사이리스터(Thyristor)의 정의와 장단점

1. 사이리스터 정의와 동작 원리 

 

  1) 정의 

 사이리스터란 P-N-P-N 접합의 4층 구조 반도체 소자를 총칭하여 말합니다. 다이오드와 형태가 비슷하지만 다이오드보다 핀 하나가 더 있으며, 그 핀으로 인해 정방향 뿐 아니라 역방향으로도 전류를 흐르게 만들면서 교류를 생산할 수 있습니다. 일반적인 사이리스터는 SCR (Silicon Controlled Rectifier Thyristor)라고 하는 3단자 사이리스터를 말합니다. 주된 용도로는 직류를 교류로 바꾸는 인버터로 활용됩니다. 

 2) 동작 원리 

 Gate가 공급되지 않는 상태에서는 양극에 전압을 인가하더라도 전류가 흐르지 않습니다. 하지만 Gate 전압을 가하고 양극에 전압을 인가하면 전류가 흐릅니다. 전류가 흐른 이후에 Gate 전압을 제거하더라도 사이리스터는 Off되지 않기 때문에 주 회로를 차단해야 전류가 끊기면서 사이리스터가 Off됩니다. 

 3) 전류 특성 

 정방향의 전류 시에는 양극인 Anode (A)와 음극인 Cathode (K) 사이에 정방향의 전압을 걸어서 Gate에 신호를 가하면 됩니다. 반대로 역방향의 전류시에는 Gate 신호를 차단한 후에 양극과 음극 사이에 역전압을 걸어주면 됩니다. 

2. 사이리스터의 장점과 활용 

 1) 장점 

   ① 고전압 대전류의 제어 용이하다 

   ② 반영구적인 수명이라 길다

   ③ 신뢰성이 높고 서지 전압에 강하다

   ④ 소형 경량이라 설치가 용이하다

   ⑤ Gate 전압이 중간에 소멸되어서 Off 되지 않는다

 2) 활용 

   ① 모터 제어, 위상 제어, 전압 조정 등 

   ② 고전압 대전류 제어 

   ③ 고주파 활용한 초음파기기, 고주파 가열 등