THYRISTOR. Electrical Engineering. IST AKPRIND Yogyakarta
THYRISTOR
SCR, DIAC, Dan TRIAC
Makalah ini disusun guna memenuhi salah satu syarat
untuk
mengikuti mata kuliah Pengetahuan Bahan Listrik
Disusun
oleh:
Gusnel
Adelius Sihite 161041049
Indra
Kristian 161041013
Fredson Buli
Mangalla’ 161041035
Elias
Stefanus Tewa 161041018
PROGRAM
STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS
TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT
SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami
panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat, rahmat dan hidayah-Nya,
kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Thyristor” ini, meskipun masih
banyak kekurangan.
Makalah ini kami
buat untuk menambah wawasan, bagi pembaca pada umumnya. Kami mengucapkan terima
kasih untuk semua pihak yang membantu kami, sehingga makalah ini dapat
terselesaikan. Tidak lupa kami juga mengucapkan terima kasih pada dosen
pengampu mata kuliah “Pengetahuan Bahan Listrik” , Dyah Anggun Sartika, S.T., M.Eng
yang telah memberikan bimbingan dan saran dalam penyusunan makalah ini sehingga
dapat terselesaikan dengan baik.
Oleh karena itu
kami meminta maaf atas ketidaksempurna makalah ini dan juga memohon kritik dan
saran untuk agar bisa lebih baik lagi
dalam membuat makalah ini. Harapan kami mudah-mudahan apa yang kami susun ini
bisa memberikan manfaat untuk diri sendiri, teman-teman, serta orang lain.
Yogyakarta,
27 September 2017
Penulis
DAFTAR
ISI
HALAMAN JUDUL.................................................................................. I
KATA PENGANTAR................................................................................ II
DAFTAR ISI................................................................................................ III
BAB
I PENDAHULUAN
1.1
.Latar Belakang Masalah...................................................................... 1
1.2.
Rumusan Masalah.................................................................................1
1.3.
Maksud dan Tujuan..............................................................................2
1.4.
Manfaat................................................................................................2
BAB
II PEMBAHASAN
2.1.
Pengertian Thyristor............................................................................. 3
2.2.
Aplikasi Thyristor..................................................................................4
2.3. Karakteristik Thyristor......................................................................... 4
2.4.
Jenis-Jenis Thyristor............................................................................. 5
BAB
III PENUTUP
3.1.
Kesimpulan.......................................................................................... 13
3.2.
Saran....................................................................................................13
DAFTARPUSTAKA.................................................................................. 14
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
belakang
Thyristor adalah komponen semi konduktor
dengan sedikitnya tiga sambungan PN.Operasi thyristor sama dengan operasi dari
saklar. Seperti saklar, thyristor mempunyaidua keadaan yaitu keadaan ON
(menghantarkan) dan OFF (tidak menghantarkan).Secara umum, thyristor
dibagi menjadi tiga, yaitu SCR, DIAC,
dan TRIAC
SCR yang merupakan alat semikonduktor
empat lapis, terdiri dari dua transistor dan menggunakan tiga kaki,anoda,
katoda, dan gerbang (gate). Transistor
dipakai secara luas sebagai sakelar pada rangkkaian digital Dan dalam hal lain-lain seperti pengendalian
daya yang agak besar. Namun, kelemahan utamanya adalah bahwa
transistor memerlukan arus basis kontinu dan tinggi dalam kedaan ON.
Lain halnya dengan piranti semikonduktor berlapis banyak yang disebut thyristor
yang mempunyai kemampuan pengendalian daya besar dengan energi
kendali minimum.
Oleh karena itu, piranti ini biasa dipakai pada penerapan canggih seperti penyearahan pengendalian laju motor listrik dengan tingkat daya dari beberapa
miliWatt hingga ratusan kiloWatt
1.2
Rumusan masalah
Beberapa
masalah yang akan dibahas dalam makalah ini antara lain:
1. Apa
pengertian thyristor?
2. Apa saja aplikasi
thyristor Secara umum?
3.
Bagaimana
karakteristik thyristor?
4. Apa
saja jenis-jenis thyristor?
1.3
Tujuan
Tujuan
dari makalah ini yaitu:
1. Mengetahui
pengertian thyristor
2. Mengetahui aplikasi thyristor
Secara umum
3.
Mengetahui karakteristik thyristor
4. Mengetahui
jenis-jenis thyristor
1.4
Manfaat
Makalah
ini diharapkan berguna untuk memberikan sumbangan terhadap usaha peningkatan
dan pengembangan mutu pendidikan bagi mahasiswa
Teknik Elektro INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND tentang thyristor.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
Thyristor
Kata thyristor diambil dari bahasa yunani yang berarti pintu. Thyristor adalah komponen
aktif elektronika yang digunakan seperti halnya pintu yaitu untuk menahan arus
AC . Penggunaan thyristor pada rangkaian elektronik pada
umumnya digunakan sebagai saklar. Thyristor merupakan
komponen semikonduktor yang dibuat dari jenis silikon. Jenis thyristor yang
sering dipakai ada tiga, yaitu: SCR, DIAC,
dan TRIAC.
Gambar
2.1 Simbol thyristor
Gambar
2.2 bentuk fisik thyristor
2.2 Aplikasi thyristor
secara umum
Pengaplikasian
thyristor secara umum sebagai berikut:
·
Mengontrol kecepatan dan frekuensi
·
Penyearahan
·
Pengubahan daya
·
Manipulasi robot
·
Kontrol temperatur
·
Kontrol cahaya
2.3 Karakteristik
thyristor
Karakteristik
thyristor dapat dilihat pada Gambar 2.3 diperlihatkan bahwa thyristor mempunyai
3 keadaan atau daerah, yaitu :
·
Keadaan pada saat tegangan balik
(daerah I)
·
Keadaan pada saat tegangan maju
(daerah II)
·
Keadaan pada saat thyristor konduksi
(daerah III)
Gambar 2.3 Karakterisitik
Thyristor
Pada daerah I, thyristor sama seperti diode, dimana
pada keadaan ini tidak ada arus yang mengalir sampai dicapainya batas tegangan
tembus (Vr). Pada daerah II terlihat bahwa arus tetap tidak akan mengalir
sampai dicapainya batas tegangan penyalaan (Vbo). Apabila tegangan mencapai
tegangan penyalaan, maka tiba – tiba tegangan akan jatuh menjadi kecil dan ada
arus mengalir. Pada saat ini thyristor mulai konduksi dan ini adalah merupakan
daerah III. Arus yang terjadi pada saat thyristor konduksi, dapat disebut
sebagai arus genggam (IH = Holding Current). Arus IH ini cukup kecil yaitu dalam miliampere. Untuk membuat thyristor
kembali off, dapat dilakukan dengan menurunkan arus thyristor tersebut dibawah
arus genggamnya (IH) dan
selanjutnya diberikan tegangan penyalaan.
2.4
Jenis-jenis
thyristor
·
SCR (Silicon
Control Rectifier)
SCR (Silicon
Control Rectifier) adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR dibangun
atas 4 lapisan semikonduktor, yaitu lapisan P-N-P-N (Positif Negatif Positif
Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda. Lapisan-lapisan itu tersusun sedemikian rupa, sehingga
pintu “gate” disambungkan pada salah
satu lapisan semikonduktor P, yaitu lapisan P bagian dalam.
SCR masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karateristik yang serupa dengan tabung thiratron. SCR yang hanya dapat dilewati arus listrik dari satu
arah. SCR memiliki tiga terminal, yaitu
anoda (A), katoda(K), dan gate(G). Sebagai pengendalinya adalah gate (G).
SCR sering disebut Thyristor.
Fungsi SCR yaitu:
a. Sebagai rangkaian saklar (switch control)
b. Sebagai rangkaian pengendali (remote control)
SCR
banyak digunakan dalam rangkaian elektronika daya. SCR dapat digunakan dengan
sumber masukan dalam bentuk arus bolak-balik (AC) maupun arus searah (DC). SCR
dalam rangkaian elektronika daya dioperasikan sebagai saklar. Struktur SCR terbentuk
dari dua buah junction PNP dan NPN. Untuk memudahkan
analisa, SCR dapat digambarkan sebagai dua transistor yang NPN dan PNP yang
dirangkai sebgai berikut.
Gambar 2.4 struktur SCR
Cara kerja dari SCR yaitu: saat tidak dialiri arus listrik, SCR akan
berada di keadaan OFF. Saat terminal gate-nya
dialiri arus rendah, SCR akan menjadi ON dan menghantarkan arus listrik dari
anoda (A) ke katoda (K) da ke katoda. Meskipun arus listrik gate-nya dihilangkan, SCR akan tetap
dalam keadaan ON hingga arus yang mengalir dari anoda (A) ke katoda (K)
tersebut juga dihilangkan atau 0 V.
·
TRIAC (triode alternating current)
TRIAC adalah perangkat semikonduktor berterminal
tiga yang berfungsi sebagai pengendali arus listrik. TRIAC tergolong
sebagai thyristor yang berfungsi sebagai pengendali atau Switching. TRIAC memiliki kemampuan yang dapat mengalirkan arus
listrik ke kedua arah (bidirectional)
ketika dipicu. Terminal Gate TRIAC hanya memerlukan arus yang relatif rendah
untuk dapat mengendalikan aliran arus listrik AC yang tinggi dari dua arah
terminalnya. TRIAC sering juga disebut dengan Bidirectional
Triode Thyristor.Pada dasarnya, sebuah TRIAC sama dengan dua buah
SCR yang disusun dan disambungkan secara antiparalel (paralel yang berlawanan
arah) dengan Terminal Gerbang atau Gate-nya
dihubungkan bersama menjadi satu. Jika dilihat dari strukturnya, TRIAC
merupakan komponen elektronika yang terdiri dari 4 lapis semikonduktor dan 3
Terminal, Ketiga Terminal tersebut diantaranya adalah MT1 (Main Terminal 1),
MT2 (Main Terminal 2) dan Gate.
Gambar 2.4 TRIAC
TRIAC merupakan komponen
yang sangat cocok untuk digunakan sebagai AC Switching (Saklar AC) karena dapat megendalikan aliran arus listrik
pada dua arah siklus gelombang bolak-balik AC. Kemampuan inilah yang
menjadi kelebihan dari TRIAC jika dibandingkan dengan SCR. Namun TRIAC pada
umumnya tidak digunakan pada rangkaian switching yang melibatkan daya yang
sangat tinggi karena karakteristik switching
TRIAC yang non-simetris dan juga gangguan elektromagnetik yang diciptakan oleh
listrik yang berdaya tinggi itu sendiri.
Beberapa aplikasi TRIAC pada peralatan-peralatan Elektronika maupun listrik
antara lain:
a.
Pengatur pada Lampu
Dimmer.
b.
Pengatur Kecepatan pada
Kipas Angin.
c.
Pengatur Motor kecil.
d.
Pengatur pada
peralatan-peralatan rumah tangga yang berarus listrik AC.
·
DIAC (diode alternating current)
DIAC adalah komponen aktif Elektronika yang
memiliki dua terminal dan dapat menghantarkan arus listrik dari kedua arah jika
tegangan melampui batas break over-nya
atau biasan disebut “Bidirectional Thyristor”. DIAC
biasanya digunakan sebagai pembantu untuk memicu TRIAC dalam rangkaian AC Switch, DIAC juga sering digunakan dalam
berbagai rangkaian seperti rangkaian lampu
dimmer (peredup) dan rangkaian starter untuk lampu neon (florescent lamps).
Ditinjau dari segi strukturnya, DIAC
terdiri dari 3 lapis semikonduktor yang hampir mirip dengan sebuah Transistor
PNP. Berbeda dengan Transistor PNP yang lapisan N-nya dibuat dengan tipis agar
elektron mudah melewati lapisan N ini, Lapisan N pada DIAC dibuat cukup tebal
agar elektron lebih sulit untuk menembusnya terkecuali tegangan yang diberikan
ke DIAC tersebut melebihi batas breakover
(VBO) yang ditentukannya. Dengan memberikan tegangan
yang melebihi batas breakover-nya,
DIAC akan dapat dengan mudah menghantarkan arus listrik dari arah yang
bersangkutan. Kedua Terminal DIAC biasanya dilambangkan dengan A1 (Anoda 1) dan
A2 (Anoda 2) atau MT1 (Main Terminal 1) dan MT2 (Main Terminal 2).
