Thyristor (hay còn gọi là SCR - Silicon Controlled Rectifier ) là thiết bị bán dẫn có nhiều lớp (silicon). Nó cần một cổng tín hiệu để bật nó lên (controlled) và khi được bật lên nó hoạt động như một diode chỉnh lưu (rectifier). Ký hiệu trong mạch điện của thyristor cho ta thấy thiết bị này hoạt động như một diode chỉnh lưu có kiểm soát.
Mục lục bài viết
1. Tirixto là gì?
Tirixto là một linh kiện bán dẫn có tên khác là Thyristor. Tirixto là một loại linh kiện điện tử bán dẫn có khả năng kiểm soát dòng điện chỉ theo một chiều. Tirixto có tên gọi đầy đủ là Silicon Controlled Rectifier (Chỉnh lưu silic có điều khiển).
Tirixto có ba chân: anode (A), cathode (K) và gate (G). Tirixto chỉ dẫn điện từ anode tới cathode khi có một xung điện được cấp vào chân gate. Tirixto thường được dùng trong các mạch chỉnh lưu có điều khiển, điều khiển công suất và tần số của dòng điện xoay chiều. Tirixto còn được gọi là thyristor hay chỉnh lưu silic có điều khiển.
Tirixto có thể điều khiển được dòng điện chạy qua nó bằng cách kích thích dòng điện vào cực gate. Tirixto có cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn P-N-P-N, tạo ra ba lớp tiếp giáp P-N: J1, J2, J3. Tirixto có đặc tính volt-ampere gồm hai phần: đặc tính thuận và đặc tính ngược. Tirixto được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu điện áp và dòng điện lớn, như chỉnh lưu, điều khiển tốc độ động cơ, công tắc điện tử, vv.
2. Cấu tạo của Tirixto:
Thyristor có cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn P-N-P-N, tạo ra ba lớp tiếp giáp P-N: J1, J2, J3, ghép xen kẽ với nhau và có ba chân: Anôt (A), Catôt (K) và Điều khiển (G). Anôt là cực dương, Catôt là cực âm và Điều khiển là cực cổng. Lớp tiếp giáp J1 và J3 phân cực thuận khi điện áp anode-cathode dương, và phân cực ngược khi điện áp anode-cathode âm. Lớp tiếp giáp J2 phân cực ngược khi điện áp anode-cathode dương, và phân cực thuận khi điện áp anode-cathode âm. Khi không có dòng điều khiển, thyristor sẽ không dẫn dòng ở cả hai trường hợp phân cực. Khi có dòng điều khiển, thyristor sẽ dẫn dòng khi phân cực thuận, và ngưng dẫn khi phân cực ngược.
Cấu tạo của Tirixto bao gồm các thành phần chính sau:
– Cấu tạo bên trong:
+ Lớp P: Là lớp bán dẫn tích cực của Tirixto, được đặt giữa lớp N+ và lớp N-.
+ Lớp N+: Là lớp bán dẫn tích cực của Tirixto, được đặt ở phía anốt.
+ Lớp N-: Là lớp bán dẫn âm tính của Tirixto, được đặt ở phía catốt.
+ Các cổng điều khiển: Tirixto có thể có một hoặc nhiều cổng điều khiển, tùy thuộc vào loại và ứng dụng cụ thể của nó.
– Cấu trúc vỏ bọc:
Vỏ bọc bên ngoài của Tirixto được làm bằng nhựa hoặc kim loại để bảo vệ các thành phần bên trong và cung cấp cách cách điện an toàn.
– Các điện cực:
+ Anốt (A): Đây là điện cực dương của Tirixto, được kết nối với lớp N+.
+ Catốt (K): Đây là điện cực âm của Tirixto, được kết nối với lớp N-.
+ Cực điều khiển (G): Đây là cực điều khiển của Tirixto, được sử dụng để điều khiển hoạt động của linh kiện.
Cấu tạo của Tirixto cho phép nó hoạt động như một công tắc điện, cho phép dòng điện chạy qua nó khi có một tín hiệu điều khiển được áp dụng vào cực điều khiển. Tirixto thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển điện áp và dòng điện, như trong các mạch chỉnh lưu, biến tần, điều khiển động cơ, và các ứng dụng điện tử công suất khác.
