Mengenal Komponen Thyristor

Thyristor merupakan singkatan dari Tyraton dan Transistor yang merupakan komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai saklar elektronik. Komponen ini dahulu disebut dengan SCR (Silicon Controlled Rectifier). Thyristor mempunyai struktur bahan semikonduktor yang tersusun  atas 4 lapisan bahan jenis P dan N yang mempunyai tiga terminal. Ketiga terminalnya yaitu Anoda (A), Katoda (K) dan Gerbang (Gate). Gerbang ini yang mengendalikan jalannya arus dari anoda ke katoda. Thyristor dapat juga disebut sebagai dioda PNPN. Gambar 7 berikut ini menunjukkan struktur lapisan dari thyristor.

 

             Anoda                                                              Katoda

                                                      Gate

Gambar  7. Struktur Lapisan dari Thyristor

Sedangkan simbol dari thyristor dapat ditunjukkan seperti pada Gambar 8. berikut ini :

Gambar 8. Simbol Thyristor

Adapun karakteristik  antara tegangan dan arus dari thyristor dapat dilihat pada Gambar 9. Pada karakteristik tersebut 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 9. Karakteristik Thyristor

Pada daerah I, thyristor sama seperti dioda, di mana pada keadaan ini tidak ada arus yang mengalir sampai dicapainya batas tegangan tembus V_R (reverse voltage).  Pada daerah II, terlihat bahwa arus tetap tidak akan mengalir sampai dicapainya batas tegangan penyalaan Vbo (forward breakdown voltage).  Apabila tegangan mencapai tegangan penyalaan, maka tiba-tiba tegangan akan jatuh menjadi kecil dan ada arus mengalir. Tegangan jatuh ini disebabkan oleh tegangan ohmic antara empat lapisan dan besarnya sekitar 1 V.  Pada saat ini thyristor mulai konduksi atau dalam keadaan hidup. Dalam keadaan hidup, arus anoda dibatasi oleh resistansi atau impedansi luar. Dalam kondisi seperti ini merupakan daerah III.  Arus yang terjadi pada saat thyristor konduksi, dapat disebutkan sebagai arus genggam (holding current). Arus I_d ini cukup kecil yaitu dalam orde miliampere.

Untuk membuat thyristor kembali off, dapat dilakukan dengan menurunkan arus thyristor tersebut sedikit di bawah arus genggamnya I_H, dan selanjutnya thyristor tidak akan menyala (on) kembali, sebelum diberikan tegangan penyalaan.

Karakteristik dari thyristor tanpa hubungan eksternal ke terminal gerbang (gate) ditunjukkan pada Gambar 8. Thyristor dalam kondisi seperti ini dipertimbangkan sebagai tiga buah dioda dalam hubungan seri dengan arah seperti untuk menahan konduksi dari arah yang lain.  Karakteristik balik dengan positif katoda menunjukkan sifat-sifat yang sama dengan dioda. Sedangkan karakteristik maju dengan positif anoda menunjukkan tidak ada aliran arus lain daripada kebocoran sampai tegangan dadal dari pertemuan kendali pusat dilampaui. Tegangan dadal maju dan balik adalah sama besar karena dalam kondisi penghalang balik hampir semua tegangan muncul pada pertemuan P-N anoda, pertemuan P-N katoda dadal pada tegangan sebesar kira-kira 10 volt. Sekali dadal dalam arah maju terjadi,  bagian pusat P dinetralkan oleh elektron dari katoda dan thyristor bertindak sebagai suatu dioda penyalur yang mempunyai dua pertemuan memberikan jatuh tegangan maju sekitar dua kalinya dioda. Thyristor diupayakan dapat mencapai dan menahan dalam kondisi hidup, maka arus anoda harus mencapai tingkat latching dan tidak jatuh di bawah tingkat holdingnya seperti ditunjukkan pada Gambar 9. Besarnya arus latching yaitu dua kali dari arus holding, tetapi besaran  keduanya adalah rendah yaitu kurang 1% dari nilai arus beban penuh yang ditetapkan.

Saat thyristor dibias maju (anoda positif), dapat dialihkan ke dalam kondisi hidup dengan menginjeksi arus ke dalam terminal gerbang (gate) yang relatif ke katoda negatif. Tindakan arus gate yaitu menginjeksi hole ke bagian dalam P yang bersama-sama dengan elektron dari lapisan N katoda, dadal pertemuan kontrol pusat, mengalihkan thyristor ke dalam kondisi hidup. Sekali arus anoda telah melebihi tingkat latching, maka arus gate dapat berhenti, thyristor tetap dalam kondisi hidup.

Untuk mematikan thyristor, arus anoda harus dikurangi di bawah tingkat holding dan waktu yang relatif lama diberikan untuk pertemuan kendali thyristor memperoleh kondisi penghalangnya, sebelum tegangan maju dapat diterapkan lagi tanpa konduksi.