Halo teman-teman! Pernah mendengar istilah SCR Thyristor? Jika kamu tertarik dengan dunia elektronika atau mungkin sedang belajar tentang komponen-komponen elektronik, artikel ini pas banget buat kamu.
Pernahkah kamu membayangkan bagaimana perangkat elektronik bisa mengatur arus listrik dengan begitu presisi? Salah satu komponen penting yang berperan dalam hal ini adalah SCR Thyristor.
Mungkin terdengar asing, tapi perangkat ini sebenarnya ada di banyak peralatan yang kita gunakan sehari-hari. Nah, di artikel ini, kita akan mengupas tuntas tentang SCR Thyristor, mulai dari pengertian dasar, fungsi, cara kerja, hingga aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Yuk, simak!
Apa Itu SCR Thyristor?
SCR adalah singkatan dari Silicon Controlled Rectifier, yang dalam bahasa Indonesia bisa disebut sebagai Penyearah Terkendali Silikon. Sementara itu, Thyristor adalah keluarga komponen semikonduktor yang memiliki karakteristik saklar elektronik.
Jadi, SCR Thyristor adalah komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat dikendalikan. SCR Thyristor bekerja dengan cara yang lebih canggih, yaitu dengan mengendalikan aliran arus listrik berdasarkan sinyal pemicu.
Bayangkan sebuah pintu air di bendungan. Pintu air ini bisa dibuka untuk mengalirkan air, dan ditutup untuk menahannya. SCR Thyristor mirip seperti pintu air ini, di mana ia bisa “membuka” dan “menutup” aliran arus listrik. Bedanya, yang mengendalikan “pintu air” ini bukan tenaga manusia, melainkan sinyal listrik.
Bagaimana Cara Kerja SCR Thyristor?
Untuk memahami cara kerja SCR Thyristor, kita perlu mengenal struktur dan prinsip kerjanya. SCR terdiri dari empat lapisan semikonduktor yang membentuk tiga sambungan PN: PNPN. Komponen ini memiliki tiga terminal, yaitu Anoda, Katoda, dan Gate.
- Anoda (A): Terminal positif dimana arus masuk.
- Katoda (K): Terminal negatif dimana arus keluar.
- Gate (G): Terminal kontrol yang digunakan untuk memicu SCR.
Saat tegangan positif diberikan ke Anoda dan negatif ke Katoda, SCR tetap dalam kondisi off (tidak menghantarkan arus) hingga sinyal pemicu diberikan ke Gate. Setelah sinyal diberikan, SCR berubah menjadi on (menghantarkan arus) dan tetap dalam kondisi tersebut meskipun sinyal di Gate dihentikan. Untuk mematikan SCR, arus antara Anoda dan Katoda harus dikurangi di bawah nilai tertentu, biasanya dengan memutus rangkaian atau menggunakan metode komutasi.
Proses kerjanya bisa dianalogikan seperti ini, misal kita punya keran air yang terkunci. Kita tidak bisa membuka keran tersebut kecuali kita punya kuncinya. Gate pada SCR Thyristor adalah “kunci” tersebut. Begitu kita memberikan sinyal (kunci) ke Gate, keran (aliran arus) akan terbuka dan air (arus listrik) akan mengalir.
Setelah “keran” terbuka, bahkan setelah sinyal di Gate dihilangkan, “keran” tersebut akan tetap terbuka, sampai arus yang mengalir dari Anoda ke Katoda berhenti (misalnya karena sumber listrik dimatikan). Ini seperti keran yang rusak dan terus mengalir meskipun kamu sudah melepaskan kuncinya. Satu-satunya cara untuk menghentikan aliran air (arus listrik) adalah dengan mematikan sumber airnya (memutus aliran listrik).
Karakteristik Utama SCR Thyristor
Ada beberapa karakteristik penting yang perlu kamu ketahui tentang SCR Thyristor:
- Unidirectional: SCR Thyristor hanya mengalirkan arus listrik dalam satu arah, yaitu dari Anoda ke Katoda. Tidak seperti resistor yang bisa mengalirkan arus dua arah.
- Switching Device: SCR Thyristor berfungsi sebagai saklar, bukan sebagai penguat sinyal seperti transistor.
