KARAKTERISTIK DAN APLIKASI THYRISTOR controller
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 1
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 mempunyai
dua keadaan yaitu keadaan ON (menghantarkan) dan OFF (tidak menghantarkan).
Secara umum, thyristor dibagi menjadi tiga, yaitu SCR, DIAC, dan TRIAC.
SCR merupakan singkatan dari Silicon Controlled Rectifiers, 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. DIAC merupakan gabungan dua dioda, dan TRIAC
merupakan gabungan dua SCR.
Pada percobaan ini akan dibahas mengenai bagian thyristor, terutama SCR, yaitu
karakteristrik dan prinsip kerjanya, sehingga diketahui penggunaan SCR dalam fungsi
penyearah ataupun sebagai switching, serta aplikasi dalam kehidupan sehari-hari.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui karakteristik dan prinsip kerja SCR
2. Untuk mengetahui penggunaan SCR sebagai switching
3. Untuk mengetahui aplikasi dari SCR
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 2
Tinjauan Pustaka
Tiga - elektroda perangkat semikonduktor, transistor, dalam banyak hal penting yang mirip
dengan triode tabung, dan dengan demikian berbagi kemampuan perangkat triode elektron
dalam fungsi amplifikasi, osilasi, dan switching sirkuit. Sejak penemuannya pada 1948 oleh
tim dari Bardeen dan Brittain, penggunaannya telah berkembang pesat, terutama dalam
instrumen portabel.
Dua keuntungan yang luar biasa dari perangkat semikonduktor (1) kehandalan
inheren lebih besar, karena ketidakrataan mekanik dan harapan hidup yang panjang, dan (2)
kebutuhan daya yang rendah, terutama karena menghilangkan perlunya pemanasan katoda
untuk menghasilkan aliran elektron. Dari sekian banyak jenis transistor dan bentuk sirkuit
yang mereka gunakan, persimpangan transistor digunakan dalam rangkaian common-emitor
cocok terbaik untuk perbandingan singkat antara transistor dan tindakan tabung. Dalam
menekankan kesamaan, bagaimanapun, juga harus diingat bahwa ada perbedaan mendasar
yang tidak dapat dirinci dalam review singkat, tapi itu harus dibiarkan untuk dipelajari
secara lain, karya-karya yang lebih rinci.
(Prensky,S.1982)
Thyristor adalah komponen semi konduktor dengan sedikitnya tiga sambungan PN. Kata
thyristor sebagai istilah umum untuk semua jenis komponen yang menyesuaikan dengan
ini. Operasi thyristor sama dengan operasi dari saklar. Seperti saklar, thyristor mempunyai
dua keadaan yaitu keadaan ON (menghantarkan) dan OFF (tidak menghantarkan). Tidak
ada daerah linier antara dua keadaan seperti yang ada pada transistor.
Penyearah silikon terkontrol (sillicon-controlled rectifier) dan triac adalah alat
thyristor yang paling sering digunakan. Alat tersebut adalah kuda kerja dari elektronika
industri. Thyristor digunakan pada elektronika daya untuk mengontrol kecepatan dan juga
frekuensi, penyearahan dan juga pengubahan daya. Aplikasi umum termasuk motor,
pengendali, manipulasi robot dan kontrol panas serta cahaya.
Silicon controlled rectifier adalah alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang
menggunakan tiga kaki – anoda, katoda, dan gerbang untuk operasinya. Tidak seperti pada
transistor, operasi SCR tidak dapat memperkuat sinyal. SCR tepat digunakan sebagai
sakelar solid-state dan dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi. SCR arus
rendah dapat bekerja dengan arus anoda yang kurang dari 1 A. SCR arus tinggi dapat
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
menangani arus beban ribuan ampere. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk
penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal.
Simbol skematis untuk SCR mirip dengan simbol penyearah dioda. Pada
kenyataannya, SCR mirip dengan dioda karena SCR menghantarkan hanya pada satu arah.
Dengan perkataan lain, SCR harus diberi bias maju dari anoda ke katoda untuk
konduksi arus. Tidak seperti pada dioda, ujung gerbang yang digunakan berfungsi untuk
menghidupkan alat.
(Frank,D.P.2005)
SCR adalah thyristor yang paling sering digunakan. SCR dapat melakukan penyaklaran
untuk arus yang besar. Karena itu, banyak digunakan untuk mengatur motor, pemanas, AC,
dan pemanas induksi.
Dengan menambah terminal masukan pada basis Q2. Kita dapat membuat dengan
cara kedua untuk menutup grendel, kita dapat memberi pemicu pada basis Q2. Pemicu ini
akan menaikkan arus basis Q2. Ini akan memulai umpan balik positif, yang akan
mendorong kedua transistor ke keadaan jenuh. Saat jenuh, kedua transistor secara ideal
akan terlihat seperti rangkaian yang terhubung singkat dan grendel akan tertutup. Idealnya,
grendel memiliki tegangan nolsaat tertutup, dan titik operasi berada pada bagian atas garis
beban dc.
Masukannya disebut gerbang (gate), bagian atas disebut anoda dan bagian bawah
disebut katoda. SCR jauh lebih berguna disbanding dengan diode empat lapis, karena
pemicuan gerbang lebih mudah disbanding dengan pemicuan breakover.
Selanjutnya, kita akan menggambarkan empat daerah yang diberi doping yang
dipisah menjadi dua transistor. Oleh karena itu SCR setara dengan grendel dengan masukan
pemicu.
