T H Y R I S T O R

Pendahuluan

            Thyristor adalah sebuah alat yang terdiri dari 4 lapisan semikonduktor yang menggunakan umpan balik dalam (internal feedback) untuk mendapatkan perilaku penahanan (latching). Thyristor umumnya digunakan sebagai switch. Penggunaan  utamanya adalah pada pengendalian arus beban yang besar pada motor, pemanas, instalasi penerangan dan sejenisnya.

            Operasi kerja thyristor dapat dijelaskan dengan menggunakan model penahan ideal seperti ditunjukkan pada gambar 4.1. Transistor Q₁ adalah PNP dan transistor Q₂ adalah NPN. Kolektor dari transistor Q₁ menjalankan basis transistor Q₂ dan kolektor transistor Q₂ menjalankan basis transistor Q₁.

            Dengan susunan seperti ini akan diperoleh umpan balik positif yang dinamakan sebagai regenerasi. Artinya apabila arus basis Q₂ naik, maka arus kolektor Q₂ juga naik. Kenaikan arus kolektor Q₂ ini mengakibatkan kenaikan pada arus basis Q₁, sehingga arus kolektor Q₁ juga ikut naik, yang mengakibatkan arus basis Q₂ akan semakin besar. Kenaikan arus yang terus menerus ini akan terus berlangsung sampai kedua transistor menjadi jenuh. Pada keadaan ini penahan akan berlaku sebagai switch yang tertutup.

Gambar 4.1. Rangkaian penahan ideal

            Sebaliknya apabila ada sesuatu yang menyebabkan arus basis Q₂ turun, maka arus kolektor Q₂ juga turun, sehingga arus basis Q₁ turun dan menyebabkan arus kolektor Q₁ turun. Penurunan arus kolektor Q₁ akan menyebabkan arus basis Q₂ semakin kecil. Proses ini akan terus berlangsung sampai kedua transistor menjadi putus. Pada kondisi ini penahan berlaku sebagai switch yang terbuka.

            Cara untuk menghidupkan rangkaian penahan adalah dengan :

1. Melakukan pemicuan positif pada salah satu basis
2. Dengan melakukan penyalaan (menerapkan tegangan yang besar untuk membuat salah satu dioda kolektornya dadal)

Sedangkan untuk mematikan rangkaian penahan, dapat dilakukan dengan cara :

1. Melakukan pemicuan negative pada salah satu basis
2. Menurunkan tegangan (mengecilkan arus)

            Sebuah penahan akan tetap berada pada salah satu dari dua keadaan tersebut (tertutup atau terbuka), sampai ada sesuatu yang menyebabkan arusnya turun atau naik.

            Dengan demikian pada komponen thyristor terdapat tiga keadaan yaitu :

1. Reverse blocking mode; yaitu tegangan diterapkan pada arah yang membuat dioda memblok arus

2. Forward blocking mode; yaitu tegangan diterapkan pada arah yang menyebabkan dioda menghantar, tetapi thyristor belum terpicu untuk menghantar.
3. Forward conducting mode; yaitu thyristor dalam keadaan menghantar dan akan tetap menghantar sampai arus maju lebih rendah daripada arus genggam.

Hasil Pembelajaran

Setelah mempelajari bahasan ini dan mengerjakan soal-soal latihan yang ada saudara dapat :

1. Menjelaskan penggunaan thyristor dalam rangkaian elektronika.
2. Menggambarkan simbol dan menjelaskan operasi kerja dari berbagai jenis thyristor.

Kriteria Penilaian

Keberhasilan saudara dalam memahami bab ini diukur dengan kriteria penilaian berikut :

1. Menjelaskan operasi kerja dari dioda empat lapis
2. Menyebutkan dan menjelaskan cara yang umum digunakan untuk membuat dioda empat lapis ON dan OFF
3. Menjelaskan konstruksi SCR dan cara yang digunakan untuk memicu SCR
4. Menjelaskan aplikasi SCR dalam rangkaian
5. Menjelaskan persamaan dan perbedaan antara DIAC dengan TRIAC
6. Menjelaskan aplikasi dari DIAC dan TRIAC
7. Menjelaskan rangkaian yang sering digunakan untuk mengendalikan pemicuan TRIAC
8. Menjelaskan konstruksi dan operasi dari UJT dan PUT dan aplikasinya

Sumber Pustaka

1. Albert Paul Malvino, M. Barmawi, M.O. Tjia, 1986, Prinsip-Prinsip Elektronika, jilid 2, edisi ketiga, Erlangga, Jakarta.
2. Nigel P. Cook, 2005, Introductory DC/AC Electronics, sixth edition, Pearson Prentice Hall, New Jersey, USA.
3. Michael Tooley, Irzam Harmein, 2003, Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi, edisi kedua, Erlangga, Jakarta.

