Tirixto là gì? Kí hiệu, cấu tạo tirixto

Hướng dẫn tìm hiểu Tirixto là gì? Kí hiệu, cấu tạo tirixto đầy đủ, chi tiết nhất, bám sát nội dung SGK Công nghệ 12, giúp các em ôn tập tốt hơn.

1. Tirixto là gì?

- Tirixto (Thyristor) hay Chỉnh lưu silic có điều khiển là phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn, ví dụ như P-N-P-N, tạo ra ba lớp tiếp giáp P-N: J1,J2,J3. Thyristor có ba cực hoạt động là anode (A), cathode (K) và cực điều khiển (G) như được biểu diễn trong hình vẽ. Nó được dùng cho chỉnh lưu dòng điện có điều khiển.

- Kí hiệu

2. Cấu tạo tirixto

Tirixto là linh kiện bán dẫn có 3 lớp tiếp giáp P-N, có vỏ bọc bằng nhựa hoặc kim loại, có 3 dây dẫn ra là ba điện cực: anốt (A); catốt (K) và cực điều khiển (G) .

3. Nguyên lý hoạt động

- Trường hợp cực G để hở hay V_G = OV

Khi cực G và V_G  = OV có nghĩa là transistor T₁ không có phân cực ở cực B nên T₁ ngưng dẫn. Khi T₁ ngưng dẫn I_B1 = 0, I_C1 = 0 và T₂ cũng ngưng dẫn. Như vậy trường hợp này tirixto không dẫn điện được, dòng điện qua tirixto là I_A = 0 và V_AK ≈ V_CC.

Tuy nhiên, khi tăng điện áp nguồn V_CC lên mức đủ lớn là điện áp V_AK tăng theo đến điện thế ngập V_BO (Beak over) thì điện áp V_AK giảm xuống như diode và dòng điện I_A tăng nhanh. Lúc này Tirixto chuyển sang trạng thái dẫn điện, dòng điện ứng với lúc điện áp V_AK giảm nhanh gọi là dòng điện duy trì I_H (Holding). Sau đó đặc tính của Tirixto giống như một diode nắn điện.

Trường hợp đóng khóa K: V_G = V_DC – I_GR_G, lúc này tirixto dễ chuyển sang trạng thai dẫn điện. Lúc này transistor T₁ được phân cực ở cực B₁ nên dòng điện I_G chính là I_B1  làm T₁ dẫn điện, cho ra I_C1 chính là dòng điện I_B2 nên lúc đó I₂ dẫn điện, cho ra dòng điện I_C2 lại cung cấp ngược lại cho T₁ và I_C2 = I_B1.

Nhờ đó mà tirixto sẽ tự duy trì trạng thái dẫn  mà không cần có dòng I_G liên tục.

I_C1 = I_B2    ; I_C2 = I_B1

Theo nguyên lý này dòng điện qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn dần và hai transistor chạy ở trạng thái bão hòa. Khi đó điện áp V_AK giảm rất nhỏ (≈ 0,7V) và dòng điện qua Tirixto là:

Thực nghiệm cho thấy khi dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì áp ngập càng nhỏ tức Tirixto càng dễ dẫn điện.

- Trường hợp phân cực ngược tirixto.

Phân cực ngược Tirixto là nối A vào cực âm, K vào cực dương của nguồn VCC. Trường hợp này giống như diode bị phân cự ngược. Tirixto sẽ không dẫn điện mà chỉ có dòng rỉ rất nhỏ đi qua. Khi tăng điện áp ngược lên đủ lớn thì tirixto sẽ bị đánh thủng và dòng điện qua theo chiều ngược. Điện áp ngược đủ để đánh thủng tirixto là VBR. Thông thường trị số VBR và VBO  bằng nhau và ngược dấu.

4. Ứng dụng của tirixto

Các thiết bị tirixto đầu tiên được sản xuất cho mục đích thương mại vào năm 1956. Một thiết bị thyristor nhỏ có thể kiểm soát một lượng lớn điện áp và năng lượng. Vì thế nó được ứng dụng trong điều chỉnh ánh sáng, điều khiển công suất điện và điều khiển tốc độ của động cơ điện. Trước đây, thyristor được dùng cho đảo ngược dòng điện để tắt thiết bị. Trên thực tế, nó có dòng điện trực tiếp nên rất khó sử dụng cho thiết bị. Nhưng bây giờ, bằng cách sử dụng tín hiệu cổng điều khiển có thể bật và tắt các thiết bị mới, có thể sử dụng tirixto để bật và tắt hoàn toàn. Vì vậy, thyristor được sử dụng làm công tắc chứ không thích hợp làm bộ khuếch đại analog.

5. Ưu điểm và khuyết điểm của tirixto

- Một số ưu điểm của tirixto hay bộ chỉnh lưu điều khiển silic (SCR): 

+ Có thể xử lý điện áp, dòng điện và công suất lớn.

+ Có thể được bảo vệ bằng cầu chì.

+ Rất dễ bật.

+ Mạch kích hoạt cho bộ chỉnh lưu được điều khiển bằng silicon (SCR) rất đơn giản.

+ Rất đơn giản để kiểm soát.

+ Chi phí thấp.

+ Nó có thể điều khiển nguồn xoay chiều.

- Một số nhược điểm của tirixto hay bộ chỉnh lưu điều khiển silic (SCR)

+ Bộ chỉnh lưu khiển silic (SCR) là thiết bị một chiều, vì vậy nó chỉ có thể điều khiển công suất bằng nguồn một chiều trong nửa chu kỳ dương của nguồn xoay chiều. Do đó chỉ có nguồn một chiều được điều khiển bằng tirixto.

+ Trong mạch xoay chiều, nó cần phải được bật trên mỗi chu kỳ.

+ Không thể sử dụng ở tần số cao.

+ Dòng điện ở cổng (gate) không thể âm.

6. Các loại tirixto thông dụng trên thị trường

+ Tirixto điều khiển silic hoặc SCR.

+ Tirixto cổng tắt hoặc GTO.

+ Tirixto cực phát tắt hoặc ETOs.

+ Tirixto dẫn điện ngược hoặc RCT.

+ Tirixto Triode hai chiều hoặc TRIAC.

+ Tirixto MOS tắt hoặc MTO.

+ Tirixto điều khiển pha hai chiều hoặc BCT.