یکسوساز کنترل شده سیلیکونی چیست؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، یک یکسوساز کنترل شده سیلیکونی (SCR) یا به عبارت دیگر یکسوساز کنترل شده با نیمه هادی، یک قطعه‌ی الکترونیکی حالت جامد چهارلایه است که به منظور کنترل جریان طراحی می‌شود. این نام در واقع نام تجاری‌ای است که شرکت جنرال الکتریک بر روی نوعی تریستور گذاشته است.

SCR‌ها به طور عمده در دستگا‌های الکتریکی استفاده می‌شوند که نیازمند کنترل ولتاژ و توان بالا هستند. به همین دلیل، این قطعات برای استفاده در کاربرد‌های توان بالای AC نظیر توابع کنترل موتور، بسیار مناسب هستند.

یک SCR زمانی شروع به کار می‌کند که به ترمینال گیت آن سیگنالی اعمال شود، درست مانند نحوه کارکرد یک دیود. این قطعه چهار لایه نیمه‌هادی دارد که ترکیبات آن‌ها، دو نوع SCR متفاوت ایجاد می‌کند؛ NPNP‌ها و PNPN‌ها. هم‌چنین میان این چهار لایه، سه پیوند بوجود می‌آید که آن‌ها را J۱، J۲ و J۳ می‌نامیم. ترمینال‌های این قطعه نیز آند، کاتد و گیت هستند.

نماد SCR

نماد SCR به شکل زیر است:



ترمینال آند به نیمه‌هادی نوع P.، ترمینال کاتد به نیمه‌هادی نوع N. و گیت به نیمه‌هادی نوع P. متصل می‌شوند.



در یک SCR نیمه هادی مورد استفاده سیلیکونی است که میزان دوپ مورد نیاز به آن تزریق شده است. میزان نیاز به آلایش بسته به کاربردی است که قرار است داشته باشد.

مد‌های کاری SCR

حالت OFF۱ (مود بلاک مستقیم):

در این حالت، آند به ولتاژ مثبت، گیت به یک ولتاژ صفر (قطع) و کاتد نیز به ولتاژ منفی متصل هستند. به این ترتیب پیوند‌های J۱ و J۳ در بایاس مستقیم قرار می‌گیرند و پیوند J۲ در بایاس معکوس. با رسیدن J۲ به سطح ولتاژی معین، این پیوند دچار شکست بهمنی شده و شروع به هدایت جریان می‌کند. برای مقادیر ولتاژ زیر این سطح، اندازه مقاومت پیوند J۱ به قدری زیاد است که گفته می‌شود SCR در مود OFF است.

حالت ON (مود هدایت):

SCR زمانی به این مود کاری می‌رود که یا اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد بیشتر از سطح ولتاژ شکست شود و یا این‌که به گیت سیگنال مثبتی اعمال شود. در این حالت، SCR فورا شروع به هدایت می‌کند و دیگر نیازی نیست که ولتاژ گیت هم‌چنان در همان سطح ولتاژ ON باقی بماند. به این ترتیب برای خاموش شدن کافی است؛

جریان گذرنده از آن را به حداقل مقدار ممکن برسانیم. به این جریان، جریان نگه‌دارنده گفته می‌شود.

یک ترانزیستور در عرض پیوند آن قرار دهیم.

حالت بلاک معکوس:

این وضعیت، افت ولتاژ حالت بایاس مستقیم را جبران می‌کند. به این دلیل که یک ناحیه با دوپ رقیق در P۱ نیاز است. اهمیت این موضوع در این نکته است که رنج ولتاژ‌های بلاک مستقیم و معکوس تقریبا یکسان است.

منبع:melec