3. Linh kiện Tirixto có ký hiệu gì?
Linh kiện Tirixto, hay còn được gọi là Thyristor, có nhiều ký hiệu khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất và loại linh kiện cụ thể. Dưới đây là một số ký hiệu phổ biến của Tirixto:
– Ký hiệu thông thường: SCR (Silicon Controlled Rectifier)
– Ký hiệu tiêu chuẩn: Sxx (ví dụ: S4010, S6010)
– Ký hiệu IEC: Txx (ví dụ: TIC106M, TIC126M)
– Ký hiệu JEDEC: TO-xx (ví dụ: TO-220, TO-92)
– Ký hiệu công nghiệp: Cxx (ví dụ: C106D, C106M)
Lưu ý rằng các ký hiệu có thể thay đổi tùy thuộc vào loại và thông số kỹ thuật của linh kiện Tirixto cụ thể. Để biết chính xác ký hiệu của một linh kiện Tirixto cụ thể, bạn có thể xem trên bề mặt của linh kiện hoặc tham khảo thông số kỹ thuật từ nhà sản xuất hoặc các nguồn tài liệu kỹ thuật liên quan.
4. Công dụng của Tirixto:
Tirixto, hay Thyristor, có nhiều ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực điện tử công suất và điều khiển điện. Dưới đây là một số công dụng chính của Tirixto:
– Điều khiển động cơ: Tirixto được sử dụng để điều khiển tốc độ và hướng chạy của động cơ điện, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp và hệ thống tự động hóa.
– Biến tần: Tirixto được sử dụng trong các mạch biến tần để điều chỉnh điện áp và tần số đầu ra, cho phép điều chỉnh tốc độ và công suất của các thiết bị điện, như động cơ, máy hàn, máy nghiền, máy bơm, vv.
– Điều khiển đèn chiếu sáng: Tirixto có thể được sử dụng để điều khiển đèn chiếu sáng, cho phép điều chỉnh độ sáng và mức ánh sáng thích hợp.
– Chuyển đổi nguồn điện: Tirixto có khả năng chuyển đổi nguồn điện từ hình sóng xoắn hoặc hình sóng biến đổi thành hình sóng chỉnh lưu, phục vụ cho các ứng dụng điện tử công suất.
– Mạch chỉnh lưu: Tirixto được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu để biến đổi một tín hiệu xoay chiều thành một tín hiệu chỉnh lưu.
– Bảo vệ quá tải: Tirixto có thể được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện khỏi quá tải và ngắn mạch bằng cách ngắt dòng điện khi dòng điện vượt quá một ngưỡng nhất định.
– Mạch công suất: Tirixto được sử dụng trong các mạch công suất, bao gồm biến áp, điều khiển điện áp, điều chỉnh công suất, vv.
Tirixto có ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, điện tử và hệ thống điều khiển, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và chuyển đổi nguồn điện.
5. Các loại Tirixto thông dụng:
Tùy theo khả năng bật và tắt của thyristor, chúng được phân thành các loại sau:
– Thyristor điều khiển silic (SCR): là loại thyristor cơ bản, chỉ có thể bật bằng cách cấp dòng điện vào cực G và chỉ có thể tắt bằng cách ngắt nguồn điện áp giữa A và K. SCR được sử dụng nhiều trong các mạch chỉnh lưu điều khiển pha.
– Thyristor cổng tắt (GTO): là loại thyristor có thể bật bằng cách cấp dòng điện vào cực G và có thể tắt bằng cách đảo chiều dòng điện ở cực G. GTO có khả năng chịu dòng lớn và tốc độ tắt nhanh hơn SCR.
– Thyristor cực phát tắt (ETO): là loại thyristor có thể bật bằng cách cấp dòng điện vào cực G và có thể tắt bằng cách kích hoạt một cực phát ở giữa hai lớp P và N của thyristor. ETO có khả năng chịu dòng lớn nhất trong các loại thyristor.
– Thyristor dẫn điện ngược (RCT): là loại thyristor có thể dẫn điện ngược khi không có dòng điện ở cực G. RCT được sử dụng trong các mạch chuyển đổi DC/DC hoặc DC/AC .
– Thyristor triode hai chiều (TRIAC): là loại thyristor có hai cực chính (MT1 và MT2) và một cực G. Nó có thể dẫn điện theo hai chiều từ MT1 sang MT2 hoặc ngược lại khi có dòng điện ở cực G. TRIAC được sử dụng nhiều trong các mạch điều khiển công suất của các thiết bị AC.
