Thyristor einfach erklärt

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Worum geht es?

Ein Thyristor ist eine Diode mit Startknopf. Wie eine normale Diode lässt er Strom nur von der Anode zur Kathode durch. Aber erst, wenn er gezündet wurde.

Zum Zünden bekommt sein dritter Anschluss, das Gate, einen kurzen kleinen Stromstoß. Danach bleibt der Thyristor an, auch wenn das Gate längst wieder stromlos ist. Wie eine Klospülung: einmal drücken, und das Wasser läuft, bis der Kasten leer ist.

Er geht erst wieder aus, wenn der Strom durch ihn fast auf null sinkt, also unter den Haltestrom fällt.

Thyristor und TRIAC im Schaltplan: Der Thyristor sieht aus wie eine Diode mit einem Extra-Anschluss, dem Gate G (Steuertor). Der TRIAC besteht aus zwei gegenläufigen Thyristoren in einem Bauteil, seine Hauptanschlüsse heißen A1 und A2.

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Zünden und Löschen

Zünden: kurzer Strom ins Gate, der Thyristor leitet.
Anbleiben: Solange genug Strom fließt, bleibt er an. Das Gate hat jetzt keinen Einfluss mehr.
Löschen: Der Strom wird unterbrochen oder sinkt unter den Haltestrom. Dann sperrt er wieder.

Einmal zünden, dann bleibt er an: Ein kurzer Druck auf S1 schickt einen kleinen Zündstrom über R1 in das Gate. Der Thyristor V1 schaltet durch, die Lampe E1 leuchtet und bleibt an, auch wenn du S1 loslässt. Erst wenn S2 den Strom unterbricht, sperrt der Thyristor wieder.

Bei Wechselstrom löscht sich der Thyristor ganz von allein: Bei jedem Nulldurchgang der Spannung fällt der Strom auf null. In der nächsten Halbwelle muss er neu gezündet werden. Genau das nutzt man zum Steuern von Leistung.

Großer runder Scheibenthyristor mit Metalldeckel und weißem Keramikring — **Scheibenthyristor für die Industrie:** Dieser Thyristor ist so groß wie eine Hand. Er wird zwischen zwei Kühlkörper gepresst, die oben und unten zugleich Anode und Kathode anschließen. Die kleine Fahne an der Seite gehört zum Steueranschluss. Solche Bauteile schalten in Industrieanlagen und Bahnstromrichtern sehr große Ströme.

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TRIAC und Dimmer

Ein TRIAC sind zwei Thyristoren in einem Bauteil, gegeneinander geschaltet. Er leitet deshalb in beide Richtungen und passt perfekt für Wechselstrom.

So arbeitet ein klassischer Dimmer (Phasenanschnitt): In jeder Halbwelle wartet der TRIAC eine kurze Zeit und zündet erst dann. Bis zum nächsten Nulldurchgang leitet er. Zündet er früh, bekommt die Lampe fast die ganze Halbwelle und leuchtet hell. Zündet er spät, bekommt sie nur ein kleines Stück und leuchtet schwach.

Weitere Einsatzorte sind Sanftanlaufgeräte für Motoren, Heizungsregler und große Gleichrichter in der Industrie.

Für die Praxis

Nicht jede LED-Lampe ist dimmbar. Ein Phasenanschnitt-Dimmer funktioniert nur mit Lampen, die als „dimmbar“ gekennzeichnet sind. Sonst flackern sie oder gehen kaputt.

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Rechenbeispiele

01 Gatewiderstand berechnen

Laut Datenblatt braucht der Thyristor 10 mA Zündstrom, am Gate fallen dabei etwa 1 V ab. Die Spannung ist 12 V.

R_G = 12 V − 1 V0,01 A = 1.100 Ω
Ergebnis: höchstens 1,1 kΩ, gewählt 1 kΩ

02 Bleibt der Thyristor an?

Eine 12-V-Lampe mit 5 W hängt am Thyristor. Sein Haltestrom ist 20 mA.

I = PU = 5 W12 V ≈ 0,42 A
Ergebnis: 420 mA, viel mehr als 20 mA: er bleibt an

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Typische Fehler

Erwarten, dass das Gate ausschaltet: Ein normaler Thyristor lässt sich über das Gate nur einschalten, nicht ausschalten.
Zu kleine Last: Ist der Laststrom kleiner als der Haltestrom, geht der Thyristor sofort wieder aus.
Thyristor statt TRIAC bei Wechselstrom: Der Thyristor leitet nur in einer Halbwelle. Die Lampe bekommt höchstens die halbe Leistung.

Merke

Ein Thyristor ist eine Diode mit Gate. Ein kurzer Zündstrom ins Gate schaltet ihn ein, danach bleibt er an, bis der Strom unter den Haltestrom fällt. Der TRIAC leitet in beide Richtungen und steckt in Dimmern.

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Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Thyristor. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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