Thyristor

Der Thyristor (SCR), auch Vierschichtdiode, Thyristordiode oder Silicon Controlled Rectifier (SCR) genannt, ist ein Halbleiterbauelement, das als elektronischer Schalter eingesetzt wird. Der Thyristor kennt zwei Zustände: den leitenden und den nichtleitenden, die durch eine Steuerelektrode ausgelöst werden können.

Ersatzschaltbild, Schaltzeichen und Kennlinien des Thyristors

Er ist ähnlich aufgebaut wie eine Reihenschaltung aus mehreren Dioden, bestehend aus vier Schichten, daher auch die Bezeichnung Vierschichtdiode, mit wechselnder P-N-P-N-Dotierung. Der Thyristor hat drei Elektroden, neben der Kathode und der Anode noch den Steueranschluss (G). Der Steueranschluss kann n- oder p-gesteuert sein, d.h. er setzt funktional an der Anode (n-gesteuert) oder der Kathode (p-gesteuert) an. Bei dem p-gesteuerten Thyristor ist der Steuerimpuls positiv. Dieser Impuls schaltet den Thyristor in den niederohmigen, leitenden Zustand, wodurch der Widerstandswert in den Milliohm-Bereich fällt. Erst wenn der Haltestrom unterschritten wird, werden die Halbleiterstrecken hochohmig und nichtleitend. Der hochohmige Zustand ist dann gegeben, wenn an der Anode eine negative Spannung anliegt. Im niederohmigen Zustand liegt an der Anode eine positive Spannung, die erst bei Überschreiten eines bestimmten Potentials zwischen Anode und Kathode den Thyristor in den leitenden Zustand schaltet.

Netzthyristor, Foto: Semikron

Eingesetzt werden Thyristoren als kontaktlose Schalter und steuerbare Gleichrichter in Schaltnetzteilen, in Dimmern und Impulsschaltungen. Die Zündspannung arbeitet mit etwa 3 V, die Schaltströme reichen bis über 1.000 A bei Sperrspannungen von 1.000 V und mehr.

Als GTO-Thyristoren gibt es spezielle Schaltthyristoren, die in der IGBT-Technik eingesetzt werden.