Makalah SCR

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Untuk mempermudah pengendalian arus yang tinggi, maka dibuatlah TRIAC

atau Triode Alternating Current. TRIAC juga dibuat untuk

mengurangi penggunaan SCR, karena TRIAC ekuivalen dengan dua buah SCR yang disambungkan antiparalel dan kaki gerbangnya disambungkan bersama. TRIAC dapat digambarkan seperti SCR yang disusun bolak-balik. Untuk  penyaklaran tegangan yang tinggi juga dapat menggunakan TRIAC sehingga TRIAC sangat berguna dalam dunia elektronika. 1.2. Tujuan 

Tujuan dari penulisan Makalah ini agar Pembaca dapat memahami Pengertian dan Fungsi SCR, Arti Diac dan Istilah Triac



Memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Dasar Teknik Elekto

1.3. Manfaat

Menjadi salah satu referensi bagi pembaca agar mendalami makalah tentang SCR, DIAC, TRIAC dan Dioda Varaktor.

1

BAB II PEMBAHASAN

A. Pengertian Dan Fungsi SCR

SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier . Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah  gate (G). SCR sering disebut Therystor . SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif  Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda. Simbol pada skema elektronik untuk SCR:

Fungsi SCR: 

Sebagai rangkaian Saklar ( switch control )



Sebagai rangkaian pengendali (remote control )

 Diagram dan skema SCR:

2

Ada tiga kelompok besar untuk semikonduktor ini yang sama-sama dapat  berfungsi sebagai Saklar (Switching ) pada tegangan 120  volt sampai 240 volt. Ketiga kelompok tersebut adalah SCR ini sendiri, DIAC dan TRIAC. B. Karakteristik SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Sebuah SCR terdiri dari tiga terminal yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR  berbeda dengan dioda rectifier biasanya. SCR dibuat dari empat buah lapis dioda. SCR banyak digunakan pada suatu sirkuit elekronika karena lebih efisien dibandingkan komponen lainnya terutama pada pemakaian saklar elektronik. SCR biasanya digunakan untuk mengontrol khususnya pada tegangan tinggi karena SCR dapat dilewatkan tegangan dari 0 sampai 220 Volt tergantung  pada spesifik dan tipe dari SCR tersebut. SCR tidak akan menghantar atau on, meskipun diberikan tegangan maju sampai pada tegangan breakovernya SCR tersebut dicapai (VBRF). SCR akan menghantar jika pada terminal gate diberi pemicuan yang berupa arus dengan tegangan positip dan SCR akan tetap on bila arus yang mengalir pada SCR lebih besa r dari arus yang penahan (IH). Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) SCR adalah dengan mengurangi arus Triger (IT) dibawah arus penahan (IH). SCR adalah thyristor yang uni directional,karena ketika terkonduksi hanya bisa melewatkan arus satu arah saja yaitu dari anoda menuju katoda. Artinya, SCR aktif ketika gatenya diberi polaritas positif dan antara anoda dan katodanya dibias maju. Dan ketika sumber yang masuk pada SCR adalah sumber AC, proses penyearahan akan berhenti saat siklus negatif terjadi. Sebuah SCR terdiri dari empat lapis bolak P dan bahan tipe semikonduktor N. Silikon digunakan sebagai semikonduktor intrinsik, dimana dopan yang tepat ditambahkan. Persimpangan baik menyebar atau paduan. Pembangunan  planar digunakan untuk SCRs daya rendah (dan semua sambungan yang tersebar). Jenis Pembangunan mesa digunakan untuk SCRs daya tinggi. Dalam hal ini, sambungan J2 diperoleh dengan metode difusi dan kemudian dua luar lapisan paduan untuk itu, karena pelet PNPN diperlukan untuk

3

menangani arus besar. Hal ini benar bersiap dengan piring tungsten atau molybdenum untuk memberikan kekuatan mekanik yang lebih besar. Salah satu pelat sulit disolder ke pejantan tembaga, yang berulir untuk lampiran heat sink. Doping dari PNPN akan tergantung pada penerapan SCR, karena karakteristik yang mirip dengan mereka yang thyratron tersebut. Saat ini, istilah thyristor berlaku untuk keluarga besar perangkat multilayer yang menunjukkan bistable negara-perubahan perilaku, yaitu, switching baik ON atau OFF. Dalam keadaan normal "off", perangkat membatasi saat ini ke kebocoran arus. Ketika tegangan gerbang-untuk-katoda melebihi ambang batas tertentu,  perangkat ternyata "on " dan melakukan saat ini. Perangkat akan tetap dalam "pada" negara bahkan setelah gerbang saat ini dihapus sehingga selama arus melalui perangkat ini masih tetap diatas saat ini memegang. Setelah saat ini  jatuh di bawah memegang saat ini untuk jangka waktu yang tepat, perangkat akan beralih "off". Jika pintu yang berdenyut dan arus melalui perangkat ini di bawah saat memegang, perangkat akan tetap dalam keadaan "off".

