Merhaba arkadaşlar. Nedir? serimizin bu yazısında sizlere güç elektroniğinin en önemli devre elemanlarından biri olan tristörden bahsedeceğim.

Tristör Nedir? Ne İşe Yarar? Çalışma Prensibi Nedir?

Tristör, bir diğer adıyla SCR (Silicon-Controlled Rectifier/Silisyum Kontrollü Doğrultucu), güç elektroniği devrelerinde hızlı anahtarlama görevi yapan devre elemanıdır. Yüksek akım ve gerilimlerde hızlı anahtarlama işlemi yapabilmeleri sayesinde bu tip devrelerde sıklıkla kullanılırlar. Güç elektroniğinin gelişmesinde çok önemli rolleri vardır. Bu amaçla 2000V ve 3300A değerlerine kadar çalışabilen tristörler geliştirilmiştir.

Tristör

Tristör Sembolü
Tristör Sembolü

Tristör, art arda sıralı dört yarı iletkenin bileşiminden oluşmaktadır. Tristörün yapısında bulunan üç bacaktan biri P tipi yarı iletken olan Anot, biri N tipi yarı iletken olan Anot, diğeri ise yine P tipi yarı iletken olan Gate’tir. Aşağıdaki görselde tristörün yapısını ve diyot ile transistör eşleniklerini görebilirsiniz.

Tristörün Yapısı
Tristörün Yapısı

Tristörü doğru polarize etmek için Anotuna (+), katotuna (-) yüklü gerilim verilir. Verilen gerilim değeri çok artırıldığı takdirde tristör ani olarak iletim durumuna geçer. Tristörün gerilim artışı ile ani iletime geçmesi sıkça kullanılan bir yöntem değildir. Bunun haricinde ters polarize edilirse bu kez ters yönlü bir ani akım artışı olur. Bu istenmeyen bir durumdur, ayrıca tristörü bozabilir. Genellikle tristörlerin tetiklenmesi için Anot-Katot doğru polarize edildikten sonra Gate’e belli bir pals darbesi uygulanması yeterli olmaktadır. Tristör iletime geçtikten sonra kesim için ayrıca bir uygulama yapılmadığı takdirde Gate gerilimi kesilse bile iletimde kalacaktır.

Tristör Kullanım Alanları

Yukarıda da bahsettiğim gibi tristörler güç elektroniğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılırlar. Ayrıca, AC ve DC motor sürücü kartlarında yön ve hız kontrollerinin yapılabilmesi için de kullanılırlar. Bunların yanısıra AC güç anahtarlaması ve güç kontrolünde, zaman rölesinde, elektronik kontaktörlerde vb. yerlerde de kullanılırlar.

Tristör Tetikleme ve Durdurma Devreleri 

Tristörlerin tetiklenmesi, bulundukları devrede iletken duruma geçmeleri anlamına gelmektedir. Tristörler farklı şekillerde tetiklenebilirler ve anahtarlama işlemini gerçekleştirirler. Tristörlerin tetikleme yöntemlerinden kısaca bahsetmek gerekirse:

  • Doğru yönde anot – katot gerilimi ile tetikleme

Tristörün anotu (+), katotu (-) kutupları ile doğru yönde polarize edilir. Devredeki gerilim belirli bir değere ulaştığında tristör tetikleme işlemini gerçekleştirir ve iletim durumuna geçer.

  • Sıcaklık ile tetikleme

Tristör üzerindeki sıcaklık artırıldığında tristör iletim durumuna geçer. Tristörün sıcaklık ile iletime geçmesi tercih edilmeyen bir yöntemdir.

  • Radyasyon veya ışık ile tetikleme

Işık ile tetiklenen tristörler tıpkı fotodiyot ve fototransistörler gibi üzerlerine ışık geldiğinde bir elektron hareketlenmesi meydana gelir ve tristör iletim durumuna geçer.

  • Yüksek değişim dereceli anot – katot gerilimi tetiklemesi (dv/dt)

Tristöre doğru polarize edilir (Anot +, Katot -), anot ve katot arasında hızla değişen bir gerilim uygulanır. Bu durumda tristör bir kapasitör gibi davranarak gerilim endüklemeye başlar ve iletime geçer.

  • Gate tetiklemesi

En sık kullanılan tetikleme metodudur. Gate ve katot arasında pozitif bir gerilim uygulandığında doğru polarize edilmiş bir tristör iletim durumuna geçer.

