Thyristor là gì? Thyristor có cấu tạo như thế nào, nguyên lý hoạt động ra sao? Nếu những câu hỏi trên cũng là thắc mắc của bạn thì đừng bỏ qua bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ chia sẻ đến bạn đọc những thông tin chi tiết nhất về Thyristor. Bạn có thể tham khảo để có phương pháp vận hành và sử dụng hiệu quả nhất.
Khái niệm Thyristor là gì?
Thyristor là gì? Dành cho những ai chưa biết, Thyristor có tên gọi đầy đủ là Silicon Controlled Rectifier, hiểu một cách đơn giản là chỉnh lưu lưu silic có điều khiển. Đây là một phần tử bán dẫn, được cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn, sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị điện tử hiện nay.
Về cơ bản, Thyristor có 3 cực hoạt động là A – Anode, cực K – Cathode, và cực G – Cực điều khiển, đóng vai trò là khóa điện tử có điều khiển. Trong đó, Thyristor cho phép dẫn dòng điện từ Anot sang Catot, sau đó, cho dòng điện kích thích vào chân G.
Cấu tạo cơ bản của Thyristor
Dưới đây là thông tin về cấu tạo của Thyristor mà có rất nhiều người hiện vẫn không nắm rõ. Thyristor bao gồm 4 lớp bán dẫn P _ N đan xen nhau, kết nối thành 3 chân, cụ thể:
- Chân A có tên gọi tiếng anh là anode, được hiểu là cực dương
- Chân K có tên gọi tiếng anh là Cathode, được hiểu là cực âm
- Chân G có tên gọi tiếng anh là Gate, được hiểu là cực khiển
Về bản chất, Thyristor chính là một điốt được cấu thành bởi sự kết hợp của 2 transistor có với hai chiều đối nghịch và có thể điều khiển được. Thyristor hoạt động khi được cung cấp nguồn điện và sẽ tự động ngắt, trở về trạng thái ban đầu nếu ngưng nguồn điện. Chính vì lý do này mà Thyristor được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện có điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của Thyristor
Nguyên lý hoạt động của Thyristor là gì? Thực tế sẽ tùy thuộc vào từng trường hợp, cụ thể là ba trường hợp sau đây.
Trường hợp cực G để hở
Khi cực G để hở sẽ đồng nghĩa với việc VG = OV, lúc này T1 sẽ không có phân cực tại cực B nên sẽ ngừng dẫn điện. Khi T1 ngừng dẫn điện thì sẽ xảy ra tình huống IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng ngưng dẫn. Có thể thấy, trong trường hợp này, Thyristor sẽ không thể dẫn được điện, đồng nghĩa với việc dòng điện qua Thyristor IA = 0, VAK ≈ VCC.
Tuy nhiên, trong trường hợp tăng điện áp nguồn VCC lên một mức đủ lớn thì điện áp VAK sẽ tăng theo đến điện thế ngập VBO, lúc này điện áp VAK sẽ giảm xuống như diode, dòng điện IA sẽ tăng nhanh. Thyristor sẽ chuyển sang trạng thái dẫn điện ứng với lúc điện áp AK giảm nhanh, được gọi là dòng điện duy trì IH, đặc tính của Thyristor tương tự như một diode nắn điện
Trường hợp đóng khóa K
Khi đóng khóa K, VG = VDC – IGRG, Thyristor lúc này chuyển sang trạng thái dẫn điện, transistor T1 được phân cực ở cực B1, lúc này dòng điện IG sẽ chính là IB1 làm T1 dẫn điện cho ra IC1 – dòng điện IB2 nên I2 sẽ dẫn điện, cho ra dòng điện IC 2 lại, cung cấp ngược lại T1 và IC2 = IB1.
Theo nguyên lý này, dòng điện đi qua hai transistor sẽ được khuếch đại ngày càng lớn dần và chạy ở trạng thái bão hòa. Lúc này, điện áp VAK sẽ giảm ở mức cực nhỏ, khoảng 0.7 V và dòng điện đi qua Thyristor sẽ được tính bằng công thức là:
I(A) = [V(CC) – V(AK)]/R(A) = V(CC)/R(A)
Theo thực nghiệm cho thấy, dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì Thyristor sẽ càng dễ dẫn điện.
Trường hợp phân cực ngược Thyristor
Phân cực ngược Thyristor kết nối A với cực âm, K với cực dương của nguồn VCC tương tự như trường hợp diode bị phân cực ngược.
Thông thường Thyristor sẽ không dẫn điện mà chỉ cho phép dòng điện rỉ rất nhỏ đi qua, chỉ khi nào điện áp ngược tăng lên mức đủ lớn thì Thyristor sẽ bị đánh thủng, dòng điện ngược chiều lúc này sẽ đi qua. Theo đó, điện áp ngược để đánh thủng được Thyristor sẽ phải là VBR, trị số bằng với VBO và ngược dấu.
Thyristor phổ biến trên thị trường là những loại gì?
Hiện nay, trên thị trường bày bán rất nhiều loại Thyristor khác nhau, tùy vào khả năng bật và tắt của Thyristor mà sẽ có các loại sản phẩm phổ biến như sau:
- Thyristor cực phát tắt có dòng phổ biến là ETOs.
- Thyristor điều khiển silic có dòng phổ biến là SCR.
- Thyristor cổng tắt có dòng phổ biến là GTO.
- Thyristor MOS tắt có dòng phổ biến là MTO.
- Bộ điều chỉnh silicon được kích hoạt bằng ánh sáng có dòng phổ biến là LASCR.
- Thyristor tích hợp cổng có dòng phổ biến là IGCT.
- Thyristor Triode hai chiều có dòng phổ biến là TRIAC.
- Thyristor điều khiển pha hai chiều có dòng phổ biến là BCT.
- Thyristor chuyển đổi nhanh có dòng phổ biến là SCR.
- Thyristor dẫn điện ngược có dòng phổ biến là RCT.
- Thyristor kiểm soát FET có dòng phổ biến là FET-CTHs.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của Thyristor là gì?
Dòng điện thuận cực đại
Có thể nói, đây chính là trị số lớn nhất của dòng điện qua mà Thyristor có thể chấp nhận được, nếu dòng điện vượt quá trị số này thì khả năng cao Thyristor sẽ bị hư.
Khi Thyristor dẫn điện VAK đạt mức khoảng 0.7V thì dòng điện thuần lúc này sẽ được tính theo công thức như sau: I(A)= [V(CC) – 0.7]/ R(A)
Điện áp ngược cực đại
Đây là mức điện áp ngược lớn nhất có thể đặt giữa tụ A và tụ K mà Thyristor sẽ không bị đánh thủng. Nếu trị số của điện áp ngược vượt qua trị số này thì Thyristor chắc chắn sẽ bị phá hủy. Trị số của điện áp cực đại thường sẽ dao động ở mức từ 100V đến 1000V.
Dòng điện kích cực tiểu
Để Thyristor có thể dẫn điện khi VAK cực thấp thì cần phải có dòng điện kích cực G của Thyristor, đó được gọi là dòng điện cực tiêu, ký hiệu là IGmin. Dòng điện này có trị số dòng kích cực nhỏ, đủ để điều khiển Thyristor dẫn điện.
Và tất nhiên, trị số của dòng điện kích cực tiểu lớn hay nhỏ sẽ tùy thuộc vào công suất của Thyristor. Nếu Thyristor có công suất càng lớn thì trị số của IGmin phải càng lớn, có thể đạt tối đa là vài chục mA.
Thời gian mở Thyristor
Hiểu một cách đơn giản, đây là khoảng thời gian cần thiết để Thyristor có thể chuyển từ trạng thái ngưng dẫn sang trạng thái dẫn, nhưng nhìn chung, thời gian mở khoảng chỉ có vài micrô giây.
Thời gian tắt Thyristor
Về lý thuyết, Thyristor có thể tự duy trì trạng thái dẫn điện sau khi được kích thích. Trong trường hợp muốn Thyristor đang ở trạng thái dãn sang trạng thái dừng thì phải đáp ứng đủ hai điều kiện là IG = 0 và VAK = 0.
Đặc biệt, để Thyristor có thể tắt được thì cần phải đảm bảo thời gian VAK = OV phải đủ dài, nếu không khi VAK tăng lên cao thì ngay lập tức Thyristor dẫn điện trở lại.