4.      Motorola Bipolar Power Transistor and Thyristor Data, Vol. 2, Motorola Semiconductor Products Inc. Phoenix, Arizona USA.

5. Robert T. Paynter, 2006, Introductory Electronic Devices and Circuits Conventional Current Flow, seventh edition, Prenhall Inc. New Jersey, USA
6. www.alldatasheet.com

7.      www.electroniclab.com

4.1. Dioda Empat Lapis (Four Layer Diode)

            Jenis thyristor yang pertama adalah dioda 4 lapis (four layer diode). Gambar 4.2.(a) menunjukkan struktur dioda empat lapis (biasa juga disebut dioda Shockley). Nama lain dari komponen ini adalah SUS (Silicon Unilateral Switch). Komponen ini digolongkan sebagai dioda karena hanya memiliki dua terminal luar. Karena tidak memiliki masukan pemicu, maka cara untuk menghidupkan dioda 4 lapis adalah dengan penyalaan yaitu dengan cara memberikan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan penyalaannya (biasa disebut tegangan break over V_BO). Cara untuk membukanya adalah dengan mengecilkan arus yang melaluinya. Untuk membuka dioda 4 lapis arus tidak perlu diturunkan sampai nol. Transistor-transistor pada dioda 4 lapis akan keluar dari keadaan jenuh pada saat arusnya diturunkan sampai pada sebuah nilai yang disebut sebagai arus genggam (holding current). Simbol skematik dioda 4 lapis ditunjukkan pada gambar 4.2.(b). Pada saat menutup (menyala) tegangan melintas dioda 4 lapis adalah sekitar 1 volt.

Gambar 4.3. Grafik I-V untuk Dioda 4 lapis

Contoh 1 :

Dioda 1N 5158 memiliki tegangan penyalaan V_BO = 10V, I_H = 10 mA dan V_H = 1V.

a.      Bila dioda sedang tidak menghantar (OFF) dan tegangan masuk dinaikkan sampai 5V, berapakah arus dioda ? Apabila tegangan masuknya dinaikkan menjadi 15V, menjadi berapakah arus dioda ?

b.      Bila dalam keadaan ON mau di-OFF-kan, berapakah nilai tegangan sumber yang dapat mematikan dioda 4 lapis tersebut ?

Gambar 4.4. Contoh rangkaian dioda 4 lapis

Penyelesaian :

a. Karena dioda mula-mula tidak bekerja, maka cara untuk menyalakannya adalah dengan melewati batas tegangan penyalaannya. Tegangan masuk yang naik sampai 5V tidak akan berpengaruh pada dioda, karena belum melewati tegangan penyalaannya dan dioda masih tetap terbuka (OFF). Bila tegangan masuknya dinaikkan menjadi 15V, maka dioda akan ON karena telah melewati tegangan penyalaannya. Karena tegangan melintas dioda adalah sebesar 1V, maka arus dioda adalah

b.  Untuk mematikan (membuka) dioda 4 lapis, kita harus menurunkan arusnya sampai di bawah arus genggam (10mA). Hal ini sama dengan menurunkan tegangan sumber sampai lebih kecil daripada

           

                        V_S = 1V + (10mA).(100Ω) = 2V.

4.2. Silicon Controlled Rectifier (SCR)

            Sebuah SCR pada dasarnya sama dengan dioda 4 lapis. Bedanya adalah bahwa SCR memiliki terminal tambahan yang dipasang pada basis transistor NPN-nya yaitu masukan pemicu. Struktur komponen dan diagram skematik SCR ditunjukkan pada gambar 4.5.(a) dan (b). Masukan pemicu pada SCR dinamakan gerbang (Gate).