- Hold Current (Arus Penahan): Ini adalah arus minimum yang harus mengalir dari Anoda ke Katoda agar SCR Thyristor tetap dalam kondisi “ON” setelah sinyal Gate dihilangkan.
- Latching Current (Arus Pengunci): Nilai arus Anoda minimum yang dibutuhkan untuk memastikan SCR tetap ON setelah pulsa Gate dihilangkan. Latching Current selalu lebih besar dari Hold Current.
Aplikasi SCR Thyristor dalam Elektronika Daya
SCR Thyristor banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika daya, terutama yang melibatkan pengendalian arus dan tegangan tinggi. Berikut beberapa contoh aplikasinya:
1. Pengendali Kecepatan Motor
Dalam industri, SCR digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC. Dengan mengatur sudut penyalaan SCR, kita dapat mengontrol tegangan yang diterima motor, sehingga kecepatan putaran motor dapat diatur sesuai kebutuhan.
2. Regulator Tegangan dan Daya
SCR juga digunakan dalam regulator tegangan AC untuk mengubah tegangan input menjadi output yang diinginkan. Contohnya, pada lampu dimmer yang memungkinkan kita mengatur kecerahan lampu hanya dengan memutar knob.
3. Catu Daya Terkendali
Pada catu daya terkontrol, SCR digunakan untuk mengatur aliran arus listrik agar perangkat elektronik menerima tegangan yang stabil dan sesuai kebutuhan.
4. Rangkaian Penyearah Terkendali
Dalam sistem penyearah, SCR digunakan untuk mengubah arus AC menjadi DC dengan pengendalian lebih lanjut. Ini sangat berguna dalam aplikasi pengisian baterai dan sistem tenaga listrik lainnya.
Kelebihan SCR Thyristor
Mengapa sih kita perlu menggunakan SCR Thyristor? Berikut beberapa keuntungannya:
- Kemampuan Mengendalikan Arus Besar: SCR mampu mengendalikan arus listrik dalam kapasitas besar, cocok untuk aplikasi industri.
- Efisiensi Tinggi: Dengan sedikit kehilangan daya saat beroperasi, SCR sangat efisien dalam pengendalian daya.
- Daya Tahan: SCR memiliki konstruksi yang kokoh dan mampu beroperasi dalam kondisi lingkungan yang keras.
- Kompak dan Ekonomis: Ukurannya yang relatif kecil dan biaya produksi yang rendah membuat SCR menjadi pilihan ekonomis untuk banyak aplikasi.
Kekurangan SCR Thyristor
Meskipun memiliki banyak kelebihan, SCR Thyristor juga memiliki beberapa keterbatasan:
- Tidak Dapat Dimatikan oleh Sinyal Gate: Setelah menyala, SCR tidak bisa dimatikan melalui Gate. Ini membutuhkan rangkaian tambahan untuk memutus arus.
- Respon Cepat Terhadap Sinyal Tegangan Tinggi: SCR sensitif terhadap tegangan tinggi mendadak yang dapat menyebabkan kerusakan.
- Frekuensi Operasi Terbatas: SCR tidak ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi karena waktu pemulihan yang relatif lambat.
Perbedaan SCR dengan Komponen Semikonduktor Lainnya
Mungkin kamu bertanya-tanya, apa bedanya SCR dengan transistor atau dioda? Mari kita lihat perbedaannya:
- SCR vs Dioda: Dioda hanya memiliki dua terminal dan arus mengalir satu arah tanpa kontrol. SCR memiliki tiga terminal dan aliran arus dapat dikendalikan.
- SCR vs Transistor: Transistor dapat menguatkan sinyal dan arusnya dapat dikendalikan baik untuk menyala maupun mati melalui terminal basis (untuk BJT) atau gerbang (untuk MOSFET). SCR hanya dapat dikendalikan untuk menyala melalui Gate, dan butuh metode lain untuk dimatikan.
Tips Menggunakan SCR Thyristor
Jika kamu berencana menggunakan SCR dalam proyekmu, berikut beberapa tips yang mungkin berguna:
- Perhatikan Spesifikasi: Pastikan SCR yang dipilih sesuai dengan tegangan dan arus yang akan dikendalikan.
- Gunakan Rangkaian Proteksi: Tambahkan komponen proteksi seperti snubber circuit untuk melindungi SCR dari tegangan transien.
