pada base transistor Q2 dan sebaliknya kolektor transistor Q2 tersambung pada base transistor Q1.  Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop penguatan arus di bagian tengah. Dimana diketahui bahwa I_c = BI_b, yaitu arus kolektor adalah penguatan dari arus base.  Jika misalnya ada arus sebesar I_b yang mengalir pada base transistor Q2, maka akan ada arus I_c yang mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus base I_b pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan pada pada arus kolektor transistor Q1. Arus kolektor transistor Q1 tdak lain adalah arus base bagi transistor Q2. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan PN dari thyristor ini di bagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal hanyalah lapisan P dan N di bagian luar.

Jika keadaan ini tercapai, maka struktur yang demikian todak lain adalah struktur dioda PN (anoda-katoda) yang sudah dikenal. Pada saat yang demikian, disebut bahwa thyristor dalam keadaan ON dan dapat mengalirkan arus dari anoda menuju katoda seperti layaknya sebuah dioda.

Karakteristik Thyristor

Karakteristik Thyristor dapat dilihat pada Gambar 4. Karaktristik tegangan versus arus ini diperlihatkan bahwa thyristor mempunyai 3 keadaan atau daerah, yaitu :

1. Keadaan pada saat tegangan balik (daerah I)
2. Keadaan pada saat tegangan maju (daerah II)
3. Keadaan pada saat thyristor konduksi (daerah III)

 

Gambar 5  Karakterisitik Thyristor

Pada daerah I, thyristor sama seperti diode, dimana pada keadaan ini tidak ada arus yang mengalir sampai dicapainya batas tegangan tembus (Vr). Pada daerah II terlihat bahwa arus tetap tidak akan mengalir sampai dicapainya batas tegangan penyalaan (Vbo). Apabila tegangan mencapai tegangan penyalaan, maka tiba – tiba tegangan akan jatuh menjadi kecil dan ada arus mengalir. Pada saat ini thyristor mulai konduksi dan ini adalah merupakan daerah III. Arus yang terjadi pada saat thyristor konduksi, dapat disebut sebagai arus genggam (IH = Holding Current). Arus IH ini cukup kecil yaitu dalam orde miliampere.  Untuk membuat thyristor kembali off, dapat dilakukan dengan menurunkan arus thyristor tersebut dibawah arus genggamnya (IH) dan selanjutnya diberikan tegangan penyalaan.

Secara umum, aplikasi Thyristor adalah  :

Selengkapnya … Download [pdf]

Referensi :

Hasad A. 2011. Materi Kuliah Elektronika Industri, Teknik Elektro, UNISMA, Bekasi.

Petruzella F.D., 2001, Elektronik Industri, Andi Yogyakarta

Rashid M.H., 1999, Elektronika Daya, PT. Prenhallindo, Jakarta