            Antara Gate SCR dengan terminal Katoda hampir ekivalen dengan sebuah dioda, maka untuk memicu sebuah SCR diperlukan tegangan paling sedikit 0,7V. Selanjutnya agar proses regenerasi dapat berlangsung, diperlukan suatu harga arus masukan minimum. Sebagai contoh lembaran data untuk 2N4441 memberikan tegangan pemicu 0,7V dan arus pemicu sebesar 10mA. Dengan demikian sumber yang digunakan untuk menjalankan gerbang SCR 2N4441 harus mampu memberikan arus paling sedikit 10mA pada tegangan 0,7V.

            Hampir semua jenis SCR merupakan alat-alat industri yang dapat melewatkan arus-arus besar dari 1A sampai lebih dari 2500A, tergantung dari nomor serinya. Contoh, untuk SCR 2N4441 dapat melewatkan arus sampai 8 A secara terus menerus, arus pemicunya 10mA dan arus genggamnya adalah 10mA juga.

Gambar 4.6. SCR 2N4441

Gambar 4.7. Karakteristik I-V SCR

Aplikasi SCR

            Gambar 4.8 menunjukkan rangkaian dasar sistem alarm mobil. Pada saat switch RESET dan switch CONTROL tertutup, sistem alarm dalam kondisi standby dan salah satu switch sensor yang ada (yang dipasang pada pintu, radio, kap mesin dan bagasi) akan mengaktifkan alarm.

Sebagai contoh pada gambar tersebut menunjukkan apa yang akan terjadi jika misalnya pintu mobil terbuka pada saat sistem alarm dalam kondisi standby. Membuka pintu akan menyebabkan kapasitor C₁ diisi melalui dioda D₁ dan resistor R₁. Setelah beberapa saat, tegangan pada kapasitor C₁ akan cukup untuk menghidupkan transistor Q₁ yang akan mengalirkan arus dari positif baterai ke emitor Q₁ dan ke Gate SCR. Trigger positif ini akan menghidupkan SCR dan mengaktifkan alarm, karena SCR yang ON ekivalen dengan sebuah switch yang tertutup, sehingga pada saat SCR ON, seolah-olah baterai 12V langsung dihubungkan dengan rangkaian alarm. Sekali SCR ON, ia tidak tergantung lagi pada switch sensor maupun switch CONTROL. Alarm hanya dapat dimatikan dengan cara membuka switch RESET.

Gambar 4.8. Sistem alarm mobil

Pengetesan SCR

            SCR dapat ditest dengan menggunakan ohmmeter dan sebuah switch yang dihubungkan dengan Gate dan Anoda, seperti ditunjukkan pada gambar 4.9. Jika switch terbuka (tidak ada arus gate) resistansi antara Anoda dan Katoda mendekati nilai tak berhingga (jarum ohmmeter tidak bergerak) tidak peduli apakah polaritas kabel ohmmeter ditukar. Jika switch tertutup dan Anoda dibuat lebih positif terhadap Katoda, maka Gate juga menjadi lebih positif terhadap Katoda. Dengan demikian seharusnya SCR ON dan memiliki resistansi yang sangat rendah antara Anoda dan Katoda. Jika switch tertutup dan Anoda dibuat lebih negatif terhadap Katoda, maka ohmmeter akan menunjukkan nilai mendekati tak berhingga (jarumnya tidak bergerak).

Gambar 4.9. Pengetesan SCR dengan Ohmmeter

Ada beberapa komponen yang bekerjanya mirip dengan SCR yaitu photo-SCR, GCS dan SCS. Pada photo-SCR atau lebih dikenal dengan LASCR (Light Activated SCR) , cahaya yang datang masuk melalui jendela dan mengenai lapisan pengosongan. Bila cahayanya cukup kuat, maka elektron-elektron valensi akan terlepas dan keluar dari orbitnya menjadi elektron-elektron bebas. Pada saat elektron-elektron bebas ini mengalir dari kolektor transistor yang satu ke basis transistor yang lain, maka akan terjadi proses regenerasi dan photo SCR menutup. Setelah menutup, alat ini alat ini akan tetap tertutup walaupun cahayanya sudah tidak ada.

