Thyristor

Der Thyristor (SCR), auch Vierschichtdiode, Thyristordiode, Kippdiode 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. Der leitende Zustand wird durch einen Stromimpuls an der Steuerelektrode ausgelöst, der nichtleitende durch Stromumkehr.


Der Thyristor 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.

Ersatzschaltbild, Schaltzeichen und Kennlinien des Thyristors

Ersatzschaltbild, Schaltzeichen und Kennlinien des Thyristors

Eingesetzt werden Thyristoren als kontaktlose Schalter und steuerbare Gleichrichter in Schaltnetzteilen, Dimmern und Impulsschaltungen. Die Zündspannung arbeitet mit etwa 3 V, die Schaltströme reichen bis über 1.000 A bei Sperrspannungen von 1.000 V. Leistungs-Thyristoren können Spannungen von weit über 10 kV und Ströme von mehreren Kilo-Ampere (kA) schalten. Die Schaltleistung liegt über 10 MVA (Mega-Volt-Ampere), die Schaltfrequenz bei einigen hundert Hertz.

Netzthyristor, Foto: Semikron

Netzthyristor, Foto: Semikron

Es gibt spezielle Thyristor-Schalter wie lichtgesteuerte Thyristoren, Light Triggered Thyristors (LTT), elektrisch gesteuerte Thyristoren, Electrically Triggered Thyristor (ETT), MCT-Thyristoren, MOS Controlled Thyristors (MCT) und GTO-Thyristoren (Gate Turn Off), die in der IGBT-Technik (Insulated Gate Bipolar Transistors) eingesetzt werden. Eine Weiterentwicklung der GTO-Thyristoren sind die IGCT-Thyristoren (Integrated Gate Commutated Thyristors), die sich durch schnellere Schaltzeiten auszeichnen. Darüber hinaus gibt es mit der Breakover Diode (BOD) eine Thyristorvariante, die für die Ableitung von Strömen eingesetzt wird und bei Ableitströmen in den leitenden Zustand übergeht.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Thyristor
Englisch: silicon controlled rectifier - SCR
Veröffentlicht: 20.12.2017
Wörter: 347
Tags: #Aktive Bauelemente
Links: Bipolar, BoD (breakover diode), Dimmer, Diode, Elektrode