Gambar 2.5 Struktur dasar DIAC serta simbolnya
Cara Kerja DIAC: Pada prinsipnya, DIAC memiliki cara kerja yang mirip dengan dua Dioda yang
dipasang paralel berlawanan seperti gambar Rangkaian Ekuivalen diatas. Apabila
tegangan yang memiliki polaritas diberikan ke DIAC, dioda yang disebelah kiri
akan menghantarkan arus listrik jika tegangan positif yang diberikan melebihi
tegangan breakover DIAC. Sebaliknya,
apabila DIAC diberikan tegangan positif yang melebih tegangan breakover DIAC dari arah yang
berlawanan, maka dioda sebelah kanan akan menghantarkan arus listrik. Setelah
DIAC dijadikan ke kondisi “ON” dengan menggunakan tegangan positif ataupun
negatif, DIAC akan terus menghantarkan arus listrik sampai tegangannya
dikurangi hingga 0 (Nol) atau hubungan pemberian listrik diputuskan.
·
SCS (silicon controlled switch)
SCS (Silicon Controlled Switch) adalah komponen
elektronika yang berfungsi sebagai pengendali atau sakelar (switch). SCS (Silicon Controlled Switch) memiliki 4 kaki terminal dan dirancang untuk dapat
memutuskan arus listrik apabila kaki tambahannya yaitu kaki terminal Gerbang
Anoda (Anode Gate) diberikan tegangan positif. Keempat kaki
terminal tersebut adalah Katoda, Anoda, Gerbang dan Gerbang Anoda. Namun ada
juga rangkaian ataupun produsen yang menyebutkannya berbeda, dimana Katoda (Cathode) akan disebut sebagai Emitor (Emitter), Gerbang (Gate) akan disebut
sebagai Basis (Base) dan gerbang anoda (Anode Gate) akan disebut sebagai kolektor. Komponen
SCS ini juga dapat dipicu untuk menghantarkan arus listrik apabila kaki Gerbang
Anodanya ini diberikan tegangan negatif. Cara kerjanya SCS hampir sama dengan
SCR yaitu dapat mengaktifkannya dengan memberikan tegangan positif pada kaki
terminal Gate (Gerbang). Komponen SCS
ini pada umumnya digunakan pada rangkaian-rangkaian Elektronika seperti rangkaian
pengendali lampu, rangkaian logika, rangkaian pengendali daya, rangkaian
counter, rangkaian-rangkaian lainnya yang memerlukan fungsi menghantarkan arus
listrik (ON) dan memutuskan arus listrik (OFF) dengan dua pengendali Input yang
berbeda.
Gambar
2.6 struktur dasar SCS dan rangkaian
Ekuivalen SCS yang menggunakan dua transistor bipolar.
Saat
tegangan positif diberikan ke terminal Gate (Gerbang),
transistor NPN akan berubah menjadi ON sehingga arus listrik akan mengalir ke basis
transistor PNP dan mengakibatkan transistor NPN berubah menjadi ON juga. Dengan
demikian, kedua transistor berada dalam kondisi ON sehingga dapat menghantarkan
arus listrik dari Anoda ke Katoda (SCS berada dalam kondisi ON).
SCS akan terus menghantarkan arus listrik (ON) hingga
arus listrik mengalir dari Anoda ke Katoda tersebut diputuskan atau membalikan
polaritas anoda dan katoda ataupun memberikan tegangan positif ke
terminal Anode Gate (Gerbang Anoda)
yang kemudian menyebabkan SCS berubah menjadi OFF.
Selain
menggunakan terminal Gate (Gerbang),
juga dapat menggunakan Terminal Gerbang Anoda (Anode Gate) untuk
memicu SCS menjadi ON yaitu dengan memberikan tegangan negatif pada gerbang anoda
tersebut. Pada saat terminal Gerbang Anoda diberikan tegangan negatif,
transistor PNP akan menjadi ON dan memberikan arus listrik ke transistor NPN
sehingga transistor NPN ini juga berubah menjadi ON. Dengan demikian, perangkat
SCS ini berada di kondisi ON dan dapat mengalirkan arus listrik dari Anoda ke
Katoda. Untuk menonaktifkan SCS, kita perlu memutuskan arus listrik yang
mengalir dari Anoda ke Katoda atau membalikan polaritas pada Anoda dan Katoda
ataupun memberikan tegangan positif ke terminal gerbang anoda.
