Thyristor là gì? Nguyên lý và ưu nhược điểm cần biết

Thyristor là gì? Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, cũng như chức năng ra sao? Đây có thể xem là thắc mắc thường gặp đối với hầu hết những ai mới tìm hiểu về linh kiện bán dẫn, linh kiện điện tử,.. Nội dung bài viết sau đây của Maynungcaotan.com sẽ giúp mọi các bạn tìm hiểu rõ ràng.

Thyristor là gì? Ký hiệu và Cấu tạo 

Thyristor hay còn được nhắc tới với cái tên là Silicon Controlled Rectifier ( hoặc chỉnh lưu silic có điều khiển). Được xem là phần tử bán dẫn, cấu tạo nên từ bốn lớp bán dẫn từ một linh kiện được ứng dụng rộng rãi trong loại thiết bị điện tử.

Theo đó, Thyristor sẽ có ba cực hoạt động là anode (A), cathode (K), cộng thêm cực điều khiển (G). Linh kiện này đóng vai trò như một dạng khóa điện tử được điều khiển. Cụ thể, Thyristor chỉ cho phép dẫn điện từ Anot sang Catot, khi đó thì một dòng điện sẽ kích thích vào chân G.

Theo tìm hiểu, vào khoảng năm 1950 thì thyristor đã được đề xuất bởi nhà khoa học William Shockley, bảo vệ bởi Moll cùng một số thành viên khác ở phòng thí nghiệm Bell (Hoa Kỳ).

Các loại thyristor phổ biến trên thị trường hiện nay

Dựa vào việc mọi người đã hiểu khái quát về Thyristor là gì? Đồng thời, phụ thuộc vào khả năng bật tắt của linh kiện này thì sẽ được phân loại như sau:

• Thyristor dạng điều khiển silic hay là SCR.
• Thyristor có cổng tắt hoặc GTO.
• Thyristor có cực phát tắt hoặc ETOs.
• Thyristor dạng dẫn điện ngược RCT.
• Thyristor Triode dạng hai chiều hoặc TRIAC.
• Thyristor MOS tắt hoặc MTO.
• Thyristor điều khiển có pha hai chiều hoặc BCT.
• Thyristor chuyển đổi nhanh chóng hoặc SCR.
• Bộ điều chỉnh có kích hoạt bằng ánh sáng hay LASCR.
• Thyristor kiểm soát FET hay FET-CTHs.
• Thyristor kết hợp cổng hoặc IGCT.

Nguyên lý hoạt động của linh kiện Thyristor

Theo tìm hiểu, nguyên lý hoạt động của Thyristor trên thực tế tương đối đơn giản. Sẽ có 3 trường hợp mà mọi người có thể áp dụng, cụ thể:

Trường hợp cực G để hở hoặc VG = OV

Cực G của Thyristor là gì? Hiểu đơn giản, cực G và VG  = OV tức là transistor T1 không có phân ở cực B, nên T1 sẽ ngưng dẫn. Khi đó, IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng sẽ ngưng dẫn. Như vậy, trường hợp này thì Thyristor không thể nào dẫn điện được, dòng điện chạy qua Thyristor sẽ là VAK ≈ VCC và IA = 0.

Thế nhưng, nếu như tăng nguồn điện áp VCC lên một mức đủ lớn thì điện áp VAK sẽ tăng theo cho đến điện thế ngập VBO (Break over). Ngược lại, điện áp VAK sẽ giảm xuống gần diode, cũng như dòng điện IA tăng nhanh. 

Lúc này, Thyristor sẽ bắt đầu chuyển sang trạng thái dẫn nguồn điện. Theo đó, dòng điện ứng lúc điện áp VAK sẽ giảm nhanh, còn gọi là dòng điện dạng duy trì IH (Holding). Tiếp đó, đặc tính của Thyristor sẽ tương tự như diode nắn điện.

Trường hợp phân cực ngược của Thyristor

Phân cực ngược của Thyristor là gì? Có thể được hiểu là nối A vào cực âm, còn cực K nối tới dương nguồn VCC. Tình huống này sẽ giống như dạng diode bị phân cực ngược trở lại. Lúc này, Thyristor sẽ không thể nào dẫn điện mà chỉ còn dòng rỉ tương đối nhỏ đi qua. 

Nếu như tăng điện áp ngược lên một khoảng đủ cao thì Thyristor có thể  bị đánh thủng và dòng điện sẽ chạy theo chiều ngược. Tuy nhiên, điện áp ngược cũng đủ để đánh thủng VBR. Thông thường trị số sẽ được tính VBR và VBO bằng nhau với ngược dấu.

Xem thêm >>

• Độ từ thẩm là gì cùng những điều liên quan cần biết
• Điện trở suất là gì? Công thức cùng ý nghĩa điện trở suất

Trường hợp đóng khóa K

Trong trường hợp khóa K, VG = VDC – IGRG. Lúc này thì Thyristor sẽ chuyển sang hình thức dẫn điện. Transistor T1 bắt đầu phân ở cực B1, nên dòng điện chính IG là IB1, sẽ làm T1 dẫn điện. Cuối cùng, cho ra IC1 chính là dòng IB2, lúc này thì I2 sẽ dẫn điện, cho ra dòng IC2 lại cung cấp ngược lại tới T1 và IC2 = IB1.

Nhờ đó, Thyristor sẽ có thể tự duy trì hình thức dẫn điện mà không cần phải có dòng IG tiếp liên tục. Theo nguyên lý đó thì dòng điện sẽ qua hai transistor và được khuếch đại lớn dần lên, cuối cùng hai transistor chạy trong trạng thái bão hòa. Lúc này, điện áp VAK sẽ giảm xuống rất nhỏ (≈ 0,7V) với dòng điện qua Thyristor.

Ưu nhược điểm của Thyristor cần phải biết

Thyristor được xem là một bộ điều chỉnh và điều khiển silic (SCR) cực kỳ hữu ích. Nhưng bên cạnh ưu điểm sẽ có một vài hạn chế, cụ thể:

• Ưu điểm:

• Có thể xử lý dòng điện, điện áp và công suất lớn.
• Có thể bảo vệ với cầu chì.
• Rất dễ bật.
• Mạch kích hoạt dành cho bộ chỉnh lưu sẽ được điều chỉnh bằng silicon (SCR) cực đơn giản.
• Đơn giản, rất để kiểm soát.
• Chi phí thấp.
• Dễ dàng điều khiển nguồn xoay chiều.

• Nhược điểm:

• Trong mạch vòng xoay chiều, sẽ cần phải bật trên mỗi chu kỳ.
• Không thể dùng ở tần số cao.
• Dòng điện trong cổng (gate) không có âm tần.

Như vậy, thông qua bài những nội dung trên đây thì mọi người đã hiểu được khái quát về thyristor là gì. Để tìm hiểu thêm các thông tin khác liên quan thì các bạn có thể truy cập vào Maynungcaotan.com để theo dõi chi tiết.