Tyrystor

Tyrystor - element półprzewodnikowy posiadający dwa stany charakterystyki napięciowo - prądowej: stan przewodzenia lub zaporowy, przy czym przejście pomiędzy stanami zachodzi w sposób skokowy.

Budowa

Tyrystor zbudowany jest z czterech warstw półprzewodnika o odpowiednim profilu domieszkowania: p-n-p-n. Posiada trzy wyprowadzenia podłączone do trzech warstw półprzewodnika. Anoda podłączona jest do warstwy skrajnej P, katoda jest podłączona do skrajnej warstwy N, natomiast bramka podłączona jest do jednej z warstw wewnętrznych P.

Działanie

Tyrystor może znajdować się w trzech stanach: zaworowym, blokowania oraz przewodzenia. 

W stanie dodatniej polaryzacji anody tyrystor może znajdować się w dwóch stanach: w stanie blokowania i stanie przewodzenia. W zakresie ujemnej polaryzacji anody tyrystor jest w stanie zaworowym. W stanie zaworowy i blokowania tyrystor jest wyłączony. W stan przewodzenia następuje włączenia tyrystora.

Tyrystor przewodzi prąd w kierunku od anody do katody. Jeżeli anoda posiada dodatni potencjale względem katody, to skrajne złącza typu p-n są spolaryzowane w kierunku przewodzenia, a złącze środkowe n-p w kierunku zaporowym (napięcie Ugk nie jest większe od napięcia progowego złącza baza - emiter).

Przyłożenie do bramki dodatniego względem katody napięcia, powoduje przepływ prądu przez bramkę. Zaporowość bramki (środkowego złącza n-p) zanika - następuje wyzwolenie tyrystora. Po zaniku sygnału sterującego bramką (brak przyłożonego do bramki napięcia) tyrystor nadal przewodzi prąd. Traci tę właściwość, gdy prąd obciążenia spadnie poniżej wartości przewodzenia lub przy odwrotnej polaryzacji tyrystora (stan zaworowy).

Podstawowe parametry

• TGT - czas załączania. Czas przejścia ze stanu blokowania do stanu przewodzenia, w konsekwencji doprowadzenia odpowiedniego sygnału w obwodzie sterującym.
• TQ - czas wyłączania. Czas, w którym tyrystor odzyskuje swe właściwości blokujące, w wyniku zmiany napięcia anodowego.
• URRM/ URSM - graniczne napięcie powtarzalne i graniczne napięcie niepowtarzalne w kierunku zaporowym.
• UDRM/UDSM - graniczne napięcie powtarzalne i graniczne napięcie niepowtarzalne w kierunku przewodzenia w stanie blokowania. 
• ITAVM - prąd graniczny obciążenia.
• Charakterystyki napięciowo-prądowe bramki UG = f(IG) określające właściwości sterowania tyrystora.
• Parametry cieplne - wielkości wynikające z zakresu temperatur w jakich może odbywać się praca tyrystora, a także z faktu strat mocy tyrystora, czyli jego nagrzewania.

Zastosowanie

Tyrystory stosowane są w obwodach o dużych natężeniach prądowych oraz wysokich napięciach. Wykorzystywane są w elektroenergetyce, trakcjach elektrycznych, napędach elektrycznych, układach regulacji dużych mocy. W szczególności:

• w energetycznych przekształtnikach najwyższych napięć i mocy - jako sterowniki napięcia zmiennego, sterowane prostowniki napięcia oraz falowniki.
• w stabilizatorach napięcia stałego i w automatyce silników prądu stałego - jako sterowniki prądu stałego.
• w systemach sterowania oświetleniem - jako układy regulujące poziom natężenia światła.
• w automatyce napędu, torach falowników, stabilizatorach napięcia - jako łączniki i przerywacze prądu stałego i przemiennego.
• w automatyce silników indukcyjnych, w urządzeniach zapłonowych silników spalinowych i technice ultradźwiękowej - jako przemienniki częstotliwości i sterowniki prądu przemiennego.
• w układach elektrotermicznych - jako stabilizatory temperatury obiektów.
• w układach ładowania akumulatorów, przerywaczach kierunkowskazów oraz w systemach regulujących częstotliwość pracy wycieraczek samochodowych.