            GCS (Gate Controlled Switch) dirancang untuk memudahkan cara mematikan SCR yaitu dengan memanfaatkan pemicu berprategangan balik. Sebuah alat GCS dapat ditutup dengan pemicu positif dan dibuka dengan pemicu negatif (dengan mengecilkan arus). Sebuah rangkaian GCS diperlihatkan pada gambar 4.11. Setiap pemicu positif akan menutup GCS dan setiap pemicu negatif akan membukanya, sehingga keluarannya berupa gelombang persegi.

Gambar 4.11. Contoh rangkaian GCS

            Komponen lain yang bekerjanya mirip dengan SCR adalah Silicon Controlled Switch (SCS). Pada alat ini setiap lapisan semikonduktor dipasang sebuah terminal, sehingga alat ini ekivalen dengan sebuah penahan yang memiliki dua masukan pemicu positif dan negatif. Sebuah pemicu berprategangan maju akan menutup SCS dan pemicu berprategangan balik akan membukanya. Gambar 4.10 memperlihatkan simbol skematik dari komponen SCS.

4.3. DIAC

            DIAC (Diode ac Semiconductor Switch) adalah komponen yang memiliki dua terminal, terdiri dari tiga lapisan semikonduktor dengan karakteristik operasi maju maupun balik sama seperti dioda empat lapis. Oleh karena itu rangkaian ekivalen dari sebuah DIAC adalah sepasang dioda empat lapis yang dipasang parallel saling bertolak belakang. Sama seperti dioda empat lapis, DIAC tidak akan menghantar sampai tegangan pada kedua arahnya hampir melebihi tegangan penyalaannya.

            Bila DIAC sedang menutup, satu-satunya cara untuk membukanya ialah dengan cara mengecilkan arus sampai dibawah arus genggamnya. Gambar 4.11 (a) menunjukkan simbol skematik DIAC dan (b) adalah rangkaian ekivalennya.

Gambar 4.14. (a) Simbol skematik DIAC (b) Rangkaian ekivalen

Gambar 4.15. Karakteristik I-V DIAC

           

DIAC memiliki karakteristik forward dan reverse yang sama. Oleh karena itu DIAC digolongkan dalam switch dua arah yang simetris, artinya dia memiliki tegangan break over yang sama baik pada arah maju maupun reverse. Aplikasi yang paling umum dari DIAC adalah sebagai komponen pen-trigger TRIAC pada rangkaian kontrol AC.

Aplikasi DIAC

Gambar 4.16 menunjukkan sebuah DIAC yang dihubungkan sebagai pentrigger pulsa dalam rangkaian TRIAC untuk mengendalikan tegangan ac bagi beban. DIAC akan hidup pada saat kapasitor memiliki tegangan sebesar tegangan break over baik positif maupun negatif (+V_B atau –V_B). Sekali tegangan in tercapai, DIAC akan hidup dan kapasitor akan mengosongkan muatannya melalui DIAC dan menghidupkan TRIAC, yang akan menyebabkan sumber tegangan ac terhubung ke beban. Resistor variabel digunakan untuk mengatur konstanta waktu pengisian RC sehingga waktu hidup DIAC dan TRIAC dapat diubah-ubah.

Gambar 4.16. Aplikasi DIAC – Dimmer Control

4.4. TRIAC

            Pada dasarnya TRIAC (Triode ac Semiconductor Switch) adalah dua buah SCR yang terpasang parallel dan saling membelakangi, sehingga ekivalen dengan dua buah penahan pada arah yang berlawanan. TRIAC dapat mengendalikan arus pada dua arah. Tegangan penyalaan biasanya tinggi, sehingga cara yang normal untuk menyalakan TRIAC adalah dengan menerapkan pemicu positif pada satu arah dan pemicu negatif pada arah lainnya. Gambar 4.17 (a) menunjukkan symbol skematik TRIAC dan (b) adalah rangkaian ekivalennya. Kaki-kaki TRIAC masing-masing diberi nama MT1, Gate dan MT2.

Gambar 4.17. Rangkaian ekivalen dan Simbol skematik TRIAC

Gambar 4.18. Kurva karakteristik TRIAC

            Gambar 4.18 menunjukkan kurva karakteristik TRIAC. Operasi dari TRIAC dapat dijelaskan dengan metode empat kuadran seperti ditunjukkan pada gambar 4.19. Operasi pada kuadran I (MT2 dan Gate lebih positif terhadap MT1) adalah identik dengan operasi dari SCR, misalnya :

·         TRIAC akan tetap dalam keadaan OFF sampai dengan tercapainya tegangan break-over atau trigger gate positif akan membangkitkan arus gate yang dapat meng-ON-kan TRIAC.

