전기기사 사이리스터 — 위상제어 방식·SCR·TRIAC·GTO 소자 구분·점호각 계산

사이리스터 제어의 본질은 위상각을 바꾸는 것이다. 각 반주기에서 도통을 시작하는 각(점호각·발방각)을 조절해 유효 전압과 출력 파형을 바꾸므로, 사이리스터를 이용한 교류 전압 크기 제어 방식은 위상제어 방식으로 답한다. 레오나드 방식은 발전기-전동기 조합, 쵸퍼·TRC는 직류 전압 제어에 쓰이므로 보기에서 가려낸다. 출력 평균 전압의 계산은 저항 부하 단상 반파 기준으로 Vdc = Vm(1+cosα)/(2π)다. 점호각 0°에서 60°로 늘리면 평균은 Vm/π에서 0.75Vm/π로 줄어 출력은 3/4배가 된다.

소자 구분은 단자 수와 방향성·기능으로 한다. SCR(실리콘 제어 정류기)·GTO·TRIAC은 모두 애노드·캐소드·게이트의 3단자 소자다. SCS(실리콘 컨트롤드 스위치)는 게이트가 둘 달린 4단자 구조이므로 「3단자 사이리스터가 아닌 것」의 단골 정답이다. 방향성으로는 TRIAC이 양쪽 방향으로 전류를 통과시키는 2방향성 3단자 사이리스터고, SCR은 단방향이다. 기능으로는 게이트로 턴온뿐 아니라 턴오프까지 가능한 소자가 GTO(게이트 턴오프 사이리스터)이고, 빛으로 게이트를 구동하는 감광(광기동) 소자가 LASCR로 광스위치·릴레이·카운터 회로에 쓰인다.

게이트 동작의 성질도 묻는다. 순방향 저지 상태에서 게이트 전류가 흐르면 소자는 온(On) 상태로 되고, 게이트 전류를 가해 도통 완료까지 걸리는 시간을 턴온 시간이라 한다. 게이트 전류를 증가시키면 턴온되기 쉬워져 순방향 저지 전압은 감소한다(역방향 저지전압에는 게이트의 영향이 거의 없다). 턴온 시간이 길면 스위칭 때 전력손실이 많아 소자가 파괴될 수 있다는 문장의 빈칸 순서(온 → 턴온 → 스위칭 → 전력손실)도 출제된다.