Asimetris SCR dapat dibuat dengan dioda melakukan reverse dalam paket yang sama. Ini dikenal sebagai RCT, untuk melakukan reverse thyristor.

SCR kontrol daya AC Menjadi perangkat (satu arah) unidirectional, paling  banyak kita hanya bisa memberikan daya setengah gelombang untuk memuat, dalam siklus-setengah dari AC dimana polaritas tegangan suplai positif pada  bagian atas dan negatif di bagian bawah. Namun, untuk menunjukkan konsep dasar kontrol waktu-proporsional, rangkaian sederhana ini lebih baik dari satu mengendalikan penuh tenaga ombak (yang akan membutuhkan dua SCRs). Dengan tidak memicu ke pintu gerbang, dan sumber tegangan AC jauh di  bawah rating tegangan SCR's breakover, maka SCR tidak akan pernah menyala. Menghubungkan SCR gerbang menuju anoda melalui sebuah dioda  perbaikan standar (untuk mencegah membalikkan arus melalui pintu gerbang dalam hal ini SCR berisi built-in resistor gerbang-katoda), akan memungkinkan SCR yang akan dipicu segera pada awal setiap setengah siklus-positif:

4

Kita bisa menunda pemicu SCR, namun, dengan memasukkan beberapa  perlawanan ke gerbang sirkuit, sehingga meningkatkan jumlah drop tegangan diperlukan sebelum pintu gerbang cukup saat ini memicu SCR tersebut. Dengan kata lain, jika kita membuat lebih sulit bagi elektron untuk mengalir melalui gerbang dengan menambahkan resistensi, tegangan AC harus mencapai titik yang lebih tinggi dalam siklus sebelum akan ada gerbang cukup saat ini untuk menghidupkan SCR pada. Hasilnya adalah dalam Gambar

C. Struktur Thyristor

Ciri-ciri utama dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari  bahan semiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N  junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar ( switch) ketimbang sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.

5

Gambar-1 : Struktur Thyristor  Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN  seperti yang ditunjukkan pada gambar-1a. Jika dipilah, struktur ini dapat dilihat sebagai dua buah struktur junction PNP dan NPN yang tersambung di tengah seperti  pada gambar-1b. Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masing-masing kolektor dan base. Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar-2 yang berikut ini.

Gambar-2 : visualisasi dengan transistor  Terlihat di sini kolektor transistor Q1 tersambung pada base transistor Q2 dan sebaliknya kolektor transistor Q2 tersambung pada base transistor Q1.

Rangkaian transistor yang demikian menunjukkan adanya loop

6

 penguatan arus di bagian tengah. Dimana diketahui bahwa Ic =

Ib, yaitu

arus kolektor adalah penguatan dari arus base. Jika misalnya ada arus sebesar I b  yang mengalir pada base transistor Q2, maka akan ada arus I c yang mengalir pada kolektor Q2. Arus kolektor ini merupakan arus base I b pada transistor Q1, sehingga akan muncul penguatan  pada pada arus kolektor transistor Q1. Arus kolektor transistor Q1 tdak lain adalah arus base bagi transistor Q2. Demikian seterusnya sehingga makin lama sambungan PN dari thyristor ini di bagian tengah akan mengecil dan hilang. Tertinggal hanyalah lapisan P dan N dibagian luar. Jika keadaan ini tercapai, maka struktur yang demikian todak lain adalah struktur dioda PN (anoda-katoda) yang sudah dikenal. Pada saat yang demikian, disebut bahwa thyristor dalam keadaan ON dan dapat mengalirkan arus dari anoda menuju katoda seperti layaknya sebuah dioda.