·         TRIAC dapat juga mengalami kesalahan pemicuan karena bertambahnya temperatur, noise pada gate atau noise pada MT2.

·         Sekali terpicu, TRIAC akan tetap menghantar sampai arus maju lebih rendah daripada arus genggamnya.

Operasi pada kuadran III hampir sama dengan operasi pada kuadran I, hanya arah arusnya yang berlawanan. Dengan kata lain, pada saat MT2 lebih negatif terhadap MT1 dan tegangan trigger gate negatif diterapkan pada TRIAC, maka TRIAC akan terpicu dan sekali lagi karakteristik SCR bekerja pada TRIAC dengan arah arus yang berlawanan dari yang pertama.

Kuadran II dan IV mengindikasikan kombinasi pemicuan yang unik dari TRIAC. TRIAC dapat ditrigger menjadi menghantar dengan salah satu dari kondisi berikut ini :

1. Dengan menerapkan trigger gate negatif selama MT2 positif (kuadran II)
2. Dengan menerapkan trigger gate positif selama MT2 negatif (kuadran IV)

Kombinasi pemicuan seperti ini memungkinkan karena gate TRIAC secara fisik terhubung ke daerah p₂ dan n₂, seperti ditunjukkan pada gambar 4.20. Karena polaritas MT2 (terhadap MT1) menentukan arah arus dalam TRIAC, pemicuan kuadran II memberikan arah arus yang sama dengan pemicuan kuadran I. Dengan demikian pemicuan kuadran III juga arah arusnya sama dengan pemicuan kuadran IV.

Gambar 4.19. Operasi 4 kuadran TRIAC

Aplikasi TRIAC

Gambar 4.21 menunjukkan bagaimana TRIAC dapat digunakan sebagai switch untuk sistem penerangan otomatis untuk rumah, bisnis keamanan dan keselamatan. Selama siang sel cahaya terkena cahaya langsung sehingga hanya memiliki resistansi yang rendah dan karena posisinya paralel dengan coil relay, sebagian besar arus mengalir melalui  sel cahaya sehingga relay tidak bekerja. Jika matahari sudah terbenam dan menjadi gelap, resistansi sel cahaya jauh meningkat dan resistansi yang besar ini menyebabkan arus yang lewat melalui coil relay bertambah, sehingga relay menjadi aktif. Dengan relay yang aktif, TRIAC akan ditrigger dan menjadi ON dan akan menghubungkan sumber AC ke sistem penerangan.

Gambar 4.21. Aplikasi TRIAC untuk sistem penerangan

Pengetesan TRIAC

            Dengan menghubungkan sebuah switch pada terminal MT1 dan Gate, maka TRIAC dapat ditest dengan Ohmmeter. Jika switch terbuka (tidak ada arus gate) maka resistansi antara MT1 dan MT2 sangat tinggi (jarum Ohmmeter tidak bergerak) walaupun kutub ohmmeter dibolak-balik. Jika switch tertutup, Gate TRIAC mendapat trigger dan TRIAC menjadi ON sehingga walaupun terminal ohmmeter dibolak-balik maka resistansi antara MT1 dan MT2 adalah rendah.

Gambar 4.22. Test TRIAC dengan Ohmmeter

4.5. Uni Junction Transistor

            Transistor persambungan tunggal (UJT) memiliki dua daerah semikonduktor dengan tiga terminal luar. Alat ini memiliki satu terminal emitor dan dua terminal basis. Daerah emitornya didop cukup banyak dan memiliki banyak hole. Sedangkan daerah N didop ringan, sehingga resistansi antara kedua basisnya cukup tinggi yaitu antara 5 KΩ sampai 10 KΩ pada saat emitor terbuka. Resistansi ini disebut resistansi antar basis R_BB.

