Salah satu komponen elektronika aktif yang cukup sering dipakai dalam rangkaian elektronika adalah thyristor. Pengertian thyristor secara singkat adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai gerbang untuk mengendalikan arus dan tegangan listrik.
Thyristor sendiri memiliki banyak jenis dengan karakteristik yang berbeda-beda. Simak seluruh pembahasan lengkapnya di bawah ini:
Contents
Pengertian Thyristor
Thyristor adalah salah satu komponen elektronika aktif yang berfungsi layaknya pintu, yaitu untuk menahan aliran arus bolak-balik (AC) atau meloloskan arus AC yang inputnya kecil.
Thyristor bisa diibaratkan sebagai komponen yang tersusun atas 2 buah transistor jika dilihat dari prinsip atau cara kerjanya.
Pada prinsipnya, thyristor yang memiliki tiga terminal akan memakai arus dan tegangan rendah yang masuk pada salah satu kaki atau terminalnya, guna mengontrol aliran arus dan tegangan tinggi yang melalui dua kaki atau terminal lainnya.
Sementara thyristor dengan dua terminal yang tidak mempunyai terminal gerbang atau gate, saklarnya dapat aktif jika tegangan listrik di kedua kakinya mencapai angka tertentu.
Angka atau level tegangan tersebut dikenal sebagai breakover voltage atau breakdown voltage. Saklar akan berada di posisi OFF ketika kaki-kaki thyristor tidak dialiri arus listrik, karena tegangan yang masuk masih belum mencapai titik breakdownnya.
Jenis-Jenis Thyristor
Setelah kita memahami pengertian thyristor, untuk lebih dalam lagi mengenali jenis-jenisnya. Berikut penjelasan mengenai macam-macam Thyristor beserta cara kerjanya:
1. SCR (Silicon Controlled Rectifier)
SCR mempunyai tiga buah kaki atau terminal yang masing-masing disebut sebagai anoda, katoda, dan gate. Dilihat dari strukturnya, SCR tersusun atas 4 buah semikonduktor yang disusun berlapis dengan pola PNPN dan terminal gate ada di lapisan positif (P).
Cara kerja SCR:
SCR berada di kondisi OFF, apabila tak ada arus listrik yang masuk ke terminalnya. SCR bisa ON jika terminal Gate mendapatkan input berupa arus rendah. Saat itu, listrik mengalir dari anoda menuju katoda.
SCR akan tetap dalam kondisi ON, meskipun arus listrik di terminal Gate dihilangkan. Untuk mengubah gate ke posisi OFF, arus yang mengalir dari anoda menuju katoda harus diturunkan nilainya mencapai titik 0.
2. SCS (Silicon Controlled Switch)
SCS memiliki 4 buah kaki atau terminal, yaitu anoda, katoda, gate, dan gate anoda. Fungsi dari SCS sama seperti SCR yaitu sebagai saklar dalam sebuah rangkaian elektronika.
Cara Kerja SCS:
Jenis thyristor yang satu ini mirip seperti SCR, namun cara untuk mengubah SCS ke posisi OFF adalah memberikan tegangan listrik untuk gate atau gerbang anoda. Sementara untuk mengubahkan ke posisi ON cukup dengan memberikan listrik searah (DC) dari anoda menuju katoda.
3. TRIAC (Triode from Alternating Current)
Jenis thyristor yang satu ini memiliki tiga buah kaki atau terminal yaitu MI1, MI2, dan gate atau gerbang. TRIAC dapat mengalirkan listrik dari dua arah sekaligus ketika sedang dalam posisi ON. Oleh karena itu, TRIAC memiliki nama lain yaitu Bidirectional Triode Thyristor.
Cara Kerja TRIAC:
Pada dasarnya, cara kerja TRIAC sangat mirip seperti SCR. Namun TRIAC memiliki kemampuan untuk mengontrol arus listrik dari dua arah sekaligus, yaitu dari MT1 ke MT2 serta dari MT2 ke MT1. Oleh karena itu, TRIAC bisa dipakai sebagai saklar di arus AC maupun DC.
TRIAC akan aktif atau ON ketika gate mendapatkan masukan berupa arus listrik. Saat aliran arus diputus, TRIAC akan langsung mati atau OFF.
4. DIAC (Dioda Alternating Current)
DIAC memiliki dua buah kaki atau terminal yang mampu menjadi penghantar untuk arus listrik dari dua arah ketika tegangan telah mencapai level breakovernya. Karena mampu menghantarkan listrik dari dua arah sekaligus, DIAC juga disebut sebagai Bidirectional Thyristor.
Cara Kerja DIAC:
Ketika diberikan tegangan namun belum mencapai angka breakover, DIAC akan tetap OFF. Komponen ini baru akan ON jika tegangan yang masuk sudah mencapai angka breakover. Posisinya akan tetap ON, meskipun nantinya tegangan turun melewati batas minimal breakover.