Gambar-3 : Thyristor diberi tegangan Bagaimana kalau pada thyristor ini kita beri beban lampu dc dan diberi suplai tegangan dari nol sampai tegangan tertentu seperti pada gambar 3. Apa yang terjadi pada lampu ketika tegangan dinaikkan dari nol. Ya betul, tentu saja lampu akan tetap padam karena lapisan N-P yang ada ditengah akan mendapatkan reverse-bias (teori dioda). Pada saat ini disebut thyristor dalam keadaan OFF  karena tidak ada arus yang bisa mengalir atau sangat kecil sekali. Arus tidak dapat mengalir sampai pada suatu tegangan reverse-bias tertentu yang menyebabkan sambungan NP ini jenuh dan hilang. Tegangan ini disebut tegangan breakdown dan pada saat itu arus mulai dapat mengalir

7

melewati thyristor sebagaimana dioda umumnya. Pada thyristor tegangan ini disebut tegangan breakover V bo. D. Struktur SCR 

Telah dibahas, bahwa untuk membuat thyristor menjadi ON adalah dengan memberi arus trigger lapisan P yang dekat dengan katoda. Yaitu dengan membuat kaki gate pada thyristor PNPN seperti pada gambar-4a. Karena letaknya yang dekat dengan katoda, bisa juga pin gate ini disebut pin gate katoda (cathode gate). Beginilah SCR dibuat dan simbol SCR digambarkan seperti gambar-4b. SCR dalam banyak literatur disebut Thyristor saja.

Gambar-4 : Struktur SCR Melalui kaki (pin) gate tersebut memungkinkan komponen ini di trigger menjadi ON, yaitu dengan memberi arus gate. Ternyata dengan memberi arus gate Ig yang semakin besar dapat menurunkan tegangan breakover  ( Vbo) sebuah SCR. Dimana tegangan ini adalah tegangan minimum yang diperlukan SCR untuk menjadi ON. Sampai pada suatu besar arus gate tertentu, ternyata akan sangat mudah membuat SCR menjadi ON. Bahkan dengan tegangan  forward   yang kecil sekalipun. Misalnya 1 volt saja atau lebih kecil lagi. Kurva tegangan dan arus dari sebuah SCR adalah seperti yang ada pada gambar-5 yang berikut ini.

8

Gambar-5 : Karakteristik kurva I-V SCR Pada gambar tertera tegangan breakover  Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan  breakover. Pada datasheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT ( gate trigger current ). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON. Jadi agar SCR tetap ON maka arus  forward   dari anoda menuju katoda harus berada di atas  parameter ini. Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCR menjadi ON. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di  short   ke katoda. Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus anodakatoda turun dibawah arus I h (holding current ). Pada gambar-5 kurva I-V SCR, jika arus forward berada dibawah titik I h, maka SCR kembali pada keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR. Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut adalah sama saja dengan menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol. Karena inilah SCR atau thyristor pada umumnya tidak cocok digunakan untuk aplikasi DC.

9

Komponen ini lebih banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi tegangan AC, dimana SCR bisa OFF pada saat gelombang tegangan AC berada di titik nol. Ada satu parameter penting lain dari SCR, yaitu VGT. Parameter ini adalah tegangan trigger pada gate yang menyebabkab SCR ON. Kalau dilihat dari model thyristor pada gambar-2, tegangan ini adalah tegangan Vbe  pada transistor Q2. VGT  seperti halnya V be, besarnya kira-kira 0.7 volt. Seperti contoh rangkaian gambar-8 berikut ini sebuah SCR diketahui memiliki I GT = 10 mA dan V GT = 0.7 volt. Maka dapat dihitung tegangan V in yang diperlukan agar SCR ini ON adalah sebesar : Vin = Vr  + VGT Vin = IGT(R) + VGT = 4.9 volt

Gambar-8 : Rangkaian SCR

10

BAB III PENUTUP

SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier . Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah  gate  (G). SCR sering disebut Therystor . SCR sebetulnya dari bahan campuran P dan N. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif  Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda. Seperti

kebanyakan

komponen

dengan

kawat

penghubung,

dioda

mempunyai kapasitansi bocor yang mempengaruhi kerja pada frekuensi tinggi, kapasitansi luar ini biasanya lebih kecil dari 1 pF. Yang lebih penting dari kapasitansi luar ini adalah kapasitansi dalam junction dioda. Kapasitansi dalam ini kita sebut juga kapasitansi peralihan C T.

11

DAFTAR PUSTAKA

Unkown. 2010. TRIAC (Online). (http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC). Unkonwn. 2010. Thyristor (Online). (http://trensains.com/thyristor.htm) Sabrina. 2010. TRIAC (Online). (https://abisabrina.wordpress.com/tag/triac/). Fahmi. 2010. Karakteristik TRIAC (Online). (http://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/09/14/karakteristik-triac/).

12