Thyristoren sind elektronische Bauelemente mit drei Anschlüssen, die aufgrund ihres bistabilen Verhaltens häufig in Schalt- und Leistungsregelkreisen sowohl im Gleichstrom- als auch im Wechselstrombetrieb eingesetzt werden. Im Gegensatz zu Transistoren behalten sie ihren leitenden Zustand bei, selbst wenn das Steuersignal entfernt wird. Diese Halbleiterbauelemente bestehen aus vier abwechselnd dotierten Schichten aus p- und n-Typ-Materialien, die eine P-N-P-N-Struktur bilden. Typische Anwendungen umfassen die Leistungsregelung, wie beispielsweise Lampendimmer oder Motordrehzahlregler, sowie die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom mit regelbarer Ausgangsspannung. Zudem dienen sie als Sicherheitsschalter zum Schutz von Schaltungen vor Überstrom.
Quelle: https://diodethyristor.com/de/blog/the-ultimate-guide-to-thyristors-powering-modern-electronics
Thyristor im Gleichstrombetrieb
Ein Thyristor besteht aus drei Übergängen:
Ein PN-Übergang (g1)
Ein NP-Übergang (g2)
Ein weiterer PN-Übergang (g3)
Das Symbol ähnelt dem eines herkömmlichen Thyristors mit Anode und Kathode, verfügt jedoch über eine zusätzliche Elektrode, das Gate. Bei Anlegen einer positiven Spannung an die Anode gegenüber der Kathode blockiert der Thyristor den Stromfluss. Wird jedoch eine positive Spannung am Gate angelegt, beginnt der Strom durch den Thyristor zu fließen. Sobald der Thyristor leitend ist, bleibt er dies, auch wenn das Gatesignal entfernt wird, und führt den Strom weiter, bis die Stromzufuhr unterbrochen wird.
Thyristor im Wechselstrombetrieb
Obwohl Thyristoren ursprünglich für den Gleichstrombetrieb entwickelt wurden, finden sie auch Anwendung in Wechselstromkreisen. Ein Thyristor bleibt während eines gesamten Wechselstrom-Halbwellenzyklus leitend, bis der Strom auf null sinkt. Sobald der nächste Halbwellenzyklus beginnt, schaltet der Thyristor wieder aus und muss erneut aktiviert werden. Dies führt zu einem Stromverlauf, der einer „abgeschnittenen“ Sinuswelle ähnelt.
Fazit
Zusammenfassend sind Thyristoren essentielle Komponenten in der Leistungselektronik, die zur Steuerung hoher Stromstärken in Anwendungen wie Spannungsreglern, Motorsteuerungen und Energieversorgungssystemen eingesetzt werden. Ein entscheidender Faktor für ihre Leistung ist die Temperatur: Ein Temperaturanstieg kann die maximal sicheren Stromwerte verringern und die Lebensdauer des Bauelements beeinträchtigen. Daher ist es wichtig, geeignete Kühlmaßnahmen zu implementieren, um einen zuverlässigen Betrieb und eine lange Lebensdauer der Thyristoren zu gewährleisten.