Gambar 4.23. Struktur dan Simbol UJT

Gambar 4.24. Rangkaian ekivalen UJT

            Gambar 4.23 (a) menunjukkan struktur dasar sebuah UJT,sedangkan simbol  UJT ditunjukkan pada gambar 4.23 (b). Dioda emitor menjalankan persambungan dari dua resistansi dalam R₁ dan R₂. Pada saat dioda emitor tidak menghantar, R_BB adalah jumlah dari R₁ dan R₂. Bila diantara kedua basis itu dipasang tegangan sumber, maka tegangan melintas R₁ adalah

Perbandingan antara R₁ dan R_BB disebut sebagai perbandingan penolakan intrinsik (intrinsic standoff ratio) dan dilambangkan dengan “η”.

Gambar 4.25. Pemberian tegangan pada UJT

            Pada gambar 4.25, mula-mula tegangan emitor nol, sehingga dioda emitor mendapat reverse bias dan UJT dalam keadaan mati (OFF). Bila tegangan emitor dinaikkan sampai sedikit lebih besar daripada V₁, maka UJT akan menyala (ON). Karena daerah P didop jauh lebih banyak daripada daerah N, maka hole akan mengalir ke daerah UJT sebelah bawah. Dengan demikian, hole-hole ini akan membuat jalur penghubung diantara emitor dan basis yang bawah. Aliran hole yang sangat besar pada bagian bawah UJT akan jauh mengurangi nilai R₁ (idealnya R₁ mengubungsingkatkan emitor dengan basis sebelah bawah) sehingga harga V_E juga akan turun, tetapi arus emitor akan naik.

            UJT akan tetap ON (menutup) selama arus penahan (arus emitor) lebih besar dari pada arus lembah (valley current) yang ekivalen dengan arus genggam.

Gambar 4.26. Contoh rangkaian menggunakan UJT

Contoh 2 :

UJT jenis 2N4871 mempunyai η = 0,85, berapakah harga arus emitor idealnya ? Bila UJT tersebut memiliki Valley current 7 mA dengan tegangan melintas emitor 1V, pada tegangan emitor berapakah UJT akan terbuka ?

Penyelesaian :

Tegangan penolakan bernilai

                        V₁ = η . V_S = 0,85 . 10V = 8,5 V.

Idealnya, untuk menyalakan dioda emitor dan menutup UJT, V_E harus sedikit lebih besar daripada 8,5 V. Pada saat switch masukan menutup, tegangan 20V menggerakkan R 400Ω. Tegangan ini lebih dari cukup untuk mengatasi tegangan penolakan. Dengan demikian UJT akan langsung menutup dan arus emitor sama dengan

                    

Pada saat kita menurunkan tegangan sumber emitor, arus emitor juga turun. Pada titik dimana harganya 7 mA, tegangan V_E sama dengan 1 V dan UJT mendekati terbuka. Tegangan sumber emitor pada saat ini adalah

                        V = 1V + (7mA)(400Ω) = 3,8 V

Apabila V lebih rendah daripada 3,8 V, maka UJT terbuka. Setelah itu untuk menutup UJT, tegangan V harus dinaikkan sampai di atas 8,5 V.

Gambar 4.27. Contoh komponen UJT

Aplikasi UJT

Gambar 4.28. Oscillator Relaksasi dengan UJT

            Karakteristik resistansi negatif dari UJT digunakan dalam proses switching dan aplikasi pewaktuan. Gambar 4.28 menunjukkan bagaimana sebuah UJT dihubungkan untuk membentuk rangkaian oscillator relaksasi dalam sebuah rangkaian emergency flasher. Pada saat switch di-ON-kan, kapasitor C1 mengisi muatan melalui resistor R1. Pada saat tegangan pengisian C1 mencapai nilai tegangan V_P dari UJT, maka UJT akan hidup dan resistansi antara emitor dan basis1 menjadi sangat rendah. Resistansi yang rendah ini akan menyebabkan C1 membuang muatannya melalui junction E1-B dari UJT dan terus ke lampu, sehingga akan menyalakan lampu sesaat. Karena C1 membuang muatannya, maka tegangan di C1 akan berkurang dan ini akan mengakibatkan UJT menjadi OFF. Langkah ini akan membuat C1 mengisi muatannya kembali dan akan mengulangi proses seperti semula, yaitu jika tegangan C1 mencapai V_P maka UJT akan ON dan seterusnya.

Programmable UJT (PUT)

PUT adalah variasi dari UJT. Thyristor ini memiliki 3 terminal yaitu Anoda (A), Katoda (K) dan Gate (G). Perbedaan utama antara UJT dan PUT adalah bahwa tegangan puncak (V_P) PUT dapat diatur. Simbol PUT hampir sama dengan simbol SCR, bedanya Gate pada PUT dihubungkan dengan sisi Anoda sedangkan Gate SCR dihubungkan dengan sisi Katoda. 

Gambar 4.29. Simbol PUT

Aplikasi PUT

Gambar 4.30. Oscillator Relaksasi dengan PUT

            Gambar 4.30 menunjukkan rangkaian oscillator relaksasi dengan PUT sebagai komponen utamanya. Tegangan Gate-Katoda diperoleh dari R3 yang terhubung sebagai pembagi tegangan dengan R2. Dengan cara ini tegangan trigger untuk V_P ditentukan oleh besar tegangan pada R3. C1 akan mengisi muatan melalui R1 sampai memiliki tegangan sama dengan V_P. Dalam rangkaian ini, meskipun tegangan trigger V_P ditentukan oleh R3, pada saat tegangan Anoda-Katoda pada PUT melebihi tegangan Gate sebesar 0,7V (tegangan drop sebuah dioda) PUT akan ON dan C1 akan mengosongkan muatannya melalui PUT dan akan membuat sebuah pulsa output melintas R_L. Untuk mengubah frekuensi dari rangkaian ini dapat dilakukan dengan mengubah nilai R1 atau mengubah rasio R2 dan R3, yang mengatur nilai V_P dari PUT.

Rangkuman

Ø  Thyristor adalah sebuah alat semikonduktor yang penggunaan utamanya adalah sebagai switch bagi pengendalian arus-arus beban yang besar.

Ø  Untuk menyalakan dioda 4 lapis yaitu dengan memberikan tegangan penyalaan dan untuk mematikannya dengan cara menurunkan tegangan (mengecilkan arus).

Ø  Penyalaan SCR (Silicon Controlled Rectifier) dapat dilakukan/diatur dengan memberikan tegangan pemicu maju pada terminal gate, mematikannya dengan mengecilkan arus atau memberi tegangan pemicu negatif pada terminal gate.

Ø  Aplikasi SCR yang umum adalah pada pengontrolan tegangan DC.

Ø  DIAC (Diode AC Semiconductor Switch) ekivalen dengan dua buah dioda empat lapis yang terpasang parallel dan saling membelakangi, sehingga memiliki tegangan penyalaan dua arah (ac). DIAC umumnya digunakan sebagai pemicu rangkaian TRIAC pada switching tegangan AC.

Ø  TRIAC (Triode AC Semiconductor Switch) ekivalen dengan dua buah SCR yang terpasang parallel dan saling membelakangi dengan terminal gate yang tergabung jadi satu. Tegangan pemicu dapat memiliki dua arah.

Ø  TRIAC banyak digunakan pada rangkaian switching tegangan AC.

Ø  UJT (Uni Junction Transistor) adalah alat semikonduktor lain yang juga dikelompokkan sebagai thyristor karena prinsip kerjanya umum digunakan sebagai switch.

Ø  PUT (Programmable Uni Junction Transistor) adalah pengembangan dari UJT dimana tegangan puncak dapat diatur melalui kaki Gate.

Ø  Penggunaan UJT dan PUT hampir sama, selain sebagai komponen switching komponen ini juga sering digunakan sebagai osilator.

Soal-soal Latihan

A. Pilihlah jawaban yang anda anggap paling benar !

1. Pada dasarnya komponen-komponen Thyristor bekerja berdasarkan prinsip

a. sumber tegangan ideal                 b. sumber arus ideal

c. penahan ideal                                d. jawaban a, b, c benar

2. Tegangan maju yang diterapkan yang menyebabkan dioda menghantar tetapi thyristor belum terpicu untuk menghantar disebut sebagai

a. reverse blocking mode                  b. forward blocking mode

c. forward conducting mode             d. break-over

3. Komponen-komponen di bawah ini yang tidak termasuk dalam thyristor

a. Dioda 4 lapis                      b. Dioda Shcottky

c. SCR                                     d. TRIAC

4. Tegangan yang terdapat pada anoda – katoda dioda 4 lapis pada saat bekerja disebut

a. tegangan cut-off                b. tegangan pinch-off

c. tegangan genggam                        b. tegangan breakdown

5. Nama lain komponen dioda empat lapis

a. Silicon Controlled Rectifier                       b. Silicon Unilateral Switch

