SCR được coi là một trong những thành tựu đáng kể của công nghiệp điện tử trong thời gian vừa qua. Nhờ khả năng kiểm soát dòng điện cao, tốc độ chuyển mạch nhanh đã khiến SCR tạo ra được sự thay đổi rất lớn trong các ứng dụng công nghệ điện tử hiện đại. Thiết bị này đã trở thành công cụ không thể thiếu trong việc nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các thiết bị điện tử. Vậy SCR là gì? SCR có đặc điểm gì mà khiến nó lại được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp điện tử đến vậy? Cùng theo dõi bài viết sau để hiểu rõ hơn nhé!
SCR là gì?
SCR hay còn gọi là Thyristor, là viết tắt của cụm từ Silicon Controlled Rectifier (Tiristo), đây là một loại linh kiện bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử. SCR SCR là một linh kiện bán dẫn có ba chân, hoạt động giống như một công tắc điều khiển dòng điện. Nó cho phép hoặc ngăn chặn dòng điện đi qua mạch khi có tín hiệu điều khiển.
Hiểu đơn giản, SCR chính là một đi ốt, nó được ghép bởi transistor có chiều đối nghịch nhau và có thể điều khiển được. Vì thế mà SCR được sử dụng nhiều trong các bo mạch điện tử điều khiển.
Thyristor SCR là gì – SCR là linh kiện gì (Ảnh: Internet)
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của SCR
Cấu tạo của SCR
SCR được cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn, bao gồm:
- 4 lớp bán dẫn P-N ghép xen kẽ vào nhau (tương đương 2 BJT gồm 1 BJT loại PNP và 1 BIT loại NPN).
- Cực dương Anode (A)
- Cực âm Cathode (K)
- Cực khiển Gate (G)
Các lớp bán dẫn này tạo thành hai mối nối PN và hoạt động theo nguyên tắc của diode chỉnh lưu.
Cấu tạo của Thyristor – Bộ điều khiển SCR 3 pha (Ảnh: Internet)
Nguyên lý hoạt động của SCR là gì?
SCR hoạt động theo nguyên lý sau đây:
- Khi một điện áp dương được đặt vào Anode và Cathode, SCR sẽ ở trạng thái chặn và dòng điện không đi qua được.
- Khi có một xung điện dương nhỏ được áp vào cực Gate thì SCR sẽ chuyển sang trạng thái dẫn và cho phép dòng điện đi qua từ Anode sang Cathode.
- SCR sẽ duy trì trạng thái dẫn cho đến khi dòng điện đi qua nó giảm xuống dưới một mức nhất định, gọi là dòng điện giữ (holding current).
Nguyên lý hoạt động của Thyristor SCR (Ảnh: Internet)
Trường hợp cực G hở:
- Cực G hở nên VG = 0V nghĩa là cực B không phân cực dễn đến Transistor 1 bị ngưng dẫn.
- Khi T1 ngưng dẫn điện thì IB1 = 0, IC1 = 0, vùng Transistor 2 sẽ ngưng dẫn điện.
- Lúc này, SCR sẽ không có khả năng dẫn điện nên IA = 0 và VAK = VCC. Nếu điện áp tại VCC tăng trở lại sẽ làm dòng điện IA tăng theo và khiến SCR trở về trạng thái dẫn điện ban đầu.
Trường hợp đóng khóa K:
- Khóa K đóng tức là VG = VDC – IGRG, SCR có thể dẫn điện. T1 sẽ phân cực ở B1 và có thể có điện.
- Khi đó, IC1 = IB2, IC2 = IB2 tức là SCR có thể dẫn điện mà không cần IG phải hoạt động liên tục.
Trường hợp phân cực ngược Thyristor:
Phân cực ngược Thyristor SCR tức là nối cực A vào cực âm, cực K và cực dương. Lúc này, SCR sẽ không có khả năng dẫn điện. Nếu điện áp tăng đến ngưỡng lớn nhất định sẽ dẫn đến hiện tượng đánh thủng SCR khiến dòng điện chạy theo chiều ngược lại.
Ứng dụng của SCR trong đời sống và công nghiệp
Vậy ứng dụng của Thyristor SCR là gì? Cùng điểm qua một số ứng dụng quan trọng sau đây:
- Điều khiển công suất: SCR được sử dụng trong các mạch điều khiển công suất như bộ điều chỉnh tốc độ động cơ, dimmer đèn và lò sưởi điện. Để điều chỉnh lượng điện năng được cung cấp cho tải có thể điều khiển góc dẫn của SCR.
- Chỉnh lưu có điều khiển: SCR được dùng để chuyển đổi điện AC thành điện DC trong các bộ chỉnh lưu với khả năng điều khiển điện áp DC đầu ra thông qua việc thay đổi góc kích hoạt của SCR.
- Bảo vệ mạch điện: Thyristor SCR được sử dụng trong các mạch bảo vệ dòng điện và quá áp. Điều này giúp đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện tử bằng cách ngắt dòng điện khi phát hiện các tình huống bất thường.
- Khởi động mềm: Trong các hệ thống động cơ điện thì SCR được dùng trong các mạch khởi động mềm để làm giảm dòng khởi động và bảo vệ động cơ khỏi các cú sốc điện.
Ứng dụng của Thyristor trong hệ thống mạch điện (Ảnh: Internet)
Ưu nhược điểm của Thyristor SCR
SCR được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp quan trọng, vậy nó có ưu nhược điểm gì?
Ưu điểm của SCR
- Có khả năng điều khiển chính xác và linh hoạt.
- Độ bền và độ tin cậy cao.
- Có hiệu suất cao và hao tổn năng lượng thấp.
- Có thể được bảo vệ bằng cầu chì
- Đơn giản để kiểm soát.
- Chi phí thấp.
- Rất dễ bật
Nhược điểm của SCR
- Khả năng chịu tải giới hạn hơn so với một số loại linh kiện khác.
- Cần có mạch điều khiển phức tạp để kích hoạt SCR.
- Trong mạch xoay chiều sẽ cần phải được bật trên mỗi chu kỳ.
- Dòng điện ở cổng không thể âm.
- Không sử dụng được ở tần số cao.
>>> Có thể bạn quan tâm: Thiết bị điện tử là gì?
Kết luận
Thyristor SCR là một linh kiện bán dẫn quan trọng với nhiều ứng dụng trong các hệ thống điện tử và điện công nghiệp. Việc hiểu rõ về SCR là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và những ứng dụng của nó sẽ giúp bạn có thể tận dụng được tối đa lợi ích của linh kiện này và nâng cao hiệu suất trong quá trình sử dụng.
Jasmine Wu – Hapoin