Karena gerbang SCR dihubungkan dengan basis transistor internal, maka diperlukan
setidaknya 0,7V untuk memicu sebuah SCR. Lembar data menyebutkan tegangan ini
sebagai tegangan pemicu gerbang (gate trigger voltage)VTG. Daripada menyebutkan
hambatan maasukan gerbang, pabrik SCR memberikan arus masukan minimum yang
dibutuhkan untuk menghidupkan SCR. Lembar data menyebutkan arus pemicu gerbang
(gate trigger current) IGT. Sebagai contoh, lembar data 2N4441 memberikan tegangan arus
pemicu:
V ¿ =0,75 V .......................................................................................................(2.1)
I ¿ =10 mA ........................................................................................................(2.2)
Ini berarti bahwa sumber yang menggerakkan gerbang 2N4441 harus mencatu 10
mApada tegangan 0,75 untuk mengunci SCR. Suatu SCR memiliki tegangan gerbang VG.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Saat tegangan ini lebih dari VGT, SCR akan hidup dan tegangan keluaran akan jatuh dari
+VCC ke suatu nilai yang rendah.
Mereset SCR. Setelah SCR hidup, SCR akan tetap hidup meskipun V in dikurangi
menjadi nol. Dalam kasus ini, tegangan keluaran akan tetap rendah. Satu-satunya cara
untuk mereset SCR adalah mengurangi arusnya sehingga lebih kecil daripada arus holding
yang biasanya dilakukan dengan mengurangi VCC ke nilai yang rendah. Karena arus holding
yang mengalir melalui hambatan beban, tegangan catu untuk kondisi mati harus lebih kecil
dari:
V CC =0,7 V + I H R L ...........................................................................................(2.3)
FET daya berbanding SCR. Meskipun FET daya dan SCR sama-sama memiliki
fungsi yang dapat dijadikan sebagai sakelar untuk arus yang besar, tetapi secara
fundamental kedua peranti ini berbeda. Perbedaan utamanya adalah cara mereka untuk
tidak aktif (turn off). Tegangan gerbang yang ada pada FET daya tersebut dapat mengubah
peranti menjadi mati atau hidup. Ini berbeda pada SCR ketika tegangan gerbangnya hanya
dapat membuat SCR hidup.Ketika tegangan masukan pada FET daya tinggi, maka tegangan
keluaran berubah rendah.
(Albert,P. 2003)
Thyristor yang bersifat sebagai pembalik atau inverter. Pembalik seperti ini sangatlah
efisien dan ekonomis. Dalam hal mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik
(AC). Dalam aplikasinya, thyristor berperan sebagai control pada switching atau
penyaklaran sebagai pembuka atau penutup pada daerah DC. Ini akan memulai umpan balik
positif, yang akan mendorong kedua transistor ke keadaan jenuh. Dasar daerah pada
inverter dimana sebuah arus AC sebagai keluaran diperoleh dari keadaan terbuka dan
tertutup secara bergantian pada saklar S1 dan S2.
Ketika kita menggantikan sistem mekanikal pada saklar oleh dua buah thyristor, kita
akan memperoleh thyristor sebagai pembalik. Sebelum membahas tentang daerah yang
sebenarnya, hal yang penting untuk diingat kembali adalah bahwa thyristor adalah sebuah
grendel (alat yang memiliki gerbang/ gate) yang artinya harus melalui gate untuk
menjalankan fungsi dari thyristor tersebut. Masukannya disebut gerbang (gate).
Ketika gerbang mengalami control over dan saklar tidak dapat berada pada keadaan
OFF tidak peduli berapapun sinyal yang diberikan pada gerbang. Beberapa bagian
penghubung pada rangkaian ini digunakan untuk saklar yang ada pada thyristor OFF maka
pada thyristor ini juga tersedia keadaan ON-OFF yang berfungsi sebagai saklar.
Andaikan T1 terbakar ketika T2 tetap mati. Dengan demikian I1 dipasang dengan
mengabaikan L, setengah dari pengubah primer dan T 1. Pada waktu yang bersamaan, C
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
akan diisi oleh arus. Ketika T2 berada pada keadaan yang terbakar, I2 terpasang dan C tidak
mengisi dimana T1 dengan cara tersebut maka terjadi bias-mundur pada CUT-OFF.
Ketika keadaan pada T1 bergetar kembali pada keadaan tersebut, I1 terpasang dan C
mulai terisi dengan cara bias pembalik T2 ke keadaan OFF dan proses tersebut hanya dapat
diulangi kembali. Tegangan keluaran bolak-balik yang frekuensinya diperlihatkan pada
frekuensi pemutusan tang ada pada dua buah thyristor yaitu T1 dan T2.
(B.L. Theraja.
