Silicon controlled rectifier (SCR), Pengertian, Cara Kerja, dan Karakteristik

SCR atau kepanjangan dari Silicon Controlled Rectifier atau thyristor merupakan salah satu jenis dioda yang berfungsi sebagai pengendali. SCR dan dioda biasa hampir sama, namun pada komponen SCR ini memiliki tiga buah terminal atau kaki sedangkan pada dioda biasa hanya terdapat dua terminal.

Dua terminal pada dioda biasa hanya terminal Anoda dan terminal Katoda, sedangkan pada SCR tiga terminal tersebut yaitu terminal Gate, terminal Anoda dan terminal Katoda. Terminal Gate pada komponen SCR ini berfungsi sebagai pengendali atau control untuk pemicu agar terminal Anoda dan Katoda terhubung. 

SCR banyak digunakan sebagai pengendali atau control atau saklar dalam rangkaian elektronika yang menggunakan tegangan menengah sampai tinggi seperti Pengendali Daya, Timer, Osilator, peredam cahaya, pengendali kecepatan motor listrik dan lain sebagainya. 

Pada dasarnya komponen SCR ini terdiri dari 4 bagian semikonduktor yaitu jenis PNPN (Positif Negatif Positif Negatif). Terminal gate yang berfungsi sebagai pengendali pada SCR ini terletak dibagian bahan tipe P (Positif) dan berdekatan dengan terminal Katoda.

Pada gambar tertera tegangan breakover Vbo, yang jika tegangan forward SCR mencapai titik ini, maka SCR akan ON. Lebih penting lagi adalah arus Ig yang dapat menyebabkan tegangan Vbo turun menjadi lebih kecil. Pada gambar ditunjukkan beberapa arus Ig dan korelasinya terhadap tegangan breakover. 

Pada datasheet SCR, arus trigger gate ini sering ditulis dengan notasi IGT (gate trigger current). Pada gambar ada ditunjukkan juga arus Ih yaitu arus holding yang mempertahankan SCR tetap ON.

Jadi agar SCR tetap ON maka arus forward dari anoda menuju katoda harus berada di atas parameter ini. Sejauh ini yang dikemukakan adalah bagaimana membuat SCR menjadi ON. Pada kenyataannya, sekali SCR mencapai keadaan ON maka selamanya akan ON, walaupun tegangan gate dilepas atau di short ke katoda.

Satu-satunya cara untuk membuat SCR menjadi OFF adalah dengan membuat arus anoda-katoda turun dibawah arus Ih(holding current). Pada gambar kurva I-V SCR, jika arus forward berada dibawah titik Ih, maka SCR kembali pada keadaan OFF. Berapa besar arus holding ini, umumnya ada di dalam datasheet SCR. Cara membuat SCR menjadi OFF tersebut adalah sama saja dengan menurunkan tegangan anoda-katoda ke titik nol.

Jenis-Jenis SCR dan Klasifikasinya

Jenis-jenis SCR dapat diklasifikasikan berdasarkan berbagai aspek, seperti karakteristik bias gate dan bentuk fisiknya (packing). Klasifikasi ini memengaruhi cara penggunaan SCR dalam rangkaian elektronik sesuai dengan kebutuhan dan kondisi tertentu. Berikut penjelasan lebih rinci mengenai jenis-jenis SCR.

1. SCR Berdasarkan Karakteristik Bias Gate

SCR bekerja ketika arus mengalir melalui terminal gate, menghasilkan bias tertentu. Karakteristik bias gate ini menentukan respons SCR terhadap tegangan dan arus. Berikut jenis-jenis SCR berdasarkan bias gate-nya:

a. Mode Forward Blocking SCR

• Pada mode ini, SCR memblokir arus bias maju (forward bias) yang mengalir dari anoda ke katoda.
• Terminal J1 dan J3 berada dalam kondisi bias maju, sedangkan terminal J2 dalam kondisi bias balik (reverse bias).
• SCR tetap dalam keadaan OFF hingga diberikan trigger pada gate atau tegangan anoda-katoda melebihi tegangan break down.

b. Mode Reverse Blocking SCR

• Dalam mode ini, SCR memblokir arus balik (reverse bias) dengan impedansi tinggi.
• Terminal anoda dan katoda diberi tegangan positif, sehingga J1 dan J3 dalam bias maju, sedangkan J2 dalam bias balik.
• Jika terjadi break down pada tegangan rendah, arus bocor kecil dapat mengalir.

c. Mode Forward Conduction SCR

• Setelah mode blocking, SCR dapat beralih ke mode konduksi (ON) jika:
  • Tegangan anoda-katoda dinaikkan hingga melebihi tegangan break down.
  • Diberikan pulsa positif pada terminal gate untuk memicu konduksi.
• Dalam keadaan ON, SCR akan terus menghantar arus hingga arus turun di bawah nilai holding current.

