SCR 사이리스터 기본 개념

안녕하세요!

지난 시간까지 다이오드에 대하여 공부하였습니다.

이번 시간부터 새로운 소자를 공부하면서 살펴보도록 하겠습니다.

첫 번째로 공부할 소자는 SCR "사이리스터"입니다. 

 

1. SCR (Silicon controlled rectifier thyristor)

SCR , 사이리스터라고 불리는 소자는 P-N-P-N 4층 구조의 반도체 소자입니다.

사이리스터의 반도체 구성은 아래 그림과 같으며 기호를 다음과 같이 표현합니다.

사이리스터(SCR) 구조 및 기호

사이리스터는 위상제어 정류회로를 구성하는데 필요한 소자로써 동작 특성을 살펴보도록 하겠습니다.

 

2. 동작특성

바이어스에 관계없이 off일 때 도통하지 않으며

Vak > 0 일 때 게이트에 양의 전류 인가 시 turn on이 됩니다.

turn on 이후 게이트 전류가 없어도 on 상태를 유지하는 특징이 있습니다.

Anode 전류 ia가 0 이하가 될 시 사이리스터는 turn off 동작을 합니다.

 

따라서 사이리스터는 turn on은 제어가 가능하며 turn off는 제어가 불가능한 소자입니다.

3. 동작 원리

사이리스터(SCR) 등가회로

사이리스터의 등가 구조는 위에 그림과 같이 npn트랜지스터와 pnp 트랜지스터로 나눌 수 있습니다.

(1) npn 트랜지스터는 베이스에 양의 전류가 흐를 때 turn on 되며

(2) pnp 트랜지스터는 베이스에 음의 전류가 흐를 때 turn on 됩니다.

 

다음으로 동작 과정을 살펴보겠습니다.

1. Vak >0 일 때 베이스에 양의 전류 인가를 합니다.

2. npn 트랜지스터 베이스 단에 양의 전류가 인가되어 npn 트랜지스터는 turn on 동작합니다.

3. A에서 K로 전류가 도통하게 되어 pnp 트랜지스터가 turn on 됩니다.

 (ia=ib2+ic2로 KCL 가능)

4. ic2 = iB1 >0 조건 시 npn 트랜지스터 베이스에 다시 양의 전류가 인가되며

   2번~4번을 반복하며 on 상태를 유지합니다.

4. 사이리스터 (SCR) 전압-전류 특성 곡선

 

사이리스터 (SCR) 전압-전류 특성곡선

forward bias 조건에서 게이트 신호를 인가하지 않았을 때는 전류가 흐르지 않습니다.

하지만 사이리스터의 정격을 넘는 전압 인가 시 사이리스터가 파손되어 전류가 흐르게 됩니다.

게이트 신호 인가시 On-state로 전환되어 일반적인 다이오드와 동일하게 전류가 도통됩니다.

 

Reverse bias 조건 시 다이오드와 동일하게 전류가 흐르지 않는 모습을 확인할 수 있습니다.

사이리스터의 breakdown voltage 이상의 역전압 인가 시 사이리스터가 파손되어 전류가 도통됩니다.

 

이럴게 사이리스터 SCR의 기본 개념을 살펴보았습니다.

다음 시간에는 사이리스터가 적용된 위상제어 정류기에 대하여 공부하는 시간을 가지도록 하겠습니다.

감사합니다.