2000)
BAB 3
Metodologi Percobaan
3. 1 Komponen dan Peralatan
3.1.1 Peralatan
1. ECS Trainer
Fungsi : untuk merangkai percobaan dan menghitung outputnya
a. Voltmeter
Fungsi: untuk mengukur tegangan
b. PSA
Fungsi: sebagai sumber tegangan DC
c. Potensiometer
Fungsi: sebagai hambatan geser
2. CPE-EO200-04
Fungsi: untuk merangkai percobaan dan menghitung outputnya
3. Jumper
Fungsi: untuk menghubungkan antarkomponen
3.1.2 Komponen
1. SCR 2P4M
Fungsi: sebagai switching atau saklar pada rangkaian
2. Resistor (220Ω, 4.7KΩ, 1KΩ)
Fungsi: sebagai penghambat arus
3.2 Prosedur Percobaan
1. Dipersiapkan semua peralatan dan komponen
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
2. Dihubungkan Elektronik Desain Eksperimen pada arus PLN dan pastikan unit
dalam keadaan off
3. Dirangkai rangkaian sesuai skema rangkaian
4. Diputar positif ( + ) kontrol tegangan sepenuhnya berlawanan arah jarum jam dan
kemudian putar potensiometer 1KΩ sepenuhnya berlawanan arah jarum jam
5. Dihidupkan Elektronik Desain Eksperimen dan kemudian disesuaikan positif (+)
kontrol tegangan sampai +12 volt DC diterapkan pada potensiometer R1 (ukur
tegangan ini di terminal 1 dan 3 dari R1 dengan voltmeter). Potensiometer R1
sekarang dapat digunakan untuk mengontrol tegangan kemudian diterapkan pada
resistor seri R2 dan R3. Tegangan yang melalui R3 disediakan untuk tegangan gate
ke katoda untuk SCR yang akan menyebabkan arus mengalir di gate
6. Diukur tegangan pada SCR Anoda ke tegangan Katoda (VF) dengan menggunakan
multimeter
7. Diukur tegangan pada R4, dicatat tegangan ini sebagai( V R4) menggunakan
multimeter. Nilai yang dicatat merupakan nilai tegangan yang melalui R4 ketika
SCR off
8. Digunakan tegangan pada R4 untuk menghitung arus (I F) yang melalui R4
(menggunakan hukum Ohm). Nilai arus yang didapat (IF) merupakan nilai SCR
ketika off
9. Dihubungkan Voltmeter terhadap SCR lagi dan untuk mendapatkan nilai V F dengan
memutar potensiometer R1 perlahan searah jarum jam dan akan menyebabkan I G
bertambah. Lanjutkan terhadap R1 sampai didapat perubahan pada V F dan hentikan
setelah mendapat nilai VF yang baru dan catat hasilnya di kolom on, nilai tersebut
merupakan nilai ketika SCR on
10. Digunakan tegangan pada R4 yang didapat pada langkah 8 dan hambatan R4
dikalkulasikan untuk mendapatkan arus pada R4 dengan menggunakan hukum
Ohm. Nilai yang diperoleh merupakan IF pada saat SCR on dan dicatat nilainya
pada tabel on
11. Dengan Elektronik Desain Eksperimen keadaan on, diputuskan salah satu ujung R4
dan kemudian pasang resistor dengan segera pada posisi sebenarnya. Keadaan ini
mengurangi nilai IF menjadi nol. Diukur VF yang melalui R4 lagi dan hal tersebut
akan menjelaskan SCR on atau off.
12. Dimatikan Elektronik Desain Eksperimen dan diputuskan R4.
13. Disusun kembali peralatan
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
3.3 Skema Rangkaian
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 4
Hasil dan Pembahasan
4.1 Data Percobaan
SCR Condition
Vf (Volts)
VR4 (Volts)
If (mA)
VG (Volts)
Asisten,
(Lurani Br. Sitorus)
Nainggolan)
OFF
12 x 10-3
0,1 x 10-3
4,5 x 10-4
0,5 x 10-3
ON
0,78
11,22
51
0,78
Medan, 25 Maret 2014
Praktikan,
(Marta Masniary
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
4.2 Analisa Data
1. Dari data percobaan diatas, jelaskan karakteristik dari SCR !
Jawab:
Karakteristik dasar SCR dapat dijelaskan sebagai berikut: arus yang melalui anoda
A ke katoda K relatif sangat kecil selama tegangan di antaranya belum melewati V BO
(Break Over Voltage). Setelah arus terlewati maka tegangan antara A ke K akan turun
hingga mencapai harga VH (Hold Voltage). Diode akan tetap menghantar selama arus
yang melewatinya tidak kurang dari nilai IH, hal ini ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar. Karakteristik SCR
2. Tuliskan aplikasi dan rangkaian SCR !
Jawab:
Aplikasi SCR:
1. SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat memperkuat
sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk mengatur dan
menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas, AC,
melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang
berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase
dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk
penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam
pengoperasiannya. Rangkaian SCR:
Gambar. Saklar solid-state
2. Sumber tegangan pada rangkaian berikut langsung berasal dari jala-jala PLN
220 Volt, yang langsung disambung seri dengan beban lampu dan SCR.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Selanjutnya untuk rangkaian pengendali diperlukan penyearah tegangan sistem
jembatan (bridge diode) yaitu D1 - D4. Rangkaian pengendali SCR terdiri dari
dua buah transistor yaitu Q1 dan Q2. Apabila beban yang ditanggung SCR
terlampau besar, rangkaian pengendali bekerja dan SCR berada pada kondisi
“OFF”. Besar arus maksimum yang dapat ditanggung SCR dapat ubah-ubah
dengan mengatur potensiometer atau tahanan variabel (VR).
Gambar. Rangkaian pengendali
SCR
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
4.3 Gambar Percobaan
4.3.1
Foto
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
4.3.2
Visio
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 5
Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
1. Dari percobaan diketahui, karakteristik dan prinsip kerja SCR adalah arus yang
melalui anoda A ke katoda K relative sangat kecil selama tegangan diantaranya
belum melawati VBO (Break Over Voltage). Setelah arus terlewati maka tegangan
antara Anoda ke Katoda akan turun hingga mencapai harga VH (Hold Voltage).
Dioda akan tetap menghantar selama arus yang melewatinya tidak kurang dari nilai
IH. Sebagaimana dioda silikon konvensional, SCR memiliki sambungan anoda dan
katoda; kontrol diterapkan dengan menggunakan sebuah terminal gerbang.
Perangkat tersebut dipicu ke dalam kondisi menghantar (kondisi ‘hidup’) dengan
jalan memberikan pulsa arus kepada terminal ini. Pemicu SCR yang efektif
membutuhkan suatu pulsa pemicu gerbang yang memiliki waktu kenaikan (rise
time) yang cepat yag diperoleh dari sumber dengan resistansi rendah. Pemicu dapat
menjadi kacau apabila arus gerbang tidak mencukupi atau ketika arus gerbang
berubah secara lambat.
2. Penggunaan SCR sebagai switching yaitu SCR yang dihubungkan dengan
menggunakan 2 saklar yang masing – masing kutub positif saklar dihubungkan ke
gate SCR sehingga apabila salah satu saklar dimatikan, lampu LED akan tetap
menyala karena masih ada arus yang mengalir ke gate melalui saklar yang lain.
Oleh karena itu, SCR dapat digunakan sebagai switching seperti halnya transistor.