 

DC Tristör Devresi
DC Tristör Devresi
DC Tristör Devresi

Yukarıda verilen devre şemasında tristör, bir lambanın yanıp sönmesini tetiklemek için kullanılmıştır. Devredeki S1 (“ON”) butonu normalde açık, S2 (“OFF”) butonu normalde kapalıdır. S1 butonuna kısa süre basıldığında tristörün Gate kısmına bağlı 470 Ohm direnç (RG) üzerinden akım geçmesine izin verilir, böylece Gate’e akım aktarılır ve tristör tetiklenir. Eğer RG direncinin değeri besleme geriliminden çok yüksek ayarlanmışsa tristör tetiklenmeyebilir. Devredeki Gate-Katot direnci (RGK), Gate’in hassasiyetini azaltarak devrenin hatalı tetiklenmesini önler. Bu devredeki S2 butonuna basıldığında tristör üzerinden geçen akım sıfıra indirilir, devre kesim durumuna geçer ve bir sonraki tetiklenme işlemine kadar devre kesimde kalır.

AC Tristör Devresi
AC Tristör Devresi
AC Tristör Devresi

Yukarıdaki AC tristör tetikleme devresi, ilk devreye çok benziyor. Diğer devreden farklı olarak devrede normalde açık bir S1 anahtarı ve D1 diyotu bulunuyor. Anahtar açıkken tristör üzerindeki akım değeri sıfır olduğundan tetikleme durumunda olmayacaktır. Anahtar kapatıldığında her pozitif yarım sinüs dalganın başında tristör tamamen kapalı, yeterli pozitif gerilimden kısa bir süre sonra ise Gate’in tetiklemesiyle birlikte hem tristör hem de lamba iletimde olacaktır. Tristör bu yarı devir süresince iletimde, döngü sona erdiğinde kesimde olacaktır. Daha sonrasında tristör, bir diyot gibi davranır ve sadece pozitif yarım dalgalarda akımı iletir. Anahtar tekrar açılana kadar lambaya gücün yarısını sağlamaya devam eder. Anahtarı hızlı bir şekilde açıp kapatılırsa, lambaya gücün sadece dörtte biri veya bir kısmı iletilmiş olur. Gate palsi ile pozitif yarım dalga arasındaki zamanlama ilişkisi doğru bir şekilde değiştirerek tristörün lambaya %0 ile %50 arasında her oranda güç aktarımı sağlanabilir.

Sağlamlık Kontrolü

Şimdi sizlere tristörün sağlamlık kontrolünde takip edilmesi gereken adımlardan ve ölçülmesi gereken değerlerden bahsetmek istiyorum.

  • Multimetrenin (+) probu tristörün anotuna, (-) probu tristörün katotuna sabitlenir.
  • Bu durumdayken multimetrenin okuduğu direnç değeri “ölçülemez”/”sonsuz” olmalıdır.
  • Proplar bu kez ters yönde tutulur.
  • Multimetreden yine “sonsuz direnç” okunmalıdır.
  • Bu durum Gate-Anot uçları arasında da aynı olmalıdır.
  • Multimetrenin (+) probu tristörün Gate ucuna, (-) probu da Katot ucuna tutulur.
  • Multimetre küçük bir direnç değeri okumalıdır.
  • Gate-Katot arası ters polarize edildiğinde ise yine sonsuz direnç değeri okunmalıdır.

Tüm bu durumlar karşılandığı takdirde tristör sağlamdır.

Aşağıda datasheet’ini paylaştığımız BTB12-600 tristörünün sağlamlık kontrolünü yaptık.

BTB12-600 Tristör Datasheet
BTB12-600 Tristör Datasheet

Tristör Çeşitleri

Kullanım alanlarına göre çok fazla tristör çeşidi vardır. Temel olarak iki farklı çeşitte incelenirler: Akımı tek yönde ileten tristörler ve çift yönlü akım ileten tristörler.

Tek yönlü akım ileten tristör çeşitleri: 

  • Silisyum kontrollü doğrultucu (SCR)
  • Silisyum tek yönlü anahtar (SUS)
  • Işığa hassas silisyum kontrollü doğrultucu (LASCR)
  • Kapalı tetikleyici anahtar (GTO)
  • Komplomenter silisyum kontrollü doğrultucu (COSCR)
  • Programlanabilir tek jonksiyonlu transistör (PUT)

Çift yönlü akım ileten tristör çeşitleri: 

  • Çift yönlü diyot tristör (DIAC)
  • Çift yönlü triyot tristör (TRIAC)
  • Silisyum çift yönlü anahtar (SBS)

Tristör Fiyatları

Tristör fiyatları, özelliklerine ve kullanım alanlarına göre değişkenlik göstermektedir. 30 Kuruşa da  tristör bulmak mümkün, 200₺ fiyatında da bir tristör modülü bulmak mümkün 🙂

Sitemizde yer alan tristörlere buradan ulaşabilirsiniz.

1 YORUM

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here