Thyristor

Een thyristor is een halfgeleider, met de werking van een elektronische schakelaar, die geschikt is om grote vermogens bij hoge spanningen met betrekkelijk weinig verlies te schakelen. Overeenkomstige componenten zijn de diac, triac, UJT en SBS. De voorloper van de thyristor was de thyratron.

Een thyristor heeft de eigenschappen van een schakelbare diode die met een extra stuuraansluiting of gate is te bedienen. De kathode wordt gemeenschappelijk gebruikt voor hoofd- en stuurstroom. Bij het aanleggen van een positieve gelijkspanning op de anode ten opzichte van de kathode, kan de thyristor door een triggerpuls op de gate in geleiding gebracht worden. Er loopt dan een stroom door de thyristor en door de belasting. Als er eenmaal stroom loopt blijft deze doorgaan ongeacht de spanning op de gate. Dit is goed te zien in het vervangingsschema: beide transistoren sturen elkaar open. Wel neemt de dissipatie, dus de warmte-ontwikkeling in de thyristor toe naarmate er meer stroom door de gate loopt. Daarom wordt in professionele regelingen een reeks korte pulsjes, een pulstrein gebruikt. De thyristor schakelt pas weer uit als de stroom erdoor onder een minimumwaarde daalt. Deze grens wordt de houdstroom (I_H) genoemd en verschilt per type thyristor. Een thyristor kan daarom alleen bij gelijkgerichte wisselspanning worden gebruikt, want tijdens de nuldoorgang is de stroom kleiner dan de houdstroom. Als de anodespanning negatief wordt gedraagt de thyristor zich als isolator.

Thyristors worden veel gebruikt in de vermogenselektronica, waar gelijkstroommotoren door middel van faseaansnijding worden aangestuurd. Een driefasenthyristorbrug is vergelijkbaar met een driefasendiodebrug, alleen is de uitgangsspanning bij een thyristorbrug regelbaar, waarmee het toerental en het koppel van de aan te sturen motor kunnen worden gevarieerd. De directe aansturing door middel van thyristors wordt de laatste jaren minder toegepast, omdat er steeds meer driefasige asynchrone motoren worden gebruikt. Deze kunnen geregeld worden met een frequentieregelaar of een frequentieomvormer. Alleen voor grote vermogens, in de orde-grootte van een megawatt (onder andere bij locomotieven NS 1600, RET Metrotype M (5151 en 5152) en GTL8- en ICM-materieel, worden uitsluitend thyristorchoppers met forse LC-resonante stroomcommutatie toegepast.

Bij een thyristorbrug is er sprake van zes thyristors in één robuuste behuizing. De aansturing hiervan is vrij complex, want de gatespanning voor elk element moet met de kathodespanning 'meelopen'. Voor kleine regelingen zoals in boormachines, stofzuigers en lichtdimmers worden vaker triacs gebruikt, omdat daarbij de gatesturing eenvoudig is.

De gate turn-off thyristor, afgekort tot GTO-thyristor, kan ook worden uitgeschakeld door een negatieve spanning op de gate. Deze wordt, evenals de RCT (reverse conducting thyristor), veel toegepast in zware choppers en inverters voor elektrische tractie.