3. Aplikasi dari SCR, SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak
dapat memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan
untuk mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC,
pemanas, AC, melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan
tegangan yang berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak" dari motor
induksi 3 fase dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan
untuk penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam
pengoperasiannya.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
5.2 Saran
1. Sebaiknya praktikan selanjutnya mengetahui karakteristik SCR
2. Sebaiknya praktikan selanjutnya memahami prosedur percobaan
3. Sebaiknya praktikan selanjutnya memahami rangkaian percobaan
DAFTAR PUSTAKA
Prensky, S. 1982. Electronic Instrumentation. America: Prentice-Hall, Inc.
Page: 89
Malvino, A. P. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jilid I. Jakarta: Erlangga
Halaman 504-506
Petruzella, F. D. 2005. Elektronik Industri. Yogyakarta: ANDI
Halaman 263-265
Theraja, B. L. 2000. Electrical Technology. New Delhi: S.Chand and Company LTD.
Pages 1069-1070
Medan, 25 Maret
2014
Asisten,
Praktikan,
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
(Lurani Br. Sitorus)
(Marta Masniary
Nainggolan)
TUGAS PERSIAPAN
NAMA
: Marta Masniary Nainggolan
NIM
: 120801034
KELOMPOK
: VI/B
JUDUL PERC.
: Karakteristik dan Aplikasi Thyristor
ASISTEN
: Lurani Br. Sitorus
1. Jelaskan prinsip kerja SCR
Jawab:
Dalam kondisi normal antara Anoda dan Katoda tidak menghantar seperti dioda
biasa. Anoda dan Katoda akan terhubung setelah pada Gate diberi trigger minimal
sebesar 0,6 Volt lebih positif dari Katoda. SCR akan tetap menghantar walaupun
trigger pada Gate telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi tidak menghantar
setelah masukan tegangan pada Anoda dilepas. Contoh rangkaian:
2. Mengapa menggunakan SCR tidak GCR?
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Jawab:
Kita menggunakan silicon controlled rectifier bukan Germanium Controlled
Rectifier dikarenakan bahan yang lebih banyak dipakaiadalah silicon dan dengan
menggunakan silicon rangkaiannya akan lebih stabil.
3. Karakteristik SCR
Jawab:
SCR kepanjangan dari Silicon Controlled Rectifier. SCR berfungsi sebagai saklar
arus searah. 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 sebagai berikut:
Gambar Struktur SCR
SCR mempunyai 3 kaki yaitu Anoda (A), Katoda(K) dan Gate (G). Dalam kondisi
normal antara Anoda dan Katoda tidak menghantar seperti dioda biasa. Anoda dan
Katoda akan terhubung setelah pada Gate diberi trigger minimal sebesar 0.6 Volt
lebih positif dari Katoda. SCR akan tetap menghantar walaupun trigger pada Gate
telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi tidak menghantar setelah Masukan
tegangan pada Anoda dilepas.
4. Pembagian thyristor dan strukturnya
Jawab:
Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu’. Sifat dan cara kerja
komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk
melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor
daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada
rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi
antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi, thyristor dapat
diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki
batasan karakteristik tertentu. Beberapa komponen yang termasuk thyristor antara
lain PUT (Programmable Uni-junction Transistor), UJT (Uni-Junction Transistor ),
GTO (Gate Turn Off Thyristor), SCR (Silicon Controlled Rectifier), LASCR (Light
Activated Silicon Controlled Rectifier), RCT (Reverse Conduction Thyristor), SITH
(Static Induction Thyristor), MOS-Controlled Thyristor (MCT).
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Gambar Thyristor
Struktur Thyristor: Ciri 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) daripada sebagai penguat arus atau
tegangan seperti halnya transistor.
Gambar Struktur Thyristor
Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada
Gambar di atas. Sebuah thyristor dapat bekerja dan dapat disimulasikan terdiri dari
sebuah resistor R on, Sebuah induktor Lon, sebuah sumber tegangan DC V yang
terhubung seri dengan Switch (SW). SW dikontrol oleh signal Logic yang yang
bergantung pada tegangan Vak, arus Iak dan signal Gate (G).
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
RESPONSI
NAMA
: Marta Masniary Nainggolan
NIM
: 120801034
KELOMPOK
: VI/B
JUDUL PERC.
: Karakteristik dan Aplikasi Thyristor
ASISTEN
: Lurani Br. Sitorus
(Nilai: 89 )
Soal:
1. Struktur SCR
2. Karakteristik SCR
3. Aplikasi SCR
4. Prinsip Kerja SCR
5. Pembagian thyristor
Jawab:
1. Struktur SCR:
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
Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masingmasing kolektor dan base. Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka
struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar berikut:
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
2. 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 besar dari arus yang penahan (IH). Satusatunya 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 gate-nya 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.
3. Aplikasi SCR: SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat
memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk
mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas,
AC, melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang
berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase dan
pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk penyerapan
berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam pengoperasiannya.
4. Prinsip kerja SCR adalah dalam kondisi normal antara anoda dan katoda tidak
menghantar seperti dioda biasa. anoda dan katoda akan terhubung setelah pada Gate
diberi trigger minimal sebesar 0,6 Volt lebih positif dari katoda. SCR akan tetap
menghantar walaupun trigger pada gate telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi
tidak menghantar setelah masukan tegangan pada Anoda dilepas.
5. Pembagian thyristor yaitu SCR, DIAC, dan TRIAC. SCR merupakan gabungan dua
transistor, DIAC merupakan gabungan dua dioda, dan TRIAC merupakan gabungan
dua SCR.
BAB 1
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 mempunyai
dua keadaan yaitu keadaan ON (menghantarkan) dan OFF (tidak menghantarkan).
Secara umum, thyristor dibagi menjadi tiga, yaitu SCR, DIAC, dan TRIAC.
SCR merupakan singkatan dari Silicon Controlled Rectifiers, 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. DIAC merupakan gabungan dua dioda, dan TRIAC
merupakan gabungan dua SCR.
