11. Tyristor

Tyristor je řízená křemíková usměrňovací dioda. Tyristory se používají pro střídavá i stejnosměrná
napětí- např. ke spínání spotřebičů, k řízení výkonu, k řízení otáček motorů apod. Tyristor je
vlastně spojení dvou bipolárních tranzistorů ve čtyřvrstvé struktuře s třemi přechody PN. V praxi
je možné konstruovat tyristory typu PNPN a NPNP. Používá se však jen struktura PNPN. U druhé
varianty se nedaří z fyzikálně-technologických důvodů dosáhnout potřebných parametrů. Na obrázku
máme základní uspořádání a schematickou značku tyristoru PNPN (obr. 21). Tyristor má tři elektrody:
A- anoda, K- katoda, G- řídící elektroda.


        Obr. 21 Základní uspořádání vrstev tyristoru PNPN a jeho schematická značka





                                Obr. 22 Tyristor připojený ke stejnosměrnému napětí


Na obrázku (obr.22) máme zapojení tyristoru do obvodu se stejnosměrným napětím. Zatěžovací rezistor
R2 je zapojen k anodě tyristoru. Tím nemá zatěžovací rezistor vliv na řídící napětí. Při stisknutí
spínače S prochází řídícím obvodem proud I[G], který je omezen předřadným rezistorem R1. Při
uvolnění spínače zůstává tyristor otevřený. Proto stačí k otevření tyristoru kladný proudový
impulz. Má- li se spotřebič vypnout, musí klesnout pod hodnotu tzv. vratného proudu. Při poklesu
pod tuto hodnotu se tyristor zavře. V praxi se to realizuje např. vypínacími tyristory.  Pokud
připojíme tyristor ke střídavému napětí, chová se jako usměrňovač. Na zatěžovacím rezistoru jsou po
otevření tyristoru jen kladné půlvlny. Záporné půlvlny tyristorem neprochází. Otevření probíhá
stejně jako u stejnosměrného napětí, kladným impulzem do řídící elektrody. Posouváním impulsu
uvnitř kladné půlvlny se reguluje výkon do spotřebiče.

Na obrázku (obr. 23) máme voltampérovou charakteristiku tyristoru, která vypovídá o jeho činnosti.
Má tři větvě, z nichž každá odpovídá jednomu z provozních stavů- závěrná, blokovací a propustná. Na
svislou osu jsou naneseny hodnoty proudu (v horní polovině propustný proud I[T, ]dole závěrný proud
I[R, ]). Vodorovná osa značí vložené napětí (vpravo v propustném směru U[D, ]vlevo v závěrném směru
U[R]). Čárkovaná část značí přechod jedné části charakteristiky v druhou.

Obr. 23 Voltampérová charakteristika tyristoru, znázorňující jednotlivé provozní stavy tyristoru

U[BR]- průrazové napětí. Než se dosáhne této hodnoty, proud v závěrném směru je velmi malý a
s rostoucím závěrným napětím prakticky neroste.  Po jeho dosažení nastává proudový zlom a
tyristorem teče zkratový proud. Stejně se chová dioda, pokud dosáhneme její závěrné napětí.

U[BO] – spínací napětí v propustném směru. Po jeho dosažení tyristor samovolně sepne a trvale vede
proud.

U[T]- úbytek napětí na zapnutém tyristoru.