Thyristoren

Ein Thyristor ist ein Bauelement mit bistabilem Verhalten. Er besteht aus vier hintereinander geschalteten, unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten, so dass sich drei Sperrschichten ergeben. Die beiden äußeren Schichten tragen die Anschlüsse für Anode und Kathode, eine innere Schicht den Steueranschluss (Gate).

Interner Aufbau und das Schaltsymbol des Thyristors.

Wenn das Gate nicht angesteuert ist, sperrt der Thyristor in beide Richtungen. Ist der Thyristor in Durchlassrichtung gepolt (Anode positiver als Kathode), so kann der Thyristor durch Anlegen einer Spannung an das Gate gezündet werden und der Thyristor geht vom sperrenden in den leitenden Zustand über. Nach der Zündung kann die Steuerspannung am Gate wieder weggenommen werden, ohne dass sich der Zustand des Thyristors ändert. Es genügt für die Zündung des Thyristors also ein kurzer Spannungsimpuls am Gate. Der Thyristor bleibt so lange im leitenden Zustand, bis der Strom zwischen Anode und Kathode einen gewissen Mindestwert (Haltestrom I_h) unterschritten hat. In diesem Augenblick geht der Thyristor wieder in den sperrenden Zustand und kann nur durch einen erneuten Zündimpuls am Gate wieder leitend gemacht werden. folgende Abbildung zeigt dieses Verhalten des Thyristors anhand seiner Kennlinie.

Kennlinie eines Thyristors

Zum vollständigen Zünden des Thyristors ist ein minimaler Zündstrom und eine minimale Zündspannung notwendig. Außerdem muss der Zündimpuls bis zum vollständigen Durchschalten des Thyristors anliegen. Typische Werte für Zündstrom und Zündspannung liegen bei 20 mA und 3 V (Thyristor mit 3A Durchlassstrom). Thyristoren werden für Durchlassströme zwischen 0.5 und einigen 1000 A (!) erzeugt. Die maximalen Sperrspannungen liegen zwischen 50 und 1000V.

Vorsicht ist bei Umpolung des Thyristors gegeben. Falls der Thyristor in Sperrichtung betrieben wird, darf er nicht angesteuert werden, da sonst der Sperrstrom deutlich ansteigen würde. Dies ist besonders beim Einsatz in Wechselspannungsschaltungen zu beachten.