Pada percobaan ini akan dibahas mengenai bagian thyristor, terutama SCR, yaitu
karakteristrik dan prinsip kerjanya, sehingga diketahui penggunaan SCR dalam fungsi
penyearah ataupun sebagai switching, serta aplikasi dalam kehidupan sehari-hari.
1.2 Tujuan
1. Untuk mengetahui karakteristik dan prinsip kerja SCR
2. Untuk mengetahui penggunaan SCR sebagai switching
3. Untuk mengetahui aplikasi dari SCR
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 2
Tinjauan Pustaka
Tiga - elektroda perangkat semikonduktor, transistor, dalam banyak hal penting yang mirip
dengan triode tabung, dan dengan demikian berbagi kemampuan perangkat triode elektron
dalam fungsi amplifikasi, osilasi, dan switching sirkuit. Sejak penemuannya pada 1948 oleh
tim dari Bardeen dan Brittain, penggunaannya telah berkembang pesat, terutama dalam
instrumen portabel.
Dua keuntungan yang luar biasa dari perangkat semikonduktor (1) kehandalan
inheren lebih besar, karena ketidakrataan mekanik dan harapan hidup yang panjang, dan (2)
kebutuhan daya yang rendah, terutama karena menghilangkan perlunya pemanasan katoda
untuk menghasilkan aliran elektron. Dari sekian banyak jenis transistor dan bentuk sirkuit
yang mereka gunakan, persimpangan transistor digunakan dalam rangkaian common-emitor
cocok terbaik untuk perbandingan singkat antara transistor dan tindakan tabung. Dalam
menekankan kesamaan, bagaimanapun, juga harus diingat bahwa ada perbedaan mendasar
yang tidak dapat dirinci dalam review singkat, tapi itu harus dibiarkan untuk dipelajari
secara lain, karya-karya yang lebih rinci.
(Prensky,S.1982)
Thyristor adalah komponen semi konduktor dengan sedikitnya tiga sambungan PN. Kata
thyristor sebagai istilah umum untuk semua jenis komponen yang menyesuaikan dengan
ini. Operasi thyristor sama dengan operasi dari saklar. Seperti saklar, thyristor mempunyai
dua keadaan yaitu keadaan ON (menghantarkan) dan OFF (tidak menghantarkan). Tidak
ada daerah linier antara dua keadaan seperti yang ada pada transistor.
Penyearah silikon terkontrol (sillicon-controlled rectifier) dan triac adalah alat
thyristor yang paling sering digunakan. Alat tersebut adalah kuda kerja dari elektronika
industri. Thyristor digunakan pada elektronika daya untuk mengontrol kecepatan dan juga
frekuensi, penyearahan dan juga pengubahan daya. Aplikasi umum termasuk motor,
pengendali, manipulasi robot dan kontrol panas serta cahaya.
Silicon controlled rectifier adalah alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang
menggunakan tiga kaki – anoda, katoda, dan gerbang untuk operasinya. Tidak seperti pada
transistor, operasi SCR tidak dapat memperkuat sinyal. SCR tepat digunakan sebagai
sakelar solid-state dan dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi. SCR arus
rendah dapat bekerja dengan arus anoda yang kurang dari 1 A. SCR arus tinggi dapat
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
menangani arus beban ribuan ampere. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk
penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal.
Simbol skematis untuk SCR mirip dengan simbol penyearah dioda. Pada
kenyataannya, SCR mirip dengan dioda karena SCR menghantarkan hanya pada satu arah.
Dengan perkataan lain, SCR harus diberi bias maju dari anoda ke katoda untuk
konduksi arus. Tidak seperti pada dioda, ujung gerbang yang digunakan berfungsi untuk
menghidupkan alat.
(Frank,D.P.2005)
SCR adalah thyristor yang paling sering digunakan. SCR dapat melakukan penyaklaran
untuk arus yang besar. Karena itu, banyak digunakan untuk mengatur motor, pemanas, AC,
dan pemanas induksi.
Dengan menambah terminal masukan pada basis Q2. Kita dapat membuat dengan
cara kedua untuk menutup grendel, kita dapat memberi pemicu pada basis Q2. Pemicu ini
akan menaikkan arus basis Q2. Ini akan memulai umpan balik positif, yang akan
mendorong kedua transistor ke keadaan jenuh. Saat jenuh, kedua transistor secara ideal
akan terlihat seperti rangkaian yang terhubung singkat dan grendel akan tertutup. Idealnya,
grendel memiliki tegangan nolsaat tertutup, dan titik operasi berada pada bagian atas garis
beban dc.
Masukannya disebut gerbang (gate), bagian atas disebut anoda dan bagian bawah
disebut katoda. SCR jauh lebih berguna disbanding dengan diode empat lapis, karena
pemicuan gerbang lebih mudah disbanding dengan pemicuan breakover.
Selanjutnya, kita akan menggambarkan empat daerah yang diberi doping yang
dipisah menjadi dua transistor. Oleh karena itu SCR setara dengan grendel dengan masukan
pemicu.
Karena gerbang SCR dihubungkan dengan basis transistor internal, maka diperlukan
setidaknya 0,7V untuk memicu sebuah SCR. Lembar data menyebutkan tegangan ini
sebagai tegangan pemicu gerbang (gate trigger voltage)VTG. Daripada menyebutkan
hambatan maasukan gerbang, pabrik SCR memberikan arus masukan minimum yang
dibutuhkan untuk menghidupkan SCR. Lembar data menyebutkan arus pemicu gerbang
(gate trigger current) IGT. Sebagai contoh, lembar data 2N4441 memberikan tegangan arus
pemicu:
V ¿ =0,75 V .......................................................................................................(2.1)
I ¿ =10 mA ........................................................................................................(2.2)
Ini berarti bahwa sumber yang menggerakkan gerbang 2N4441 harus mencatu 10
mApada tegangan 0,75 untuk mengunci SCR. Suatu SCR memiliki tegangan gerbang VG.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Saat tegangan ini lebih dari VGT, SCR akan hidup dan tegangan keluaran akan jatuh dari
+VCC ke suatu nilai yang rendah.
