Makalah Chapter.docx

MAKALAH CHAPTER I THYRISTOR FAMILY AND TRIGGER CIRCUIT

Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah “Analisis Sistem Kendali Industri”

Kelompok 2: Tiara Santika

17138113

Sasrawati

171381

PRODI PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2018

1

FOCUS CONTEN Keluarga Thyristor dan Sirkuit Pemicu Pada bab 1 pembahasan akan terfokus pada Keluarga Thyristor - Penyearah yang dikontrol silikon SCR - Simbol, bekerja, karakteristik, menahan arus, menempel arus, dv / dt, peringkat di / dt, peringkat termal (suhu pengesetan, sementara, tahan panas), perlindungan gerbang - Insulated gate bipolar transistor (IGBT) - Simbol, kerja, karakteristik, dan rangkaian ekuivalen - Simbol, bekerja dan karakteristik DIAC, TRIAC, SUS, SCS, SBS, LASCR dan GTO - Simbol, kerja, rangkaian osilator dari Programmable UJT. Gerbang memicu sirkuit - DC memicu, AC memicu, pulsa gerbang pemicu transformator pulsa dalam rangkaian pemicu – Listrik isolasi oleh opto isolator Resistance firing circuit dan waveform - Resistance kapasitor menembakkan rangkaian dan bentuk gelombang, disinkronkan Pemicu UJT (pemicu tanjakan) Pemicu jalan dan pedestal sirkuit untuk beban ac.

2

1. KELUARGA THYRISTOR 1. KLASIFIKASI TEKNIK LISTRIK Pada umumnya bidang teknik elektro dapat dibagi menjadi tiga bidang spesialisasi. 1. Electronics

2. Power

3. Control

a. Elektronik Ini adalah studi tentang perangkat dan sirkuit semikonduktor untuk memproses informasi pada tingkat daya yang lebih rendah. b. Kekuasaan Daerah kekuasaan berkaitan dengan peralatan berputar dan statis untuk generasi, transmisi, dan sistem distribusi. c.

Kontrol Area kontrol berkaitan dengan stabilitas dan karakteristik respon dari sistem

loop tertutup menggunakan umpan baik secara terus menerus atau basis data sampel.

2. ELEKTRONIKA DAYA Elektronik listrik berkaitan dengan penggunaan elektronik untuk kontrol dan konversi tenaga listrik dalam jumlah besar. Itu desain peralatan elektronika daya melibatkan interaksi antara sumber dan beban dan memanfaatkan rangkaian kontrol elektonik sinyal kecil serta perangkat semikonduktor daya. Komponen utama dari sirkuit elektronik kekuasaan thyristor. Sirkuit elektronik daya juga disebut sebagai pengendali daya thyristor. 3. KELUARGA THYRISTOR Thyristor adalah nama umum yang diberikan kepada keluarga perangkat switching semikonduktor daya, yang semuanya dicirikan oleh tindakan switching bistable tergantung pada umpan balik regeneratif PNPN. Thyristor memiliki empat atau lebih lapisan dan tiga atau lebih persimpangan. Sebuah thyristor memiliki karakteristik yang mirip dengan tabung gas thyratron. Nama thyristor berasal dari kombinasi modal surat dari thyratron dan transistor. Jadi, thyristor adalah perangkat solidstate seperti transistor dan memiliki ciri yang mirip dengan tabung thyratron.

3

Anggota keluarga thyristor lainnya adalah. DIAC

- Bidirectional Diode Thyristor

TRIAC

- Bidirectional triode Thyristor

SUS

- Silicon unilateral switch

SCS

- Silicon controlled switch

SBS

- Silicon bilateral switch

LASCR

- Light activated SCR

LASCS

- Light activated SCS

PUT

- Programmable unijunction transistor

GTO

- Gate turn-off thyristor.

Karena SCR dan TRIAC banyak digunakan dalam daya tinggi sirkuit kontrol. Mereka disebut sebagai perangkat daya tinggi. Perangkat daya modern lainnya yang ditemukan meluas digunakan dalam bidang elektronika daya adalah SCR asimetris, reverse conduct thyristor (RCT), daya MOSFET, thyristor induksi statis (SITH), MOS thyristor terkontrol (MCT).

4. SILICON CONTROLLED RECTIFIER (SCR) SCR adalah perangkat PNPN empat lapisan dengan dua terminal utama, anoda dan katoda. Kontak gerbang adalah dengan P-region. Persimpangan biasanya tersebar atau berpadu. Simbol dan struktur SCR ditunjukkan pada gambar.1.1.