– Thyristor MOS tắt (MTO): là loại thyristor kết hợp giữa SCR và MOSFET. Nó có thể bật bằng cách cấp điện áp vào cực G và có thể tắt bằng cách đảo chiều điện áp ở cực G. MTO có khả năng chịu dòng cao và tốc độ tắt nhanh.
– Thyristor điều khiển pha hai chiều (BCT): là loại thyristor kết hợp giữa SCR và TRIAC. Nó có hai cực chính (A1 và A2) và hai cực G (G1 và G2). Nó có thể dẫn điện theo hai chiều từ A1 sang A2 hoặc ngược lại khi có dòng điện ở một trong hai cực G. BCT được sử dụng trong các mạch điều khiển công suất của các thiết bị AC có tần số cao.
– Thyristor chuyển đổi nhanh (SCR): là loại thyristor có cấu tạo giống SCR nhưng có thêm một lớp P ở giữa hai lớp N của SCR. Nó có thể bật bằng cách cấp dòng điện vào cực G và có thể tắt bằng cách ngắt nguồn điện áp giữa A và K. SCR có khả năng chuyển đổi nhanh hơn SCR thông thường.
6. Ưu điểm của Tirixto:
– Chịu được dòng điện và áp suất cao: Tirixto có khả năng chịu được dòng điện và áp suất cao, cho phép nó được sử dụng trong các ứng dụng công suất lớn.
– Điều khiển tắt và mở tức thì: Tirixto có thể được điều khiển để tắt và mở tức thì, giúp kiểm soát chính xác dòng điện và áp suất điện.
– Khả năng chịu tải cao: Tirixto có khả năng chịu tải cao trong khi duy trì hiệu suất và độ tin cậy.
– Hoạt động ổn định: Tirixto hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt với nhiệt độ cao, rung động và nhiễu điện từ.
– Kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ: Tirixto có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ, giúp tiết kiệm không gian và thuận tiện trong lắp đặt.
– Chi phí thấp: Tirixto có chi phí sản xuất và mua sắm tương đối thấp, làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và điện tử.
– Tuổi thọ dài: Tirixto có tuổi thọ dài và ít bị hỏng hóc, giúp tăng độ tin cậy của hệ thống.
– Hiệu suất cao: Tirixto có hiệu suất cao trong việc chuyển đổi và điều khiển nguồn điện, giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hoá hoạt động của hệ thống.
7. Nhược điểm của Tirixto:
– Không điều khiển dòng điện: Tirixto chỉ có thể được điều khiển để tắt và mở tức thì, không thể điều khiển dòng điện chính xác. Điều này có thể gây ra sự mất cân bằng trong hệ thống hoặc gây ra sự chập chờn trong quá trình điều khiển.
– Suy hao công suất: Tirixto có thể gây ra mất công suất do tồn tại một mức áp suất chuyển đổi và mức điện trở dẫn khác nhau; có thể dẫn đến sự tiêu hao năng lượng không mong muốn và làm giảm hiệu suất của hệ thống.
– Mất điện áp điều khiển: Tirixto yêu cầu điện áp điều khiển liên tục để duy trì trạng thái bật. Nếu điện áp điều khiển bị mất, Tirixto sẽ tự động tắt, làm gián đoạn hoạt động của hệ thống.
– Mất điện áp chuyển đổi: Tirixto cần một mức áp suất chuyển đổi để bật và tắt. Nếu áp suất chuyển đổi không đạt được, Tirixto sẽ không hoạt động đúng và có thể gây ra sự chập chờn trong hệ thống.
– Khả năng chịu tải hạn chế: Tirixto có giới hạn về khả năng chịu tải, đặc biệt khi hoạt động ở mức áp suất và dòng điện cao. Điều này có thể yêu cầu sử dụng nhiều Tirixto hoặc sự gia tăng của các linh kiện bổ sung để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.
– Không thích hợp cho các tần số cao: Tirixto có thể không phù hợp cho các ứng dụng hoạt động ở tần số cao, gây ra hiện tượng nhiễu và ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.
– Nhạy cảm với nhiệt độ: Tirixto có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường và có thể làm giảm hiệu suất hoặc độ tin cậy của nó trong môi trường nhiệt độ cao hoặc biến đổi nhiệt độ.
Tuy có nhược điểm, Tirixto vẫn là một linh kiện quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và điện tử. Tuy nhiên, khi sử dụng, cần lưu ý các điểm yếu để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống.