Mereset SCR. Setelah SCR hidup, SCR akan tetap hidup meskipun V in dikurangi
menjadi nol. Dalam kasus ini, tegangan keluaran akan tetap rendah. Satu-satunya cara
untuk mereset SCR adalah mengurangi arusnya sehingga lebih kecil daripada arus holding
yang biasanya dilakukan dengan mengurangi VCC ke nilai yang rendah. Karena arus holding
yang mengalir melalui hambatan beban, tegangan catu untuk kondisi mati harus lebih kecil
dari:
V CC =0,7 V + I H R L ...........................................................................................(2.3)
FET daya berbanding SCR. Meskipun FET daya dan SCR sama-sama memiliki
fungsi yang dapat dijadikan sebagai sakelar untuk arus yang besar, tetapi secara
fundamental kedua peranti ini berbeda. Perbedaan utamanya adalah cara mereka untuk
tidak aktif (turn off). Tegangan gerbang yang ada pada FET daya tersebut dapat mengubah
peranti menjadi mati atau hidup. Ini berbeda pada SCR ketika tegangan gerbangnya hanya
dapat membuat SCR hidup.Ketika tegangan masukan pada FET daya tinggi, maka tegangan
keluaran berubah rendah.
(Albert,P. 2003)
Thyristor yang bersifat sebagai pembalik atau inverter. Pembalik seperti ini sangatlah
efisien dan ekonomis. Dalam hal mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik
(AC). Dalam aplikasinya, thyristor berperan sebagai control pada switching atau
penyaklaran sebagai pembuka atau penutup pada daerah DC. Ini akan memulai umpan balik
positif, yang akan mendorong kedua transistor ke keadaan jenuh. Dasar daerah pada
inverter dimana sebuah arus AC sebagai keluaran diperoleh dari keadaan terbuka dan
tertutup secara bergantian pada saklar S1 dan S2.
Ketika kita menggantikan sistem mekanikal pada saklar oleh dua buah thyristor, kita
akan memperoleh thyristor sebagai pembalik. Sebelum membahas tentang daerah yang
sebenarnya, hal yang penting untuk diingat kembali adalah bahwa thyristor adalah sebuah
grendel (alat yang memiliki gerbang/ gate) yang artinya harus melalui gate untuk
menjalankan fungsi dari thyristor tersebut. Masukannya disebut gerbang (gate).
Ketika gerbang mengalami control over dan saklar tidak dapat berada pada keadaan
OFF tidak peduli berapapun sinyal yang diberikan pada gerbang. Beberapa bagian
penghubung pada rangkaian ini digunakan untuk saklar yang ada pada thyristor OFF maka
pada thyristor ini juga tersedia keadaan ON-OFF yang berfungsi sebagai saklar.
Andaikan T1 terbakar ketika T2 tetap mati. Dengan demikian I1 dipasang dengan
mengabaikan L, setengah dari pengubah primer dan T 1. Pada waktu yang bersamaan, C
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
akan diisi oleh arus. Ketika T2 berada pada keadaan yang terbakar, I2 terpasang dan C tidak
mengisi dimana T1 dengan cara tersebut maka terjadi bias-mundur pada CUT-OFF.
Ketika keadaan pada T1 bergetar kembali pada keadaan tersebut, I1 terpasang dan C
mulai terisi dengan cara bias pembalik T2 ke keadaan OFF dan proses tersebut hanya dapat
diulangi kembali. Tegangan keluaran bolak-balik yang frekuensinya diperlihatkan pada
frekuensi pemutusan tang ada pada dua buah thyristor yaitu T1 dan T2.
(B.L. Theraja.
2000)
BAB 3
Metodologi Percobaan
3. 1 Komponen dan Peralatan
3.1.1 Peralatan
1. ECS Trainer
Fungsi : untuk merangkai percobaan dan menghitung outputnya
a. Voltmeter
Fungsi: untuk mengukur tegangan
b. PSA
Fungsi: sebagai sumber tegangan DC
c. Potensiometer
Fungsi: sebagai hambatan geser
2. CPE-EO200-04
Fungsi: untuk merangkai percobaan dan menghitung outputnya
3. Jumper
Fungsi: untuk menghubungkan antarkomponen
3.1.2 Komponen
1. SCR 2P4M
Fungsi: sebagai switching atau saklar pada rangkaian
2. Resistor (220Ω, 4.7KΩ, 1KΩ)
Fungsi: sebagai penghambat arus
3.2 Prosedur Percobaan
1. Dipersiapkan semua peralatan dan komponen
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
2. Dihubungkan Elektronik Desain Eksperimen pada arus PLN dan pastikan unit
dalam keadaan off
3. Dirangkai rangkaian sesuai skema rangkaian
4. Diputar positif ( + ) kontrol tegangan sepenuhnya berlawanan arah jarum jam dan
kemudian putar potensiometer 1KΩ sepenuhnya berlawanan arah jarum jam
5. Dihidupkan Elektronik Desain Eksperimen dan kemudian disesuaikan positif (+)
kontrol tegangan sampai +12 volt DC diterapkan pada potensiometer R1 (ukur
tegangan ini di terminal 1 dan 3 dari R1 dengan voltmeter). Potensiometer R1
sekarang dapat digunakan untuk mengontrol tegangan kemudian diterapkan pada
resistor seri R2 dan R3. Tegangan yang melalui R3 disediakan untuk tegangan gate
ke katoda untuk SCR yang akan menyebabkan arus mengalir di gate
6. Diukur tegangan pada SCR Anoda ke tegangan Katoda (VF) dengan menggunakan
multimeter
7. Diukur tegangan pada R4, dicatat tegangan ini sebagai( V R4) menggunakan
multimeter. Nilai yang dicatat merupakan nilai tegangan yang melalui R4 ketika
SCR off
8. Digunakan tegangan pada R4 untuk menghitung arus (I F) yang melalui R4
(menggunakan hukum Ohm). Nilai arus yang didapat (IF) merupakan nilai SCR
ketika off
9. Dihubungkan Voltmeter terhadap SCR lagi dan untuk mendapatkan nilai V F dengan
memutar potensiometer R1 perlahan searah jarum jam dan akan menyebabkan I G
bertambah. Lanjutkan terhadap R1 sampai didapat perubahan pada V F dan hentikan
setelah mendapat nilai VF yang baru dan catat hasilnya di kolom on, nilai tersebut
merupakan nilai ketika SCR on
10. Digunakan tegangan pada R4 yang didapat pada langkah 8 dan hambatan R4
dikalkulasikan untuk mendapatkan arus pada R4 dengan menggunakan hukum
Ohm. Nilai yang diperoleh merupakan IF pada saat SCR on dan dicatat nilainya
pada tabel on
11. Dengan Elektronik Desain Eksperimen keadaan on, diputuskan salah satu ujung R4
dan kemudian pasang resistor dengan segera pada posisi sebenarnya. Keadaan ini
mengurangi nilai IF menjadi nol. Diukur VF yang melalui R4 lagi dan hal tersebut
akan menjelaskan SCR on atau off.