2. SCR Berdasarkan Bentuk Fisik (Packing)

Jenis SCR juga dapat dibedakan berdasarkan bentuk fisik dan kemasannya, yang memengaruhi cara pemasangan dan aplikasinya. Berikut beberapa jenis SCR berdasarkan packing:

• SCR Diamond → Bentuknya menyerupai berlian (diamond), sering digunakan dalam aplikasi daya tinggi.
• SCR Press Diode → Berbentuk seperti kancing, umum dipakai dalam rangkaian kompak.
• Stud SCR → Memiliki bentuk seperti baut, memudahkan pemasangan pada heatsink.
• SCR SOT (Small Outline Transistor) → Kemasan kecil, cocok untuk aplikasi SMD (Surface Mount Device).
• SCR TO (Transistor Outline) → Berbentuk seperti transistor, tersedia dalam berbagai ukuran.

Aplikasi SCR (Silicon-Controlled Rectifier)

SCR (Silicon-Controlled Rectifier) adalah komponen semikonduktor yang berfungsi sebagai saklar elektronik terkendali. Karena kemampuannya dalam mengontrol daya listrik dengan efisien, SCR banyak digunakan dalam berbagai bidang, mulai dari industri hingga peralatan rumah tangga. Berikut beberapa aplikasi utama SCR:

1. Pengendalian Motor Listrik

• Motor DC & AC: SCR digunakan untuk mengontrol kecepatan motor dengan mengatur tegangan dan arus yang masuk.
• Soft Starter Motor: Mencegah lonjakan arus saat motor pertama kali dinyalakan.
• Sistem Servo & Drives: Digunakan dalam sistem otomasi industri untuk presisi kontrol gerakan.

2. Rectifikasi (Penyearah Tegangan)

• Rectifier Terkendali: Mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) dengan pengaturan sudut penyalaan (firing angle).
• Power Supply Adjustable: Digunakan dalam catu daya variabel untuk peralatan elektronik dan industri.

3. Pengaturan Pencahayaan

• Dimmer Lampu: Mengatur intensitas cahaya lampu pijar dan LED dengan mengontrol daya yang disuplai.
• Sistem Pencahayaan Jalan & Gedung: Memungkinkan penghematan energi dengan pengaturan otomatis.

4. Sistem Pemanas (Heating Control)

• Pengontrol Suhu Oven & Furnace: Mengatur daya pemanas untuk menjaga suhu stabil.
• Water Heater & Induksi Cooker: Memastikan pemanasan yang efisien dan aman.

5. Proteksi Tegangan & Saklar Daya Tinggi

• Overvoltage Protection: Memutus aliran listrik jika terjadi lonjakan tegangan berbahaya.
• Circuit Breaker Elektronik: Sebagai saklar berkecepatan tinggi untuk proteksi sistem kelistrikan.

6. Inverter & UPS (Uninterruptible Power Supply)

• Konversi DC ke AC: Digunakan dalam inverter untuk menyediakan daya cadangan.
• Stabilizer Tegangan: Menjaga kestabilan daya pada peralatan sensitif.

7. Aplikasi Industri & Tenaga Tinggi

• Pengelasan Listrik (Welding Machine): Mengontrol arus pengelasan untuk hasil yang presisi.
• Pengontrol Beban Listrik: Digunakan dalam sistem distribusi daya industri.

8. Elektronika Daya & Kendali

• Battery Charger: Mengatur pengisian aki secara efisien.
• Speed Controller Kipas & Pompa Air: Memodifikasi kecepatan sesuai kebutuhan.

Demikianlah pembahasan mengenai Silicon Controller Rectifier dari Kelasteknisi.com yang mencakup pengertian, cara kerja, karakteristiknya, jenis- jenis, dan aplikasinya. Semoga Bermanfaat .

Baca juga: Mengenal Sirkuit Terpadu (Integrated Circuit)

Sumber Referensi:

http://tmnstudio.com/electronics/446-fungsi-scr-sillicon-controlled-rectifier.html

https://www.teknik-otomotif.com/2017/12/fungsi-dan-cara-kerja-scr-silicon.html

https://teknikelektronika.com/pengertian-thyristor-jenis-thyristor/

https://elektronika-dasar.web.id/pengertian-scr-silicon-controlled-rectifier/

https://www.jagobelanja.com/pengertian-fungsi-thyristor-dan-cara-kerja/

https://www.wikikomponen.com/pengertian-scr-dan-prinsip-kerja-komponen-silicon-control-rectifier/