4

Gambar struktur dan simbol dari SCR

a) Konstruksi SCR SCR memiliki tiga terminal anoda, katoda dan gerbang atau grid. Ada juga tiga persimpangan J1, dan J2, and J3 masing-masing. 1) Cara kerja dari SCR Ketika anoda berada pada potensi positif sehubungan dengan katoda  Junctions J, dan J, bias maju dan J, adalah kebalikannya bias.  Jadi arus yang mengalir dari anoda ke katoda diblokir oleh persimpangan terbalik yang berlawanan J2. Jadi arus bocor mengalir.  Sekarang SCR dalam keadaan OFF atau forward blocking. Ketika katoda adalah * ve potensial sehubungan dengan anoda  Persimpangan J, dan J, bias terbalik dan J, maju bias.  Jadi arus yang mengalir dari katod ke anoda diblokir oleh persimpangan J, dan Jr.  Jadi arus balik kecil mengalir.  Sekarang SCR dalam keadaan pemblokiran terbalik ' Ketika tegangan + ve meningkat pada anoda dengan hormat ke katoda.  The reverse bias junction J, rusak di seluruh deplesi lapisan. Ini disebut sebagai longsoran salju longsor.

5

 Di sini pada tahap ini persimpangan J, dan J, bias ke depan dan J, dikenakan pembalikan terbalik .  Ada untuk pergerakan pembawa gratis di semua persimpangan lebih banyak dan anoda besar untuk katoda saat ini mulai mengalir.  Sekarang SCR berada dalam kondisi 'ON' atau konduktif. Karena hambatan ohmic dari empat lapisan, ada tegangan menjatuhkan perangkat dan saat ini dibatasi oleh eksternal perlawanan. b) Karakteristik dari SCR

VBO VBR IG IL IH

: Forward Breakover Voltage : Reverse breakover voltage : Gate current : Latching current : Holding current.

Arus holding dapat didefinisikan sebagai nilai minimum anoda saat ini di bawah ini yang mana perangkat berhenti melakukan dan kembali ke keadaan OFF. Nilai arus biasanya dalam milliamperes. arus holding terjadi ketika arus dalam suatu perangkat dalam keadaan ON sedang diturunkan hingga NONAKTIF. Oleh karena itu arus ini dikaitkan dengan proses turn-off.

6

c) Melempar arus SCR Arus latching suatu perangkat dapat didefinisikan sebagai arus status ON minimum yang diperlukan untuk menjaga perangkat dalam keadaan ON setelah pulsa yang memicu telah dihapus. d) dv / dt peringkat SCR Nilai dv / dt dari thyristor menunjukkan tingkat maksimum. Kenaikan tegangan anoda yang tidak akan memicu perangkat tanpa sinyal gerbang. e) di / dt peringkat SCR Peringkat di / dt dari thyristor menunjukkan tingkat maksimum. Kenaikan anoda ke katoda saat ini. Tingkat maksimum perubahan arus yang dapat ditahan perangkat selama keadaan ON disebut laju kritis kenaikan arus. f) Nilai Thermal SCR 1) Suhu persimpangan (ri) Kemampuan seorang thyristor untuk memblokir tegangan maju yang diterapkan padanya dapat hanya dipertahankan dalam batas suhu sambungan tertentu. Jika suhu sambungan ini melebihi thyristor akan beralih ke keadaan bN meskipun tidak ada arus gerbang yang mengalir. Ini biasanya faktor penentu dalam mengendalikan arus maksimum yang dapat dilakukan oleh thyristor fbr setiap periode waktu yang signifikan. Jangkauan operasi junction thyristor bervariasi untuk masing-masing tipe. Batas suhu rendah mungkin diperlukan untuk membatasi stres termal dalam kristal silikon ke nilai aman. Jenis stres ini disebabkan oleh perbedaan dalam koefisiensi termal dari perluasan bahan yang digunakan dalam fabrikasi sel subassembly. Batas operasi atas dikenakan karena suhu.

7

2) . Impedansi termal transien (2,) Ini adalah perlawanan antara persimpangan dari thyristor dan permukaan pendinginnya. Hal ini selalu dinyatakan sebagai perbedaan suhu derajat celcius per watt energi yang dihamburkan. The lager thyristor, yang lebih kecil akan menjadi nilai resistan termal. 3) Proteksi gerbang SCR Umumnya, sejumlah thyristor dipasang berdekatan banyak aplikasi kontrol daya. Ketika siapa pun dari SCRs dihidupkan tegangan di atasnya runtuh dan saat ini didirikan dan karena ini, bidang eletric terkait runtuh dan magnet fleld didirikan. Sekarang, ketika salah satu SCR dimatikan,arus di atasnya runtuh dan tegangan didirikan dan karena ini, medan magnet yang terkait runtuh dan medan listrik didirikan. Perubahan ini dalam medan listrik dan magnetis menimbulkan menginduksi tegangan di sirkuit gerbang dekat oleh thyristor. tegangan yang diinduksi ini dapat MENGAKTIFKAN thyristor yang salah contoh-contoh yang menyebabkan maloperasi dari seluruh skema kontrol. Ini Fenomena ini dikenal sebagai fenomena interferensi radio. Oleh karena itu, sirkuit katoda gerbang dari thyristor harus dilindungi fenomena ini. efek fenomena interferensi radio biasanya diminimalkan dengan menggunakan elemen dan sirkuit fbllowing. l. Melindungi 2. Filter R-F 3. Beralih tegangan nol.