12. Dimatikan Elektronik Desain Eksperimen dan diputuskan R4.
13. Disusun kembali peralatan
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
3.3 Skema Rangkaian
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 4
Hasil dan Pembahasan
4.1 Data Percobaan
SCR Condition
Vf (Volts)
VR4 (Volts)
If (mA)
VG (Volts)
Asisten,
(Lurani Br. Sitorus)
Nainggolan)
OFF
12 x 10-3
0,1 x 10-3
4,5 x 10-4
0,5 x 10-3
ON
0,78
11,22
51
0,78
Medan, 25 Maret 2014
Praktikan,
(Marta Masniary
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
4.2 Analisa Data
1. Dari data percobaan diatas, jelaskan karakteristik dari SCR !
Jawab:
Karakteristik dasar SCR dapat dijelaskan sebagai berikut: arus yang melalui anoda
A ke katoda K relatif sangat kecil selama tegangan di antaranya belum melewati V BO
(Break Over Voltage). Setelah arus terlewati maka tegangan antara A ke K akan turun
hingga mencapai harga VH (Hold Voltage). Diode akan tetap menghantar selama arus
yang melewatinya tidak kurang dari nilai IH, hal ini ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar. Karakteristik SCR
2. Tuliskan aplikasi dan rangkaian SCR !
Jawab:
Aplikasi SCR:
1. SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat memperkuat
sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk mengatur dan
menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas, AC,
melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang
berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase
dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk
penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam
pengoperasiannya. Rangkaian SCR:
Gambar. Saklar solid-state
2. Sumber tegangan pada rangkaian berikut langsung berasal dari jala-jala PLN
220 Volt, yang langsung disambung seri dengan beban lampu dan SCR.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Selanjutnya untuk rangkaian pengendali diperlukan penyearah tegangan sistem
jembatan (bridge diode) yaitu D1 - D4. Rangkaian pengendali SCR terdiri dari
dua buah transistor yaitu Q1 dan Q2. Apabila beban yang ditanggung SCR
terlampau besar, rangkaian pengendali bekerja dan SCR berada pada kondisi
“OFF”. Besar arus maksimum yang dapat ditanggung SCR dapat ubah-ubah
dengan mengatur potensiometer atau tahanan variabel (VR).
Gambar. Rangkaian pengendali
SCR
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
4.3 Gambar Percobaan
4.3.1
Foto
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
4.3.2
Visio
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
BAB 5
Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
1. Dari percobaan diketahui, karakteristik dan prinsip kerja SCR adalah arus yang
melalui anoda A ke katoda K relative sangat kecil selama tegangan diantaranya
belum melawati VBO (Break Over Voltage). Setelah arus terlewati maka tegangan
antara Anoda ke Katoda akan turun hingga mencapai harga VH (Hold Voltage).
Dioda akan tetap menghantar selama arus yang melewatinya tidak kurang dari nilai
IH. Sebagaimana dioda silikon konvensional, SCR memiliki sambungan anoda dan
katoda; kontrol diterapkan dengan menggunakan sebuah terminal gerbang.
Perangkat tersebut dipicu ke dalam kondisi menghantar (kondisi ‘hidup’) dengan
jalan memberikan pulsa arus kepada terminal ini. Pemicu SCR yang efektif
membutuhkan suatu pulsa pemicu gerbang yang memiliki waktu kenaikan (rise
time) yang cepat yag diperoleh dari sumber dengan resistansi rendah. Pemicu dapat
menjadi kacau apabila arus gerbang tidak mencukupi atau ketika arus gerbang
berubah secara lambat.
2. Penggunaan SCR sebagai switching yaitu SCR yang dihubungkan dengan
menggunakan 2 saklar yang masing – masing kutub positif saklar dihubungkan ke
gate SCR sehingga apabila salah satu saklar dimatikan, lampu LED akan tetap
menyala karena masih ada arus yang mengalir ke gate melalui saklar yang lain.
Oleh karena itu, SCR dapat digunakan sebagai switching seperti halnya transistor.
3. Aplikasi dari SCR, SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak
dapat memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan
untuk mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC,
pemanas, AC, melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan
tegangan yang berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak" dari motor
induksi 3 fase dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan
untuk penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam
pengoperasiannya.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
5.2 Saran
1. Sebaiknya praktikan selanjutnya mengetahui karakteristik SCR
2. Sebaiknya praktikan selanjutnya memahami prosedur percobaan
3. Sebaiknya praktikan selanjutnya memahami rangkaian percobaan
DAFTAR PUSTAKA
Prensky, S. 1982. Electronic Instrumentation. America: Prentice-Hall, Inc.
