6-4 사이리스터(SCR)를 활용한 스위치


택트 스위치를 한번 눌렀다 떼면 LED에 불이 들어옵니다. 스위치에서 손을 떼고 있어도 불은 계속 켜져 있습니다. 스위치를 계속 누르고 있지 않아도 됩니다.


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사이리스터

사이리스터(Thyristor)는 트랜지스터와 비슷한 기능을 하는 스위칭 소자입니다.
‘사이리스터’를 ‘실리콘 제어 정류기(Silicon-controlled rectifier, 줄여서 SCR)’라고 부르기도 합니다. 정식명칭은 ‘사이리스터’입니다.

스위칭 역할을 한다는 점에서는 손으로 누르는 스위치 또는 트랜지스터와 같은 기능을합니다.
다만, 작동조건은 서로 조금씩 다릅니다.

  1. 손으로 누르는 스위치는 손으로 스위치를 눌러주면 회로가 연결됩니다.
  2. 트랜지스터의 경우에는 베이스(B) 단자에 0.6~0.7V 이상의 전압을 가해주면 회로가 연결됩니다.
  3. 사이리스터의 경우에는 게이트(G) 단자에 약 0.8V 이상의 전압을 가해주면 회로가 연결됩니다.

매뉴얼 스위치, 트랜지스터, 사이리스터의 작동 조건 비교

사이리스터가 트랜지스터와 다른 점은 일단 한번 작동하기 시작하면 그 이후에는 게이트(G) 단자가 열려 있어도 계속 작동하고 있다는 점입니다.

사이리스터도 트랜지스터와 마찬가지로 3개의 단자를 가지고 있습니다. 세 단자의 이름은 각각 게이트(G), 애노드(A), 캐소드(C) 라고 부릅니다.

애노드(A)와 캐소드(C)라는 단자의 명칭은 다른 전자부품에서도 자주 사용합니다.
애노드(A)라는 명칭은 전류가 흘러 들어가는 곳이라는 뜻을 가지고 있으며, 캐소드(C)라는 명칭은 전류가 흘러 나오는 곳이라는 뜻을 가지고 있습니다.
전류와 전자의 흐름의 방향은 서로 반대이므로, 전자의 입장에서 보면, 애노드(A)는 전극 중 전자가 흘러 나오는 전극이고, 캐소드(C)는 전자가 흘러 들어가는 전극을 의미합니다.

사이리스터 연결법

사이리스터를 연결하는 방법은 트랜지스터와 비슷합니다.
즉, 트랜지스터의 베이스(B)에 약한 전압을 거는 것만으로 큰 전류를 흐르게 할 수 있는 것처럼 사이리스터의 게이트(G)에 약한 전압(약 0.8V이상)을 거는 것으로 큰 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 다만, 사이리스터는 한번 작동하기 시작하면 그 이후에는 게이트(G) 단자가 열려 있어도 계속 작동상태를 유지합니다.

작동중인 사이리스터를 멈추기 위해서는 애노드(A)-캐소드(C) 사이에 전원공급을 차단하거나 역(-)전압을 걸어주는 방법을 사용합니다. 2P4M 사이리스터는 게이트(G) 전압을 0.2V 이하로 낮추어 주는 것으로도 간단히 멈출 수 있습니다. 이 실험에서는 게이트(G)를 캐소드(C)와 합선시켜 간단히 LED를 소등시켰습니다.

회로 분석

위쪽 스위치를 누르면 게이트(G)에 (+)전압이 걸리면서 사이리스터가 작동되어 LED에 불이 들어옵니다. 스위치를 계속 누르고 있지 않아도 사이리스터는 계속 작동됩니다.
아래쪽 스위치를 누르면 게이트(G)가 건전지의 (-)극에 직접 연결됩니다. 따라서 게이트에는 0V의 전압이 걸리면서 사이리스터 작동이 멈추면서 LED도 소등됩니다.

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