../../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik

Thyristoren

Transistoren mit Gedächtnis

Transistor-NPN-PNP5.png
Bild 1: NPN- und PNP-Transistoren mit Gedächtnis

Wir untersuchen die Schaltung:

  • Nach dem Anlegen der Stromversorgung ist die LED aus.
  • Betätigen wir den Taster, geht die LED an.
  • Lassen wir den Taster los, bleibt die LED an.
  • Mehrfaches Betätigen des Tasters ändert nichts, die LED bleibt an.
  • Schalten wir die Stromversorgung ab, ist die LED wieder aus.

Anfänglich bekommt keiner der beiden Transistoren einen Basisstrom: Sie sind ausgeschaltet.

Betätigen wir den Taster fließt über R1 ein Strom in die Basis von Q1. Q1 schaltet ein und damit kann ein Strom in die Basis von Q2 fließen. Der Strom fließt über den Vorwiderstand der LED und die LED durch die Basis von Q2. Die LED leuchtet. Q2 schaltet ebenfalls ein und ein Strom fließt vom Kollektor von Q2 in die Basis von Q1.

Wenn wir jetzt den Taster loslassen, bleiben beide Transistoren eingeschaltet, weil sie sich gegenseitig Basisstrom liefern.

Wie können wir die beiden Transistoren abschalten?

Indem wir ihnen keinen Strom mehr liefern, die Stromversorgung kurzzeitig unterbrechen.

Es gibt noch eine weitere Möglichkeit:

Transistor-NPN-PNP6.png
Bild 2: NPN- und PNP-Transistoren mit Abschaltung

Mit dem Taster T2 werden die beiden Transistoren überbrückt. Es fließt kein Strom mehr durch die Transistoren und sie bleiben nach dem Loslassen von T2 ausgeschaltet.

Diese Schaltung mit NPN- und PNP-Transistor wird selten verwendet, aber es gibt ein Bauelement mit genau diesen Eigenschaften: den Thyristor.

Thyristor.png
Bild 3: Thyristor mit Abschaltung

Ein Thyristor hat drei Anschlüsse:

  • Anode
  • Kathode
  • Gate

Durch einen Strom in das Gate wird der Thyristor eingeschaltet.

In der Regel sind über 10mA Strom in das Gate eines Thyristors nötig, um ihn einzuschalten.

Ein Thyristor kann nur eingeschaltet werden, wenn die Spannung zwischen Anode und Kathode positiv ist. (Plus an Anode, in Pfeilrichtung)

Thyristoren werden als Leistungsschalter verwendet und meistens in entsprechenden Gehäusen geliefert, z.B. TO-220.

Thyristoren als Leistungsschalter an Wechselspannung

Thyristoren werden als Leistungsschalter bei hohen Spannungen und Strömen eingesetzt. Sie werden häufig an der Netzspannung von 230V betrieben. Da die Netzspannung Wechselspannung ist, die immer zwischen -320V und +320V schwingt, ist sie kurzzeitig 0V und der Thyristor schaltet aus. Wir brauchen keine Schaltung damit der Thyristor ausschaltet.

Ein Thyristor leitet nur in eine Richtung: von Anode zur Kathode. Ist die Kathode positiv gegen die Anode kann er nicht eingeschaltet werden.

Für Wechselstrom sind deshalb zwei Thyristoren antiparallel geschaltet. Meisten werden allerdings die Freunde der Thyristoren, die TRIACS verwendet, die Wechselspannung steuern können.

Wir gehen hier nicht näher auf derartige Schaltungen ein, weil 220V für uns tabu sind.

Überspannungsschutz

Wir kennen bereits einen Überspannungsschutz mit Z-Dioden oder Suppressordioden. Mit Z-Dioden oder Suppressordioden gibt es das Problem, dass an den Dioden eine relativ hohe Leistung abfällt, weil an ihnen die begrenzte Spannung abfällt und sie den vollen Strom bis zum Auslösen der Sicherung aufnehmen müssen.

Mit Thyristoren kann ein wirksamer Überspannungsschutz realisiert werden.

Ueberspannungsschutz.png
Bild 4: Überspannungsschutz mit Z-Diode.

Mit einem Thyristor wird einfach ein Kurzschluss erzeugt.

Ueberspannungsschutz2.png
Bild 4: Überspannungsschutz mit Thyristor

Wenn die Eingangsspannung die Z-Spannung der Z-Diode D1 überschreitet, wird durch den Strom der Thyristor ausgelöst. Er schließt einfach die Stromversorgung kurz. Die Sicherung F1 löst aus. Der Thyristor muss maximal den Auslösestrom der Sicherung aufnehmen. Allerdings ist die Spannung am eingeschalteten Thyristor mit 2V wesentlich geringer als z.B. die Z-Spannung von 6V. Außerdem sind Thyristoren für hohe Leistungen ausgelegt.

  • Ein Überspannungsschutz mit Thyristor ist für Versuche und Labor geeignet.
  • Gegen Spannungsspitzen ist eine Z-Diode besser geeignet, weil sie schneller reagiert.
Attention >

Überspannungsschutz

Ein Überspannungsschutz soll empfindliche Elektronik vor gefährlichen Spannungen schützen.

Mit brachialer Gewalt wird einfach ein Kurzschluss erzeugt.

Diese Schaltung wird deshalb als

  • Crowbar, Brecheisen

bezeichnet.

Regeln

  • Thyristoren haben drei Anschlüsse Anode, Kathode und Gate.
  • Thyristoren sind Schalter, die über einen Strom in das Gate eingeschaltet werden.
  • der Gate-Strom muss meistens höher als 10 mA sein.
  • An einem eingeschalteten Thyristor fallen etwa 2V ab.
  • Ein eingeschalteter Thyristor schaltet aus, wenn kein Strom mehr durch ihn fließt.
  • genau genommen, wenn der Strom unter den Haltestrom von etwa 50mA fällt.
  • Ein Thyristor schaltet nur, wenn an der Anode eine gegen die Kathode positive Spannung liegt.
  • Ein Thyristor sperrt, wenn an der Anode eine gegen die Kathode negative Spannung liegt.
  • Triacs können in beide Richtungen eingeschaltet werden.

Schichten

NPN- und PNP-Transistoren bestehen aus drei Schichten NPN bzw. PNP. Ein Thyristor besteht aus vier Schichten: NPNP. Oder PNPN :-)