8

1. Melindungi Sebagaimana disebutkan di atas gangguan oleh listrik dan magnetik bidang menginduksi sinyal palsu di sirkuit gerbang-ke-katoda. Oleh karena itu, sangat penting untuk melindungi kontrol gerbang dengan menggunakan kabel yang terlindung seperti ditunjukkan pada gambar.1.3. Juga thyristor tertutup dalam kasus logam yang digali. 2. Filter R-F Untuk meminimalkan gangguan radio SCRs filter R-F, seperti yang ditunjukkan pada gambar.1.3 dapat digunakan. Filter ini terdiri dari induktansi smalll yang terhubung dalam seri SCR dan kapasitor shunt. Induktor memperlambat laju perubahan arus maju dan kapasitor mengurangi laju peluruhan tegangan maju. Untuk menemukan frekuensi band atenuasi Dimana R, adalah resistan beban. Sekarang untuk pita frekuensi radio, nilai L dan C akan menjadi 5. TRANSFER BIPOLAR GELAP TERPISAH (IGBT) Simbol dan struktur IGBT ditunjukkan dalam flg '1'4' A sejumlah perangkat kontrol daya yang menggabungkan berbagai jenis semikonduktor dalam satu rangkaian telah datang untuk tetap. Mereka hibrida. perangkat semikonduktor yang menggabungkan kelebihan beberapa elemen individual. Transistor bipolar gerbang terisolasi adalah salah satu perangkat tersebut. Ini adalah perangkat 3-terminal yang berisi MOSFET, dua transistor bipolar dan resistor variabel. Rangkaian ekivalen ditunjukkan dalam gambar. 1.5. IGBT ini memiliki impedansi masukan yang tinggi dari MOSFET 'tetapi a rendah penurunan konduksi negara mirip dengan transistor bipolar. kecepatan switching dan area kerja yang aman (wilayah aktif) dari transistor bipolar (biasa) 9

dipertahankan 'Perangkat ini secara keseluruhan memiliki peningkatan kemampuan pemblokiran tegangan yang baik seperti thyristor. dengan demikian, dikatakan bahwa IGBT menggabungkan aspek-aspek yang menguntungkan dari MOSFET, transistor, dan thyristor. Gerbang drive sederhana dan memiliki biji switching tinggi.

a) Karakteristik V-I dari IGBT Karakteristik V-I IGBT ditunjukkan pada gambar. 1'6.

b) Aplikasi IGBT 1. AC motor drivers 2. UPS system 3. Switch mode power supplies. 10

6. DIAC DIAC adalah perangkat dua terminal yang memiliki tiga semikonduktor lapisan. Ini dapat melakukan di kedua arah dan karenanya disebut sebagai perangkat bi-directional. Ia tidak memiliki terminal gerbang. Simbol dan struktur DIAC ditunjukkan pada gambar '1.7.

a) Kontruksi DIAC Kedua sadapan terhubung ke P-region chip silikon dipisahkan oleh wilayah-N. Konsentrasi doping di semua wilayah adalah identik dan oleh karena itu menghasilkan simetris switching karakteristik baik tegangan positif dan negatif. b) Pengoperasian DIAC DIAC diwakili oleh dua dioda PNPN terhubung anti paralel. Pada gambar . 1 8 menjelaskan kerja DIAC.

11

Operasi ini dibagi menjadi dua kasus. Kasus I Ketika terminal 1 adalah * ve terhubung dengan terminal 2. * Junctions J, dan J, reverse bias dan J, dan Jo bias maju. * Dioda PNPN antara K, dan A, dalam keadaan OFF karena K, positif sehubungan dengan A ,. * Dioda PNPN lain antara A, dan K, maju bias dan melakukan banyak hingga longsoran salju longsor terjadi di persimpangan J ' * Sekarang persimpangan J, adalah bias balik karena ohm dropcaused oleh aliran arus di P-region. *Jadi karakter adalah dengan empat lapisan P, N, P, N, kapan terminal 1 adalah * ve sehubungan dengan terminal 2. Kasus 2 Terminal 2 adalah * ve terhubung dengan terminal 1. * Tegangan ditingkatkan melalui dioda P2 N2 Pl Nl antara K, dan A, sampai kerusakan avalanche terjadi aL I2. * Junctions J, dan Io reverse bias dan J, dan J, adalah bias maju. * Dioda PNPN antara K, dan A, dalam keadaan OFF karena K, positif sehubungan dengan Ar. * Dengan demikian karakter adalah dengan empat lapisan P, N, P, N , kapan terminal 2 adalah * ve sehubungan dengan terminal 1. Setelah diac telah AKTIF ke arah mana pun kita bisa berbelok itu mati.

