Tristör veya diğer adıyla SCR nedir?

[wpfp-link]
Bu konumuzda tristör veya diğer adıyla SCR (Silicon controlled rectifier ) hakkında bazı bilgiler vereceğiz. Tristörün yapısı, uygulama alanları gibi konular hakkında bilgiler paylaşacağız.

Tristör nedir?

Tristör elektronikte çok kullanılan devre elemanlarından biridir. Özellikle güç elektroniğinde yaygın bir şekilde kullanılır. Güclü devrelerde anahtarlama elemanı olarak kullanıldığı gibi bazı uygulamalarda düşük güçlü devrelerde de kullanılır.

SCR kelimesi tristör yerine kullanılır. Fakat  üreticisi General Electric marka ismi olarak thyristor ismini kullandığı için bu isim daha yaygındır.

Tristörün icadı:

Tristör fikri ilk olarak 1950 yılında Shockley tarafından ortaya atıldı. O p-n tabakasından oluşan bipolar transistör olarak düşünmüştü. Tristörün çalışma mekanizması üzerine 1952 yılında Eber analizlerde bulundu.  1956 yılında Moll tristörün anahtarlama mekanızmasını keşfetti. 1960 lı yıllarda ilk tristörler kullanılmaya başlandı. Özellikle güçlü devrelerin anahtarlamasında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Tristör Uygulamaları:

Tristörün en yaygın kullanım alanları aşağıda listelenmiştir:

• AC güç kontrolü (lamba, motors,vs).
• Güç kaynaklarının aşırı gerilimlerden korunmasında.
• AC güç anahtarlamasında.
• Faz açısı kontrolörerinde (phase angle triggered controller).
• Fotoğraf çekilirken çakan ışıklarda.

Tristörün güçlü devreleri anahtarlayabilmesi ve ters gerilimlere karşı koyabilmesi onu ideal bir anahtarlama elemanı yapıyor.

Tristör Temelleri

Tristör olağanüstü karakteristiklere sahip bir malzemedir. Üç girişi vardır. Anot, katot ve gate. Anot ile katot arasında akım akışı gate vasıtasıyla kontrol edilir.

Aşağıda tristörün sembolü görülmektedir. Tristör tek yönlü bir devre elemanıdır. Bu yüzden AC de kullanılırken yarım saykıl üzerinden değerlendirilir. Uygulamada tristör başlangıçta iletimde olmayacaktır. Tristörün çalışması için gate ucunun tetiklenmesi gerekir. Bir kere tetiklendiğinde anot ile katot arasındaki akım akışı başlar. Bu akış tristörün doğrultmaç özelliğinin bir sonucu olarak yarım saykılın sonunda biter ve diğer saykılda tekrar tetiklenmesi gerekir.

Tristör sembolü:

Tristör sembolü bir diyodun geyt ucu ile kontrol edilmesini andıran bir şekle sahiptir.

Tristör Sembolü

 

 Tristör Çeşitleri:

Tristörün çok çeşidi vardır. Hepsinin farklı kullanım alanları , farklı özellikleri vardır.

• Reverse conducting thyristor, RCT(ters ileten tristör):

Normalde tristörler ters sinyali bloke ederler. Bu tristör ise ters sinyali iletme özelliğine sahiptir. Bu tristörler frekans dönüştürücülerde, inverterlerde kullanılır.

• Gate Assisted Turn-Off Thyristor, GATT:   Bu tristör hızlı kapama yapılması istenen uygulamalarda kullanılır. Anot katot arasındaki gerilimi bastırmak için gate e ters sinyal uygulanır.

• Gate Turn-Off Thyristor, GTO:   Bu tristör kapama anahtarı olarak da adlandırılır. Basit bir şekilde gate ucuna negatif gerilim vermek tristörü durdurmak için yeterlidir.

• Asymmetric Thyristor:Asimetrik tristör ters gerilim görülmeyen, doğrultucu özelliğine ihtiyaç olmayan devrelerde kullanılır.

Tristörün yapısı:

Tristör, transistörlerde olduğu gibi 3 tabaka değil, 4 tabakaya sahiptir. Tristör yapısı sağlam, düşük maliyeli bir elemandır.

The thyristor structure is consists of four layers rather than the basic three layers used for a standard transistor.

Tristör p-n-p-n yapısı içerir. En dıştaki tabakalardan p olanı anot, n olanı ise katot olarak adlandırılır. Geyt adı verilen kontrol ucu ise katota yakın olan p tabakadadır.

Tristörün yapısı

Tirstörün 3 adet birleşim noktası vardır. Bunlardan birisi diyot, 2 tanesi ise transistör gibidir. Bu birleşim noktaları (junction) J1, J2 ve J3 olarak adlandırılır. Anota yakın olan jonksiyon J1 olarak adlandırılır.

Tristör yapısındaki materyaller:

Tristör üretilirken en çok slikon kulanılır. Silikon yüksek akım ve gerilimlerde iyi bir ısıl iletkenliği olan bir malzemedir. Bunun yanında silikon işlemek artık iyi bilinen ve ucuza maledilebilen bir işlemdir.

Silikon yerine yüksek frekans, yüksek sıcaklık gibi nicelikelre dayanabilen Slicon Carbide (SiC), galyum nitrit, galyum arsenid gibi malzemeler de kullanılır.

 Tristör Üretimi:

Tristörün yapısı aşağıdaki gibidir: