Tristör Nedir? |
ElektrikPort Akademi

Güç elektroniğinin tartışmasız en önemli devre elemanlarından birisi de tristörlerdir. Peki tristörler nasıl çalışır? Kontrol devrelerindeki önemi nedir? Özeğrileri, çalışma prensipleri ve daha fazlasını bu yazımızda bulabilirsiniz.

A- A+

19.09.2015 tarihli yazı 65839 kez okunmuştur.

Tristörler, SCR (Silicon Controlled Rectifier) olarak da tanımlanırlar. Güç denetimi ana devre elemanlarından biridir. Dört ayrı yarıiletken tabakadan oluşur. Çalışması, seri bağlı iki adet npn ve pnp transistörün çalışması gibidir. Tristör'ün transistör eşdeğer devresi Şekil 1’de de görüldüğü gibi npn ve pnp iki transistörün birbirini sürecek şekilde bağlanmasından oluşmuştur. Üç uçlu bir eleman olup, Anot ve Katot ucunun dışında bir de Gate ucu vardır.

Şekil 1: Tristör'ün Transistör Eşdeğer Devresi

Tristörün anoduna pozitif katodunada negatif bir gerilim uygulandığında tristör iletim yönünde kutuplanmış olur. Ancak tristörün akım iletebilmesi için bunlar yeterli değildir. Gate (kapı) ucuna da bir tetikleme gerilimi uygulandığında tristör iletime geçer.

Şekil 2: Tristörün iletim-kesim-tıkama özeğrileri

► İlginizi Çekebilir: Transistörler Nasıl Çalışır?

V_FBO: Kutuplama Devrilme Gerilimi

V_RBO: Ters Kutuplama Devrilme Gerilimi

I_H: Tutma Akımı

İletim-Kesim özeğrisinden de görüldüğü gibi SCR, I_H tutma akımına kadar iletime girmez. Anot akımı bu değerin üstüne çıktığında tristör hızla iletim konumuna geçerek anot akımı da artmaya başlar. Anot akımı herhangi bir nedenle I_H tutma akımının altına inerse, SCR kesime girmiş olur. Tutma akımı, SCR’de negatif direnç özelliği gibi davranış gösterir.

SCR İletimi

1) Tristörün Kendiliğinden İletime Geçmesi

► Tristörün uçlarındaki gerilimin yükselme hızı kritik yükselme hızından büyükse,

► Tristörün uçlarındaki gerilim sıfır devrilme gerilimi değerinden eşit veya büyükse,

► Tristörün eklem sıcaklığı, üretici firmanın belirlediği maksimum eklem sıcaklığından büyükse,

► Işıma etkisiyle radyoaktivite, elektromanyetik alanlar veya mikrodalgalar vb. etkisi ile tristör eklemi aktip olup kontolsüz iletir.

Yukarıda belirtilen maddeler, tristörün kontrolsüz iletimesine sebep olur ve bunlar için özel önlemler alınır. Aslında SCR’yi istediğimiz zaman iletime sokmamız gerekir. Bunun için özel bir iletim şekli kullanılır: “Transistör etkisiyle iletim”

2) Transistör Etkisiyle İletim

Transistörlerin base'ine bir gerilim uygulayarak, yani Şekil 1’de ki G ucuna bir darbe gerilimi uygulandığında transistör iletime geçer. Buna kapıdan tetikleme ya da tristörün ateşlenmesi denir.

Şekil 3: Transistör Etkisi ile İletim özeğrileri

► İlginizi Çekebilir: Güç Elektroniği ve Endüstriyel Alanda Karşılığı

Şekil 3’ü özetlemek gerekirse;

SCR’nin Gate ucuna bir darbe gerilimi uygulandığında tristör iletime giriyor. İletime girince anodun gerilimi sıfıra çok yakın bir değere düşüyor çünkü iletimde değil iken anot ile katot arasında bir gerilim var ve akım geçmiyordu.

İletime girdiği anda tristörü, üzerinden akım geçen düz bir tel gibi düşünebiliriz. İletimde iken gerilimi sıfır olmasa da sıfıra yakın ve tristörden geçen akımda artıyor.

Ancak tristör kesimdeyken her daim bir sızıntı akımı vardır. O da grafikte anot akımının %10’u kadar olduğu belirtilmiş.

SCR Kesime Girmesi

Grafiğin devamında tristör kesime girmiş. Tristörün kesime girmesi olayına söndürme ya da komutasyon denir.

Genelde tristör, ters yönde bir gerilim uygulanarak kesime sokulur. Ters yönde bir gerilim uygulandığında akan akım sıfıra iner ve ters yönde komutasyon sızdırma akımı (di/dt) hızıyla akar. Hızla azalan sızdırma akımı, ters yönde bir gerilim oluşturarak endüktans etkisi gösterir.

Akımın sıfıra inmesi sonucu tristörün orta eklemindeki elektronlar minimuma iner. Tıkama gerilimi yükselmeye başlar. (dv/dt) oranı sınırlı olarak yükseleceğinden tristör tekrar iletime geçmez. Şekil 3’te de görüldüğü gibi anot akımının sıfırdan negatife geçmesi anından, anot geriliminin tekrar pozitife çıkması anına kadar geçen süreye serbest kalma süresi denir ve grafikte t_q ile gösterilmiştir.

Tristörü söndürmenin birkaç yolu vardır. Bunlar;

► Tristörü kısa devre etmek (Anot-katot arası kısa devre etmek)
► Anot akımına alternatif başka yollar bulunması
► Anot gerilimini sıfırın altına düşürmek ( VA< 0 )
► Anot akımını tutma akımının altına düşürmek ( I_A < I_H )

Kaynak:

► Kocaeli Üniversitesi Güç Elektroniği Ders Notları