>>> Có thểm tham khảo thêm bài viết: Động cơ bước là gì? Cấu tạo và ứng dụng động cơ Step
Ưu và nhược điểm khi sử dụng Thyristor
Thực tế, mọi vật đều có những điểm mạnh và điểm yếu riêng biệt, kể cả Thyristor cũng không ngoại lệ. Bên cạnh những ưu điểm nổi bật mà Thyristor mang lại, chúng ta không thể không nhắc để những điểm chưa thật sự tốt của nó. Và ngay sau đây, chúng tôi sẽ liệt kê cho các bạn đọc những ưu và nhược điểm của Thyristor, từ đó, các bạn sẽ có cho mình những lựa chọn phù hợp nhất.
Ưu điểm nổi bật của Thyristor
Ưu điểm nổi bật của Thyristor là gì? Ngay sau đây, chúng ta hãy cùng điểm qua những ưu điểm nổi bật của Thyristor, hay còn được gọi là bộ chỉnh lưu điều khiển silic, viết tắt SCR:
- Thyristor cho phép người dùng có thể xử lý dòng điện, điện áp với công suất cực lớn.
- Sử dụng Thyristor sẽ giúp bảo vệ cầu chi cho gia đình, nhà máy, xưởng sản xuất, đảm bảo an toàn tuyệt đối.
- Thực tế, thao tác sử dụng Thyristor vô cùng đơn giản, rất dễ bật. Mạch kích hoạt của Thyristor cũng vô cùng đơn giản nên dễ dàng trong việc kiểm soát.
- So với mặt bằng chung thì sử dụng Thyristor sẽ tiết kiệm nhiều chi phí hơn.4
- Thyristor cho phép người dùng có thể điều khiển nguồn điện xoay chiều một cách nhanh chóng.
Nhược điểm của Thyristor
Ngoài những ưu điểm kể trên, hãy cùng nhau tìm hiểu những nhược điểm của Thyristor là gì ngay sau đây:
- Thyristor là thiết bị một chiều, có thể điều khiển công suất bằng nguồn một chiều trong nửa chu kỳ dương của nguồn điện xoay chiều.
- Trong mạch xoay chiều, để Thyristor hoạt động thì cần phải bật lên trên mỗi chu kỳ.
- Thyristor không thể sử dụng ở tần số cao được.
- Dòng điện ở cổng không được phép âm.
Các bước thực hiện đo và kiểm tra Thyristor
Đầu tiên, sử dụng đồng hồ VOM điều chỉnh sang thang đo Ohm (Ω) x1, sau đó, đặt que đen vào Anot, que đỏ và Catot. Tiếp đó, dùng Tovit chập chân A vào chân G thì chúng ta quan sát sẽ thấy đồng hồ lên kim. Sau đó, nếu bỏ Tovit ra bạn vẫn sẽ thấy đồng hồ vẫn lên kim thì có nghĩa là Thyristor vẫn còn hoạt động tốt, trong trường hợp ngược lại thì Thyristor bị hỏng.
Nếu muốn biết được Thyristor vẫn còn đang hoạt động hay đã chết thì buộc chúng ta cần phải thực hiện các bước kiểm tra như trên. Tuy nhiên, việc này không thật sự cần thiết đối với các Thyristor mới mua.
Nhưng với các Thyristor được mua và dự trữ lâu dài thì việc kiểm tra là thật sự rất cần thiết để tránh trường hợp khi chúng ta lắp Thyristor vào mạch rồi thì mới biết rằng nó đã bị hỏng, lúc này, việc thay đổi rất khó và tốn nhiều thời gian. Không những thế, việc thay thế sẽ khiến cho bo mạch mất đi tính thẩm mỹ, đồng thời, làm ảnh hưởng đến các linh kiện và đường điện xung quanh.
Bài viết là những chia sẻ của chúng tôi về thông tin chi tiết Thyristor là gì được rất nhiều người quan tâm hiện nay. Rất mong rằng những thông tin mà chúng tôi chia sẻ sẽ thật sự hữu ích với các bạn đọc đang tìm hiểu về Thyristor.
Bài viết liên quan