Der Thyristor Aydin Asri 1. Gliederung Der PN – Übergang Der PN – Übergang Aufbau eines Thyristors Aufbau eines Thyristors Funktionsweise Funktionsweise

Der ThyristorDer Thyristor

Aydin AsriAydin Asri

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GliederungGliederung

Der PN – ÜbergangDer PN – Übergang Aufbau eines ThyristorsAufbau eines Thyristors FunktionsweiseFunktionsweise GrundschaltungenGrundschaltungen TriacTriac Vor- und Nachteile des ThyristorsVor- und Nachteile des Thyristors


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PN - ÜbergangPN - Übergang

Mit angelegter SpannungMit angelegter Spannung Pluspol an der Kathode ---> SperrrichtungPluspol an der Kathode ---> Sperrrichtung ABER: Pluspol an der Anode ---> Durchlass-richtung ABER: Pluspol an der Anode ---> Durchlass-richtung

(Driftstrom)(Driftstrom)


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AufbauAufbau

wechselnde Zonenfolge, mit 3 PN – Übergängenwechselnde Zonenfolge, mit 3 PN – Übergängen

Symbol Schematische Darstellung

Der N-Gate Thyristor:


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Der P-Gate Thyristor

FunktionsweiseFunktionsweise

Der Thyristor ist ein steuerbarer Gleichrichter. Der Thyristor ist ein steuerbarer Gleichrichter. Er dient zum Schalten und Steuern von großen Er dient zum Schalten und Steuern von großen Leistungen.Leistungen.

Er kann einen Nennstrom von bis zu 1200A Er kann einen Nennstrom von bis zu 1200A und eine Nennspannung von bis zu 3kV und eine Nennspannung von bis zu 3kV schalten.schalten.


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Funktionsweise Funktionsweise

Mit angelegter Spannung Mit angelegter Spannung Pluspol an der Anode:Pluspol an der Anode:

-1 Sperrschicht-1 Sperrschicht

-Durchlassrichtung -Durchlassrichtung

(Vorwärtsrichtung, (Vorwärtsrichtung,

Schaltrichtung)Schaltrichtung) Pluspol an der Kathode: Pluspol an der Kathode:

-2 Sperrschichten -2 Sperrschichten

-Sperrrichtung -Sperrrichtung

(Rückwärtsrichtung)(Rückwärtsrichtung)Aydin AsriAydin Asri

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Funktionsweise Funktionsweise Der Einfluss der SteuerdiodeDer Einfluss der Steuerdiode

Die Steuerdiode muss positiv Die Steuerdiode muss positiv gegenüber der Kathode sein.gegenüber der Kathode sein.

In DurchlassrichtungIn Durchlassrichtung:: -Steuerstrom zum “Zünden“ -Steuerstrom zum “Zünden“ zwischen 1 und 50mAzwischen 1 und 50mA -zum Zünden reicht ein -zum Zünden reicht ein NadelimpulsNadelimpuls -der Haltestrom darf nicht -der Haltestrom darf nicht unterschritten werdenunterschritten werden Im Sperrbereich:Im Sperrbereich: ...leitet der Thyristor nie!!!...leitet der Thyristor nie!!!


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GrundschaltungenGrundschaltungenDer T. als Schalter im GleichstromkreisDer T. als Schalter im Gleichstromkreis

Regelung mit Steuerstrom:Regelung mit Steuerstrom: -Kondensator--Kondensator-

löschschaltunglöschschaltung Regelung durch Regelung durch

Außenspannung:Außenspannung: -mit einem Hilfsthyristor-mit einem Hilfsthyristor -Die Schaltung kann -Die Schaltung kann

komplett elektronisch komplett elektronisch betrieben werden, wenn die betrieben werden, wenn die Taster durch Tran-Taster durch Tran-sistorkippverstärker ersetzt sistorkippverstärker ersetzt werdenwerden


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GrundschaltungenGrundschaltungen

Beispiel für die Anwendung Beispiel für die Anwendung des Thyristors im des Thyristors im Gleichstrombetrieb anhand Gleichstrombetrieb anhand einer Impuls-einer Impuls-längensteuerunglängensteuerung


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GrundschaltungenGrundschaltungenDer Thyristor im WechselstromkreisDer Thyristor im Wechselstromkreis

Der Thyristor wird in der Der Thyristor wird in der Regel im Wechsel-Regel im Wechsel-stromkreis eingesetzt. stromkreis eingesetzt.