- Desain Rangkaian Pemicu yang Tepat: Rangkaian pemicu harus mampu memberikan pulsa yang cukup untuk menyalakan SCR tanpa menyebabkan misfire.
PETUNJUK PRAKTIKUM THYRISTOR
2.1 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 besar 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 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.
2.2 Percobaan SCR
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui Karakteristik Silicon Controlled Rectifier (SCR) pada oscilloscope, menyelidiki hubungan antara tegangan pemicuan gerbang (VGT) dengan tegangan maju SCR keadaan mati (VGT), mengukur arus minimal (IH) yang mengalir pada SCR agar tetap on.
Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sbb:
• Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian dimana sumber tegangan dan sumber arus diberikan setelah rangkaian selesai.
• kemudian sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut dimana kondisi SCR pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan SCR belum terpicu.
• Setelah diberi sumber tegangan, untuk mengaktifkan SCR dilakukan pemicuan dengan mengatur Resistor Variabel (VR) sampai lampu menyala atau arus yang mengalir pada SCR (IT) lebih besar dari arus penahan (IH).
• Apabila SCR sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya arus Gate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan juga dapat mengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan Anoda Katoda (VAK) pada Voltmeter.
• Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada SCR dengan osiloskop.
• Pada osiloskop dapat dilihat bahwa pada saat SCR terpicu maka SCR akan aktif dan Arus yang mengalir pada SCR(IT) lebih besar dari Arus penahan (IH) sehingga arus mulai menghantar dan lampu menyala. Garis putus-putus pada osiloskop artinya menandakan bahwa SCR belum aktif atau Arus yang mengalir pada SCR (IT) lebih kecil dari Arus penahan (IH).
• Pada saat Arus yang mengalir pada SCR (IT) lebih kecil dari Arus penahan (IH), maka SCR akan off (tidak aktif) kembali. karena sumber tegangan yang diberikan merupakan tegangan AC sehingga karateristik yang terlihat pada osiloskop arus mengalir bolak-balik tetapi karena ada dioda sehingga arus pada sinyal negatif menjadi terpotong.
• Berbeda halnya dengan karakteristik tegangan pada SCR, untuk mengetahui karakteristik tegangan pada SCR itu sendiri dengan osiloskop.
• Pada saat SCR belum aktif atau arus belum mengalir maka tegangan pada SCR sama besarnya dengan tegangan masukan yaitu tegangan arus bolak-balik. karakteristik ini dapat dilihat pada osiloskop dimana pada osiloskop terlihat bahwa mula-mula tegangannya bolak-balik sama seperti tegangan masukan. Tetapi setelah tegangan Anodanya sama atau melebihi tegangan breakover maka SCR aktif sehingga tegangan breakover maju pada SCR akan mengalami penurunan. Karakteristik ini dapat dilihat pada garis putus-putus pada osiloskop dimana pada saat itu SCR aktif atau arus mulai menghantar.
• Untuk melihat karateristik arus fungsi tegangan atau karakteristik lissayous antara arus yang mengalir pada SCR dengan tegangan pada SCR itu sendiri dimana tegangan mula-mula pada SCR sama dengan tegangan masukan setelah tegangan anodanya sama dengan tegangan breakover maka SCR terpicu atau aktif sehingga ada arus yang mengalir pada SCR.
2.3 Karakteristik TRIAC
TRIAC tersusun dari lima buah lapis semikonduktor yang banyak digunakan pada pensaklaran elektronik. TRIAC biasa juga disebut thyristor bi directional. TRIAC merupakan dua buah SCR yang dihubungkan secara paralel berkebalikan dengan terminal gate bersama.
Berbeda dengan SCR yang hanya melewatkan tegangan dengan polaritas positif saja, tetapi TRIAC dapat dipicu dengan tegangan polaritas positif dan negatif, serta dapat dihidupkan dengan menggunakan tegangan bolak-balik pada Gate. TRIAC banyak digunakan pada rangkaian pengedali dan pensaklaran.
TRIAC hanya akan aktif ketika polaritas pada Anoda lebih positif dibandingkan Katodanya dan gate-nya diberi polaritas positif, begitu juga sebaliknya. Setelah terkonduksi, sebuah TRIAC akan tetap bekerja selama arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH) walaupun arus gate dihilangkan. Satu-satunya cara untuk membuka (meng-off-kan) TRIAC adalah dengan mengurangi arus IT di bawah arus IH.