Untuk mengubah DIAC ke posisi OFF, arus listrik harus benar-benar diputus atau nilainya diturunkan sampai mencapai level 0.
Fungsi Thyristor
Secara teori, aplikasi thyristor yang paling umum adalah sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Komponen yang satu ini bisa digunakan untuk peralatan elektronik yang menggunakan arus lemah hingga arus kuat.
Dalam pengoperasiannya, setelah saklar dihidupkan oleh arus pada bagian gerbang, maka thyristor harus voltase di katoda dan anoda berhenti mengalir sebelum dapat ditutup kembali.
Cara Kerja Thyristor
Dari penjelasan mengenai jenis-jenis thyristor yang sudah disebutkan di atas sebenarnya bisa disimpulkan bahwa semua thyristor memiliki cara kerja yang seragam.
Cara kerja thyristor ini sangat mirip seperti saklar. Arus listrik tak akan bisa mengalir ke kedua terminal, meskipun kabelnya sudah terpasang. Untuk mengalirkan listrik ke dalam komponen atau mengaktifkannya, arus listrik harus dialirkan ke gate.
Sementara untuk mematikan atau mengubah posisinya ke OFF, tegangan listrik harus diturunkan ke level 0.
Karakteristik Thyristor
Karakteristik pada thyristor terbagi menjadi 3 jenis berdasarkan kondisi yang berlaku kepadanya. Berikut penjelasan lebih lengkapnya:
Kondisi Reverse Blocking (Thyristor Tegangan Balik)
Ketika dalam kondisi reverse blocking, thyristor akan melakukan penutupan terhadap arus listrik yang mengalir dengan cara yang sama seperti dioda bias reverse. Namun, thyristor (SCR) hanya mampu mengalirkan arus ke satu arah tertentu dan memblokir arus ke arah sebaliknya.
Kondisi Forward Blocking (Thyristor Tegangan Maju)
Seperti namanya, pada kondisi ini thyristor akan melakukan pemblokiran terhadap arus yang bergerak maju. Seperti dioda bias arus maju, thyristor tetap bisa menghantarkan arus secara normal.
Namun gerbang atau gate tidak mendapatkan stimulasi, sehingga thyristor tidak dapat berubah ke posisi ON atau aktif.
Kondisi Conducting (Thyristor Konduksi)
Ketika gate sudah mendapatkan stimulasi, thyristor akan aktif dan terus aktif meskipun terjadi perubahan nilai tegangan yang masuk ke dalam gate.
Dalam kondisi conducting, thyristor hanya bisa mati apabila nilai arus maju turun dan mencapai batas minimal arus holding atau arus kerja gerbang (gate).
Simbol dan Struktur Thyristor
Simbol dari thyristor yang pertama adalah seperti bentuk segitiga dengan dua buah garis lurus di bagian puncak dan alasnya. Garis yang ada di bagian alas melambangkan anoda dan garis di puncak segitiga disebut katoda.
Di puncak segitiga juga terdapat garis yang sejajar dengan alas, bagian ini melambangkan gerbang atau gate.
Struktur sebuah thyristor yang sederhana sangat mirip dengan dua transistor yang disusun dengan cara back to back. Dengan demikian, susunannya menjadi NPNP atau PNPN jika dibalik.
Varian PNP terbentuk pada emitor yang tersambung pada anoda. Sementara varian NPN terbentuk dari emitor yang tersambung dengan katoda. Sedangkan gate atau gerbang disambungkan ke bagian base (dasar) dari transistor NPN.
Rangkaian Switching Thyristor
Pada aplikasinya, thyristor bisa dirangkai menjadi dua jenis yaitu searah (DC) dan bolak-balik (AC).
Rangkaian Thyristor DC
Thyristor bisa digunakan sebagai saklar DC ketika terhubung dengan arus yang searah. Fungsinya adalah mengatur beban dan arus searah yang nilainya besar.
Ketika memakai thyristor sebagai saklar, komponen tersebut berperan layaknya pengunci atau kait. Hal ini bisa terjadi karena thyristor yang sudah dalam posisi On, akan tetap On sampai diatur ulang secara manual oleh pengguna.
Rangkaian Thyristor AC
Perilaku atau sifat thyristor akan berbeda ketika disambungkan dengan sumber listrik arus bolak-balik (AC). Hal ini bisa terjadi karena arus AC yang masuk ke thyristor akan membalik polaritas secara teratur.
Oleh karena itu, semua thyristor yang dipakai dalam rangkaian listrik AC akan menjadi reverse bias secara otomatis dan membuatnya OFF selama satu setengah siklus.
Berdasarkan pembahasan mengenai pengertian thyristor beserta cara kerja dan jenis-jenisnya, bisa disimpulkan bahwa komponen ini lebih sering dimanfaatkan sebagai saklar di dalam rangkaian elektronika. Rangkaian dengan tegangan rendah atau tinggi sama-sama bisa memakai thyristor.