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Was ist Thyristor?

Halbleiterschalter aus vier abwechselnd p- und n-leitenden Schichten (pnpn). Er wird leitend, wenn bei in Durchlassrichtung anliegender Spannung ein Strom in das Gate fließt, und leitet danach auch ohne Gatesignal weiter, bis der Strom unter den Haltestrom fällt. Er wird für die Phasenanschnittsteuerung von Wechselstrom und für die Leistungsumformung bei hohen Spannungen und Strömen verwendet; GTO-Thyristoren lassen sich zusätzlich über das Gate abschalten. Latch-up in CMOS ist das Durchschalten einer parasitär im Schaltkreis entstandenen Thyristorstruktur.

Japanische Bezeichnung: サイリスタ

„Thyristor“ kommt in 12 Übungsfragen aus 8 Themen vor, z. B. Schaltungen der Leistungselektronik, Leistungshalbleiter, Zuverlässigkeit.

Fachgebiet: Schaltungen der Leistungselektronik

Jetzt üben: Fragen zu Thyristor

Welches Merkmal des Thyristors ist richtig?

  1. ANach dem Einschalten per Gate-Signal bleibt er eingeschaltet, bis der Strom nahezu 0 wird
  2. BEr lässt sich per Gate-Signal jederzeit frei ausschalten
  3. CEr ist ein Bauelement mit zwei Anschlüssen
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Antwort: A. Nach dem Einschalten per Gate-Signal bleibt er eingeschaltet, bis der Strom nahezu 0 wird

Ein Thyristor ist ein Schalter mit vierschichtiger PNPN-Struktur; wird ein Signal an das Gate gelegt, koppeln PNP- und NPN-Transistor positiv rück und schalten ein, und er bleibt auch ohne Gate-Signal eingeschaltet (Selbsthaltung). Zum Ausschalten muss der Strom unter den Haltestrom sinken, bei Wechselstrom schaltet er im Nulldurchgang des Stroms von selbst ab. Er beherrscht einige kV und einige kA und wird in der Hochspannungs-Gleichstromübertragung und Hochleistungsgleichrichtung eingesetzt. Es gibt auch GTOs, die sich per Gate abschalten lassen.

Welche Aussage über den Mittelwert der Ausgangsspannung ist richtig, wenn bei der Phasenanschnittsteuerung mit Wechselspannungsquelle und Thyristor der Zündwinkel (Steuerwinkel) α vergrößert wird?

  1. ADer Mittelwert der Ausgangsspannung bleibt unabhängig vom Zündwinkel konstant
  2. BJe größer der Zündwinkel, desto größer wird der Mittelwert der Ausgangsspannung
  3. CJe größer der Zündwinkel, desto kleiner wird der Mittelwert der Ausgangsspannung
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Antwort: C. Je größer der Zündwinkel, desto kleiner wird der Mittelwert der Ausgangsspannung

Ein Thyristor beginnt zu leiten, wenn bei in Durchlassrichtung anliegender Spannung ein Signal auf das Gate gegeben wird. Bei der Phasenanschnittsteuerung wird der Winkel α zwischen dem Nulldurchgang der Netzspannung und dem Zünden verändert und damit die Länge des Abschnitts jeder Halbwelle eingestellt, in dem Strom fließt. Ein größeres α verkürzt den Leitabschnitt, und der Mittelwert der Ausgangsspannung sinkt. Dieses Verfahren wurde etwa in Dimmern für Glühlampen und zur Drehzahlsteuerung von Gleichstrommotoren eingesetzt.

„Thyristor“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Thyristor“ (12)

  1. Welches Merkmal des Thyristors ist richtig?
  2. Welche Aussage über den Mittelwert der Ausgangsspannung ist richtig, wenn bei der Phasenanschnittsteuerung mit Wechselspannungsquelle und Thyristor der Zündwinkel (Steuerwinkel) α vergrößert wird?
  3. Ein einphasiger Wechselstrom mit 200 V Effektivwert wird mit einer einphasigen Vollweggleichrichterschaltung aus Thyristoren phasenangeschnitten und speist eine ohmsche Last. Welcher Wert liegt dem Mittelwert der Ausgangsspannung bei einem Zündwinkel von 60° am nächsten?
  4. Warum sperrt ein Thyristor in einer Phasenanschnittschaltung an einer Wechselspannungsquelle, ohne dass er über das Gate abgeschaltet wird?
  5. Welche Hauptaufgabe von Leistungshalbleitern ist richtig?
  6. Warum wird bei Kfz-ICs gefordert, den Latch-up-Test bei der maximalen Betriebstemperatur des Produkts durchzuführen, die eine strengere Bedingung als Raumtemperatur ist?
  7. Welches Verfahren wandelt durch Neutronenbestrahlung von FZ-Silizium einen Teil des Siliziums in Phosphor um und erzeugt so gleichmäßigen n-Typ?
  8. Welche Aussage zum Vorteil eines Wafers mit niedrig dotierter p-leitender Epischicht auf einem p+-Substrat (p/p+-Epiwafer) ist richtig?
  9. Wie heißt bei der CMOS-Wannenbildung eine Wanne, bei der durch Hochenergie-Ionenimplantation die Dotierkonzentration in größerer Tiefe höher ist als an der Oberfläche?
  10. Welche Beschreibung des Latch-up einer CMOS-Schaltung ist richtig?
  11. Welches Phänomen verschlechtert die Transistoreigenschaften, indem im hohen Feld nahe dem Drain beschleunigte Ladungsträger in das Gate-Dielektrikum injiziert werden?
  12. Welche Klasse von Halbleiterprodukten bezeichnet Produkte, die eine einzelne Funktion allein erfüllen, wie Dioden, Einzeltransistoren und Leistungs-MOSFETs?

Verwandte Begriffe

Latch-up CMOS Leistungshalbleiter (Leistungsbauelement) Gleichrichterschaltung (Gleichrichter) IGBT Stromverstärkung (hFE) AEC-Q100 ESD (elektrostatische Entladung) Gettern (Gettering) Mikrocontroller

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