c. Bidirectional Switch                       d. Diode ac semiconductor switch

6. Cara untuk menghidupkan (meng-ON-kan) komponen thyristor adalah

a. memberikan tegangan yang melebihi tegangan break-over

b. memberikan input pada masukan pemicu

c. memberikan arus yang melebihi arus genggam

d. jawaban a dan b benar

7. Di bawah ini thyristor yang berfungsi pada tegangan searah adalah

a. TRIAC                                 b. SCR

c. DIAC                                   d. jawaban a, b, c salah

8. Manakah diantara jenis thyristor di bawah ini yang merupakan peralatan dua arah (bidirectional device)

a. TRIAC                                 b. SCR

c. UJT                                     d. SUS

9. Dengan memperbesar nilai arus gate pada SCR maka tegangan break over SCR tersebut menjadi

a. lebih besar                          b. lebih kecil

c. tidak ada pengaruh                       d. tidak ada jawaban benar

10. Manakah diantara jenis thyristor di bawah ini yang memiliki karakteristik switching yang simetris pada dua arahnya ?

a. SCR                                     b. UJT

c. DIAC                                   d. PUT

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini !

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan thyristor ?
2. Jelaskan struktur dioda empat lapis ! Jelaskan prinsip kerjanya !
3. Pada SUS, apa yang dimaksud dengan tegangan break-over ?
4. Dioda 4 lapis jenis 1N5160 pada gambar di bawah ini sedang bekerja (ON). Jika pada saat keluar terdapat tegangan 0,7V melintas dioda, berapa harga V sumber pada saat terjadi pengeluaran tersebut ? (Dioda 1N5160 memiliki V_BO = 12 V dan I_H = 4 mA).

(a)                                          (b)

5. SCR jenis 2N4216 pada gambar di atas, mempunyai arus pemicu sebesar 0,1mA. Jika tegangan gerbang berharga 0,8V, berapa harga V yang akan menyalakan SCR tersebut ?
6. Jelaskan cara yang digunakan untuk men-trigger SCR ! Bagaimana cara untuk memaksa SCR yang sedang ON menjadi OFF ?
7. Apa yang dimaksud dengan bidirectional thyristor ? Jelaskan !
8. Apa yang dimaksud dengan DIAC ? Disebut apa sajakah terminal-terminal dari DIAC ? Bagaimana cara untuk men-trigger DIAC agar menghantar ? Bagaimana cara meng-OFF-kannya ?
9. Apa fungsi utama dari DIAC ?
10. Gambarkan simbol TRIAC dan sebutkan masing-masing terminalnya !
11. Jelaskan karakteristik TRIAC dengan menggunakan empat kuadran !
12. Apa yang dimaksud dengan tegangan puncak (V_P) dan arus puncak (I_P) pada UJT ?
13. Apa yang dimaksud dengan intrinsic standoff ratio (η) dari UJT ?
14. Pada karakteristik UJT apa yang dimaksud dengan daerah resistansi negatif ? Bagaimana hubungan antara I_E dan V_EB1 pada daerah ini ?
15. Gambar rangkaian osilator relaksasi dengan menggunakan UJT ! Jelaskan kerjanya !
16. UJT pada gambar 4.15, memiliki η = 0,63. Bila pada dioda emitor terdapat tegangan 0,7V, berapakah harga V yang dapat menyalakan UJT ?

Gambar 4.15. Gambar untuk soal no 4 dan 5

17. Valley current dari UJT pada gambar 4.15 adalah 2 mA. Bila UJT tertutup, kita harus mengurangi V untuk mendapatkan pengeluaran dengan mengecilkan arus. Bila pada dioda emitor terdapat tegangan 0,7V, berapakah harga V yang dapat membuka UJT tersebut ?
18. Apa yang dimaksud dengan PUT ? Gambarkan simbol skematiknya !
19. Gambar rangkaian osilator relaksasi dengan PUT ! Jelaskan kerjanya !
20. Jelaskan perbedaan utama antara simbol PUT dengan SCR !