12

c) Karakteristik V-I DIAC

I BO

 Saturation current

V B1 V B2

 Saturation voltage

IH

 Holding

d) Aplikasi DIAC 1. Dalam kontrol panas 2. Terutama untuk memicu TRIACs 3. Kontrol kecepatan motor universal 4. Dalam cahaya redup. 7. TRIAC TRIAC adalah perangkat berlapis yang, memiliki tiga terminal dipicu menjadi konduksi oleh kedua tegangan negatif dan positif pada anoda. Simbol dan struktur TRIAC adalah ditunjukkan pada gambar. 1. 10.

13

TRIAC adalah thyristor bidirectional dan sepenuhnya dikendalikan oleh gerbang. Dengan gerbang yang tepat saat ini TRIAC bisa dibuat untuk melakukan ketika satu terminal positif atau negatif sehubungan dengan terminal lain. a) Bekerja dari TRIAC TRIAC dapat melakukan terlepas dari polaritas tegangan terminal A dan B sehubungan dengan satu sama lain - dan gerbang dan terminal B. Ada kemungkinan '4 'untuk operasi triac. 1. Terminal A dan gerbang adalah + ve sehubungan dengan terminal 'B'. - + Selama mode ini persimpangan J, bias maju dan J, adalah bias balik. - + Konduksi adalah dengan pergerakan lubang. 2. Terminal A dan gerbang -ve sehubungan dengan terminal 'B'. + Dalam mode ini J, adalah bias terbalik dan J, bias maju. + Konduksi adalah dengan pergerakan eletron dari lapisan. + Akibatnya lubang saat ini meningkat melalui persimpangan J, dan J , memicu TRIAC. 3. Terminal A adalah * ve tetapi gerbang negatif sehubungan dengan 'B' tetminal. - + Dalam mode ini persimpangan J, adalah bias belakang dan J, maju bias. 14

- + Gerakan Elektron melintasi J, dan gerakan lubang melintang J, bertanggung jawab atas pemicu dan operasi TRIAC. 4. Terminal A negatif tetapi gerbang adalah * ve sehubungan dengan terminal B. - + Dalam mode ini persimpangan J, bias maju dan J, adalah bias terbalik. - + Gerakan elektron dari No dan N, di persimpangan menghasilkan pengoperasian perangkat. b) Memicu TRIAC + Untuk memicu TRIAC, pulsa tegangan polaritas yang sesuai dan besarnya harus diterapkan ke gerbang. +

TRIAC juga bisa dipicu oleh bias negatif juga pada ac induk

c) Karakteristik V-I TRIAC karakteristik V-l TRIAC ditunjukkan pada gambar. 1 11. Tegangan supplay di mana triac dihidupkan tergantung pada arus gerbang. triac beroperasi di kuadran III di mana terminal A Itu berkaitan dengan terminal B. Sekarang triac bias negatif. triac beroperasi di kuadran I, di mana terminal A berada positif adalah rasa hormat terhadap terminal B. Sekarang traik itu positif bias.

d) Aplikasi TRIAC 1. Fase perangkat kontrol 15

2. Solid state relay 3. Listrik on-off switch 4. Untuk gangguan radio minimum 5. Kontrol kecepatan motor.

8. SUS (SILICON UNILATERAL SWITCH) Silicon unilateral switch (SUS) adalah perangkat 3-terminal itu memiliki karakteristik yang sangat mirip dengan SCR. Itu sebenarnya IC yang berisi transistor, dioda zener dan resistor. Jenis konstruksi ini memberikan peningkatan kinerja dan mengurangi biaya. Silikon unilateral switch mampu menghasilkan cepat, memicu sinyal saat ini tinggi untuk SCRs daya tinggi dan TRIACs. Simbol dan konstruksi SUS ditunjukkan pada gambar. 1,12 ' SUS berisi dua transistor, satu PNP dan NPN lainnya, terhubung sedemikian rupa sehingga arus kolektor transistor pertama mengalir ke basis transistor kedua untuk mengubahnya ON. A zener dioda terhubung secara paralel dengan gerbang dan terminal katoda. Perangkat ini dirancang sebagai saklar unilateral di mana arus mengalir.

16