Aus Wechselspannung wird Aus Wechselspannung wird eine pulsierende eine pulsierende Gleichspannung.Gleichspannung.

Die Wirkungsweise des Die Wirkungsweise des Thyristors anhand von Thyristors anhand von

Zeitdiagrammen.Zeitdiagrammen.


1010


Phasenanschnitt durch Phasenanschnitt durch zeitlich verschobene zeitlich verschobene ImpulseImpulse

Die zeitliche Verschiebung Die zeitliche Verschiebung des Zündimpulses entspricht des Zündimpulses entspricht einer Phasenverschiebung, einer Phasenverschiebung, deren Wert als Zünd - oder deren Wert als Zünd - oder Steuerwinkel bezeichnet Steuerwinkel bezeichnet wird.wird.


1111


Steuerung eines Steuerung eines Thyristors mithilfe einer Thyristors mithilfe einer phasenverschobenen phasenverschobenen Wechselspannung.Wechselspannung.

Die Phasenlage lässt Die Phasenlage lässt sich durch ein sich durch ein Potentiometer zwischen Potentiometer zwischen 5° bis 175° einstellen.5° bis 175° einstellen.


1212

TriacTriac

Dieses Bauteil ist im Dieses Bauteil ist im Prinzip eine Kombi-Prinzip eine Kombi-nation aus zwei nation aus zwei Thyristoren.Thyristoren.

Der Triac lässt beide Der Triac lässt beide Stromrichtungen zu.Stromrichtungen zu.


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ZusammenfassungZusammenfassung VorteileVorteile- große Leistungen können große Leistungen können

geschaltet und gesteuert geschaltet und gesteuert werdenwerden

- geringer Raumbedarfgeringer Raumbedarf- kleine Durchlasswider-kleine Durchlasswider-

ständestände- hohe Sperrwiderständehohe Sperrwiderstände- absolute Wartungsfreiheitabsolute Wartungsfreiheit- keine Funkenbildung keine Funkenbildung

Nachteile Nachteile - geringe Wärmekapazität der geringe Wärmekapazität der

einzelnen Thyristoreneinzelnen Thyristoren- Kühlkörper sind oft Kühlkörper sind oft

erforderlicherforderlich


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QuellenQuellen Jean Pütz (Hrg.) „Einführung in die Elektronik“ (Frankfurt am Main, Jean Pütz (Hrg.) „Einführung in die Elektronik“ (Frankfurt am Main,

1975) 1975) S. 269-291S. 269-291

Bilder: PN-Übergang Bilder: PN-Übergang http://lexikon.meyers.de/meyers/Halbleiterhttp://lexikon.meyers.de/meyers/HalbleiterThyristor Thyristor http://www.radio-electronics.com/info/data/semicond/thyristor/thyristor.phhttp://www.radio-electronics.com/info/data/semicond/thyristor/thyristor.phpp und und http://ourworld.compuserve.com/homepages/g_Knott/scr.gifhttp://ourworld.compuserve.com/homepages/g_Knott/scr.gif

Die restlichen Bilder sind aus den BuchDie restlichen Bilder sind aus den Buch Jean Pütz (Hrg.) „Einführung in die Elektronik“ (Frankfurt am Main, 1975)Jean Pütz (Hrg.) „Einführung in die Elektronik“ (Frankfurt am Main, 1975)


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Der Thyristor Aydin Asri 1. Gliederung Der PN – Übergang Der PN – Übergang Aufbau eines Thyristors Aufbau eines Thyristors Funktionsweise Funktionsweise