Thyristor là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor?

Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của thyristor. Đây là một linh kiện quan trọng trong các ứng dụng sử dụng nguồn điện xoay chiều AC.

Thyristor là gì

Trước khi đi vào nội dung chính, chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu sơ qua về chúng. Thyristor hay còn được gọi với tên đầy đủ là bộ chỉnh lưu silic có điều khiển, là một phần tử bán dẫn được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn, là một loại linh kiện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử.

Về bản chất, thyristor là một diode được ghép bởi hai transistor có với hai chiều đối nghịch và có thể được điều khiển (tương đương với hai BJT bao gồm một BJT loại NPN và một BJT loại PNP). Chúng hoạt động khi được cấp điện, và sẽ tự động tắt và trở lại trạng thái ngưng dẫn khi bị cắt điện. Nó thường được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện có điều khiển.

Cấu tạo của thyristor là gì?

Thyristor có cấu tạo gồm bốn lớp bán dẫn P-N được lồng vào nhau và nối ra ba chân:

A – kí hiệu anode: Là cực dương.
K – kí hiệu cathode: Là cực âm.
G – gate: Là cực khiển (cực cổng).

Nguyên lý hoạt động của thyristor như thế nào?

Trường hợp 1: Cực G để hở hay VG = OV

Trong trường hợp này, transistor T1 ở cực B không được phân cực, vì vậy T1 ngừng dẫn. Khi T1 ngừng dẫn thì IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng ngừng dẫn. Đối với trường hợp này cũng vậy, thyristor không thể dẫn bất kỳ dòng điện nào và dòng điện qua thyristor là IA = 0, VAK ≈ VCC.

Tuy nhiên, bằng cách tăng điện áp nguồn VCC đến mức đủ lớn, điện áp VAK tăng đến điện thế ngập VBO thì điện áp VAK giảm xuống giống như một diode, và dòng điện IA sẽ tăng nhanh chóng. Lúc này, thyristor sẽ chuyển sang trạng thái dẫn điện. Dòng điện ứng với lúc điện áp VAK giảm nhanh còn được gọi là dòng điện duy trì IH. Sau đó đặc tính của Thyristor sẽ giống như một diode nắn điện.

Trường hợp 2: Đóng khóa K

Trong trường hợp này, VG = VDC – IGRG. Trong trường hợp này, thyristor có thể dễ dàng chuyển sang trạng thái dẫn điện, vì transistor T1 được phân cực ở cực B1 nên dòng điện IG cũng chính là IB1 làm cho T1 dẫn điện. Cho ra IC1 chính là dòng điện IB2 nên lúc đó I2 sẽ dẫn điện. Cho ra dòng điện IC2 lại cung cấp ngược lại cho T1 và IC2 = IB1. Nhờ đó, thyristor duy trì trạng thái dẫn của chính nó mà không cần dòng điện IG liên tục.

IC1 = IB2; IC2 = IB1

Theo nguyên tắc này, dòng điện qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn dần. Hai transistor hiện đang hoạt động trong tình trạng bão hòa. Khi đó điện áp VAK giảm xuống mức rất nhỏ (≈ 0,7 V) và cường độ dòng điện qua thyristor là:

Thí nghiệm cho thấy khi dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì điện áp ngập sẽ càng giảm. Điều này có nghĩa là thyristor dẫn điện tốt hơn.

Trường hợp 3: Phân cực ngược Thyristor

Phân cực ngược của thyristor bao gồm nối A với cực âm và K với cực dương của nguồn VCC. Trong trường hợp này, có nhiều điểm như diode bị phân cực ngược. Thyristor không dẫn điện mà chỉ có dòng điện rất nhỏ đi qua. Thyristor sẽ bị thủng khi điện áp ngược tăng lên đủ lớn. Điện áp ngược đủ lớn để đánh thủng thyristor là VBR. Giá trị VBR và VBO thường bằng nhau và có ngược dấu.

Ứng dụng của thyristor là gì?

Năm 1956, thiết bị thyristor đầu tiên được sản xuất để sử dụng cho mục đích thương mại. Chỉ cần một thyristor nhỏ có thể điều khiển một lượng lớn điện áp và công suất. Do ứng dụng của nó, nó được sử dụng rộng rãi trong điều chỉnh ánh sáng, điều chỉnh công suất điện và điều chỉnh tốc độ động cơ điện. ‘

Trước đây, thyristor được sử dụng để đảo chiều dòng điện để tắt thiết bị. Trong thực tế, do có dòng điện trực tiếp nên rất khó sử dụng thiết bị. Nhưng bây giờ bạn có thể sử dụng tín hiệu cổng điều khiển để bật và tắt các thiết bị mới, vì vậy chúng ta có thể sử dụng thyristor để bật và tắt hoàn toàn. Vì vậy, hiện nay thyristor được sử dụng như một công tắc, nó không phù hợp như một bộ khuếch đại analog.

Trên thực tế, thyristor chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu điện áp và dòng điện lớn. Ngoài ra, chúng thường được sử dụng để điều khiển nguồn AC. Do sự thay đổi cực của dòng điện, thiết bị cũng phải tự động đóng lại (được gọi là quá trình Zero Cross – quá trình đóng cắt đầu ra tại lân cận điểm 0 của điện áp có hình sin).

Trên đây là toàn bộ thông tin về Thyristor là gì mà vanbuom.net muốn chia sẻ đến bạn đọc. Có thể thấy, linh kiện thyristor ngày càng được tìm ra nhiều ứng dụng trong cuộc sống và trở thành cánh tay phải đắc lực. Chúng tôi hy vọng rằng bài viết có thể mang lại nhiều thông tin hữu ích và thú vị cho bạn đọc!

https://drive.google.com/drive/folders/1QlJX4uM_DvJxeUT4Xwfl89UAF31QALK8 – https://bit.ly/3BKSeDv

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1a4CSPRC4HNINJ78sKlr07FZ4et13Hhemtn7wasVqMXA/edit#gid=0 – https://bit.ly/3xmh9dG

https://docs.google.com/document/d/1jz3YVeNJWEO-SqbpN1R9dJ4lrMI1AoHWvViBULuj5QQ/view – https://bit.ly/3L6EsxX

https://docs.google.com/presentation/d/1dKhUyqmhpcj4aDeaVU-qM2-QUB2ZeKE34BYzQySTtKk/edit#slide=id.p – https://bit.ly/3eKlmSe

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSeSkJ3jttN0cNN97hB_OaJlkA7vgMF5lDryeTSjio7EDrbmsA/viewform?usp=sf_link – https://bit.ly/3RRMZqQ

https://docs.google.com/drawings/d/15PPqddkN7XFoPx_3FnWw7hLZxFWvzcqvaSIA76wDefU/edit – https://bit.ly/3BvZBxh