2.4 Percobaan TRIAC
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui karakteristik TRIAC pada oscilloscope, menyelidiki hubungan antara tegangan pemicuan gerbang (VGT) dengan tegangan maju TRIAC keadaan mati (VD), dan menyelidiki arus dan tegangan pemicu TRIAC bila diberi pemicu dengan polaritas tegangan yang berbeda.
Dari tujuan percobaan diatas, maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sbb:
• Langkah pertama yaitu merangkai rangkaian dimana sumber tegangan dan sumber arus diberikan setelah selesai.
• Perbedaan antara SCR dan TRIAC dapat dilihat juga pada Rangkaiannya yaitu pada rangkaian TRIAC tidak terdapat dioda hal ini disebabkan karena TRIAC dapat bekerja atau dipicu dengan tegangan positif dan negatif.
• Setelah rangkaian selesai di rangkai, kemudian sumber tegangan di berikan pada rangkaian tersebut dimana kondisi TRIAC pada saat itu belum aktif, hal ini disebabkan TRIAC belum terpicu.
• Apabila sumber tegangan sudah diberikan, maka untuk mengaktifkan TRIAC dilakukan pemicuan dengan mengatur Resistor Variabel (VR) sampai lampu menyala atau arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih besar dari arus penahan (IH).
• Untuk pemicuan TRIAC dengan tegangan positif, polaritas anoda harus lebih positif dibandingkan katodanya sedangkan untuk pemicuan dengan tegangan negative maka polaritas katodanya harus lebih positif dibandingkan anodanya.
• Apabila TRIAC sudah aktif maka kita dapat mengetahui besarnya arus Gate (IG), arus penahan (IH) dengan melihat pada Ampermeter dan juga dapat mengetahui besarnya tegangan Gate (VGT), tegangan Anoda Katoda (VAK) pada Voltmeter
• Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIAC dengan osiloskop.
• Selain mengetahui besarnya arus dan tegangan melalui Ampermeter dan Voltmeter, untuk mengetahui karakteristik dari arus yang mengalir pada TRIAC dengan osiloskop.
• Pada osiloskop dapat dilihat bahwa pada saat TRIAC terpicu maka TRIAC akan aktif dan Arus yang mengalir pada TRIAC(IT) lebih besar dari Arus penahan (IH) sehingga arus mulai menghantar dan lampu menyala. Garis putus-putus pada osiloskop artinya menandakan bahwa TRIAC belum aktif atau Arus yang mengalir pada TRIAC (IT) lebih kecil dari Arus penahan (IH).
• Pada osiloskop dapat juga dilihat bahwa arus yang mengalir pada TRIAC merupakan arus bolak-balik hal ini menunjukan karakteristik TRIAC dimana TRIAC dapat bekerja pada polaritas positif dan polaritas negative.
• Berbeda halnya dengan karakteristik tegangan pada TRIAC, untuk mengetahui karakteristik tegangan pada TRIAC itu sendiri dengan osiloskop.
• Karateristik tegangan TRIAC pada osiloskop terlihat bahwa pada saat TRIAC belum aktif atau arus belum mengalir maka tegangan pada TRIAC sama besarnya dengan tegangan masukan yaitu tegangan arus bolak-balik. Tetapi setelah tegangan Anodanya lebih positif dibandingkan katodanya untuk pemicuan positif maka TRIAC aktif atau bekerja. sedangkan untuk pemicuan negative, tegangan katodanya lebih positif dibandingkan anodanya maka TRIAC juga aktif. Karakteristik ini dapat dilihat pada garis putus-putus dalam osiloskop dimana pada saat itu TRIAC aktif atau arus mulai menghantar.
• Untuk melihat karateristik arus fungsi tegangan atau karakteristik lissayous antara arus yang mengalir pada TRIAC dengan tegangan pada TRIAC itu sendiri, dimana tegangan mula-mula pada SCR sama dengan tegangan masukan setelah tegangan anodanya lebih positif dibandingkan katodanya untuk pemicuan positif dan tegangan katodanya lebih positif dibandingkan dengan anodanya untuk pemicuan negative maka TRIAC terpicu atau aktif sehingga ada arus yang mengalir pada TRIAC.