Page: 89
Malvino, A. P. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jilid I. Jakarta: Erlangga
Halaman 504-506
Petruzella, F. D. 2005. Elektronik Industri. Yogyakarta: ANDI
Halaman 263-265
Theraja, B. L. 2000. Electrical Technology. New Delhi: S.Chand and Company LTD.
Pages 1069-1070
Medan, 25 Maret
2014
Asisten,
Praktikan,
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
(Lurani Br. Sitorus)
(Marta Masniary
Nainggolan)
TUGAS PERSIAPAN
NAMA
: Marta Masniary Nainggolan
NIM
: 120801034
KELOMPOK
: VI/B
JUDUL PERC.
: Karakteristik dan Aplikasi Thyristor
ASISTEN
: Lurani Br. Sitorus
1. Jelaskan prinsip kerja SCR
Jawab:
Dalam kondisi normal antara Anoda dan Katoda tidak menghantar seperti dioda
biasa. Anoda dan Katoda akan terhubung setelah pada Gate diberi trigger minimal
sebesar 0,6 Volt lebih positif dari Katoda. SCR akan tetap menghantar walaupun
trigger pada Gate telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi tidak menghantar
setelah masukan tegangan pada Anoda dilepas. Contoh rangkaian:
2. Mengapa menggunakan SCR tidak GCR?
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Jawab:
Kita menggunakan silicon controlled rectifier bukan Germanium Controlled
Rectifier dikarenakan bahan yang lebih banyak dipakaiadalah silicon dan dengan
menggunakan silicon rangkaiannya akan lebih stabil.
3. Karakteristik SCR
Jawab:
SCR kepanjangan dari Silicon Controlled Rectifier. SCR berfungsi sebagai saklar
arus searah. 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 sebagai berikut:
Gambar Struktur SCR
SCR mempunyai 3 kaki yaitu Anoda (A), Katoda(K) dan Gate (G). Dalam kondisi
normal antara Anoda dan Katoda tidak menghantar seperti dioda biasa. Anoda dan
Katoda akan terhubung setelah pada Gate diberi trigger minimal sebesar 0.6 Volt
lebih positif dari Katoda. SCR akan tetap menghantar walaupun trigger pada Gate
telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi tidak menghantar setelah Masukan
tegangan pada Anoda dilepas.
4. Pembagian thyristor dan strukturnya
Jawab:
Thyristor berasal dari bahasa Yunani yang berarti ‘pintu’. Sifat dan cara kerja
komponen ini memang mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk
melewatkan arus listrik. Thyristor merupakan salah satu tipe devais semikonduktor
daya yang paling penting dan telah banyak digunakan secara ekstensif pada
rangkaian daya . Thyristor biasanya digunakan sebagai saklar/bistabil, beroperasi
antara keadaan non konduksi ke konduksi. Pada banyak aplikasi, thyristor dapat
diasumsikan sebagai saklar ideal akan tetapi dalam prakteknya thyristor memiliki
batasan karakteristik tertentu. Beberapa komponen yang termasuk thyristor antara
lain PUT (Programmable Uni-junction Transistor), UJT (Uni-Junction Transistor ),
GTO (Gate Turn Off Thyristor), SCR (Silicon Controlled Rectifier), LASCR (Light
Activated Silicon Controlled Rectifier), RCT (Reverse Conduction Thyristor), SITH
(Static Induction Thyristor), MOS-Controlled Thyristor (MCT).
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
Gambar Thyristor
Struktur Thyristor: Ciri 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) daripada sebagai penguat arus atau
tegangan seperti halnya transistor.
Gambar Struktur Thyristor
Struktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada
Gambar di atas. Sebuah thyristor dapat bekerja dan dapat disimulasikan terdiri dari
sebuah resistor R on, Sebuah induktor Lon, sebuah sumber tegangan DC V yang
terhubung seri dengan Switch (SW). SW dikontrol oleh signal Logic yang yang
bergantung pada tegangan Vak, arus Iak dan signal Gate (G).
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
RESPONSI
NAMA
: Marta Masniary Nainggolan
NIM
: 120801034
KELOMPOK
: VI/B
JUDUL PERC.
: Karakteristik dan Aplikasi Thyristor
ASISTEN
: Lurani Br. Sitorus
(Nilai: 89 )
Soal:
1. Struktur SCR
2. Karakteristik SCR
3. Aplikasi SCR
4. Prinsip Kerja SCR
5. Pembagian thyristor
Jawab:
1. Struktur SCR:
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
Ini tidak lain adalah dua buah transistor PNP dan NPN yang tersambung pada masingmasing kolektor dan base. Jika divisualisasikan sebagai transistor Q1 dan Q2, maka
struktur thyristor ini dapat diperlihatkan seperti pada gambar berikut:
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II
2. 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 besar dari arus yang penahan (IH). Satusatunya 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 gate-nya 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.
3. Aplikasi SCR: SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat
memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk
mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas,
AC, melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang
berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase dan
pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk penyerapan
berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam pengoperasiannya.
4. Prinsip kerja SCR adalah dalam kondisi normal antara anoda dan katoda tidak
menghantar seperti dioda biasa. anoda dan katoda akan terhubung setelah pada Gate
diberi trigger minimal sebesar 0,6 Volt lebih positif dari katoda. SCR akan tetap
menghantar walaupun trigger pada gate telah dilepas. SCR akan kembali ke kondisi
tidak menghantar setelah masukan tegangan pada Anoda dilepas.
5. Pembagian thyristor yaitu SCR, DIAC, dan TRIAC. SCR merupakan gabungan dua
transistor, DIAC merupakan gabungan dua dioda, dan TRIAC merupakan gabungan
dua SCR.