·
Fast
switching thyristor
Fast switching thyristor adalah thyristor yang
memiliki waktu turn off yang cepat,
umunya dalam daerah 5 sampai 50 µs bergantung pada daerah tegangannya. Tegangan
jatuh forward pada keadaan on
berfariasi kira-kira seperti fungsi invers dari turn off time tq. Biasanya Thyristor ini digunakan pada
penerapan teknologi pensaklaran kecepatan tinggi dengan forced commutation.
Thyristor
ini memiliki dv/dt yang tinggi, biasanya 1000V/µs dan di/dt sebesar 1000 A/ µs.
Turn off yang cepat dan di/dt yang
tinggi akan sangat penting untuk mengurangi ukuran dan berat dari komponen
rangkaian reaktif dan/atau commutating.
Tegangan keadaan on dari thyristor 2200 A, 1800 V, dan waktu turn off sangat cepat, sekitar 3 sampai
5 µs, biasa dikenal sebagai asymmetrical
thyristor (ASCRT).
·
SITH (Static
Induction Thyristor)
SITH
biasanya dihidupkan dengan memberikan tegangan gerbang positif seperti
thyristor biasa dan dimatikan dengan memberikan tegangan negatif pada
gerbangnya. SITH merupakan devais dengan pembawa muatan minoritas. Akibatnya,
SITH memiliki resistansi/tegangan jatuh keadaan on yang rendah dan dapat dibuat
dengan rating tegangan dan arus yang lebih tinggi.
SITH
memiliki kecepatan switching yang tinggi dengan kemampuan dv/dt dan di/dt yang
tinggi. Waktu switchingnya berada pada orde 1 sampai dengan 6 µs. Rating tegangan
dapat mencapai 2500 V dan rating arus dibatasi 500 A. Devais ini sangat
sensitive terhadap proses produksi, gangguan kecil pada proses produsi akan
menghasilkan perubahan yang besar pada karakteristik devais.
·
LASCR (Light-Activated
Silikon Controlled Rectifier)
Devais ini
dihidupkan dengan memberikan radiasi cahaya langsung ke wafer silicon. Pasangan
electron-hole yang terbentuk selama proses radiasi akan menghasilkan arus
trigger pada pengaruh medan elektris. Struktur gerbang dirancang
untuk menghasilkan sensitivitas gerbang yang cukup untuk triggering dengan
sumber cahaya praktis.
LASCR
digunakan untuk pemakaian arus dan tegangan yang tinggi. LASCR menyediakan
isolasi elektris penuh antara sumber cahaya pen-trigger dan devais switching
dari converter daya, dengan potensial mengambang tinggi hingga beberapa kilo volt.
Rating tegangan dari LASCR dapat setinggi 4 kV, 1500 A dengan daya cahaya pen-trigger kurang dari 100 mW. Di/dt yang
umum adalah 250 A/µs dan dv/dt dapat setinggi 2000 V/µs.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
·
Thyristor adalah komponen
elektronika yang biasa digunakan untuk pensaklaran dan pengendalian daya AC.
·
Thyristor dapat berubah dengan
sangat cepat dari kondisi menghantar ke kondisi tidak menghantar.
·
Thyristor terdiri dari anoda, katoda,
dan gerbang.
·
Thyristors Tidak akan menghantar
jika tidak ada arus bias maju pada gerbang.
·
Thyristor biasanya digunakan sebagai
saklar/bistabil.
·
Thyristors akan berhenti menghantar
jika tegangan nol atau arus berhenti pada gerbang.
3.2 Saran
Agar
proses pembelajaran dapat berjalan dengan baik dan tujuan yang diinginkan akan
tercapai maka disarankan kepada rekan-rekan mahasiswa khususnya jurusan Teknik
Elektro INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA dapat memahami terlebih
dahulu mengenai komponen-komponen elektronika yaitu Thyristor serta dapat
mengetahui fungsi dan cara kerja dari komponen eletronika tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
(Diakses pada tangga 22 september 2017)
(Diakses pada tangga 22 september 2017)
(Diakses pada tangga 22 september 2017)
(Diakses pada tangga 22 september 2017)
thyristor.html (Diakses pada tangga 22 september 2017)
(Diakses pada tangga 22 september 2017)
terimakasih banyak sudah sharing ilmunya min
BalasHapuspower supply hp