Thyristoren und Dioden

Halbleiterbauelemente als Gleichrichter

Dioden werden eingesetzt, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln oder den Stromfluss gezielt zu lenken. Hierfür hat eine Diode eine Durchlass- und eine Sperrrichtung, das heißt sie blockiert den Strom in eine Richtung und leitet ihn vollständig in der anderen. Eine Diode enthält einen Positiv- und einen Negativ Dotierten Bereich. Wobei der Positive einen Elektronenmangel und der Negative einen Elektronenüberschuss aufweißt. Der positiv Dotierte Bereich wirkt dabei als Isolator. Wird eine Spannung in Sperrrichtung angelegt werden die restlichen Ladungsträger aus dem positiv dotierten Bereich ausgeräumt, es kann kein Strom mehr fließen - die Diode sperrt. Wird eine Spannung in Durchlassrichtung angelegt drängen freie Ladungsträger aus dem negativ dotierten Bereich in den Positiven. Die Diode wird leitend.

Diese Eigenschaft wird bei der Gleichrichtung von Spannungen ausgenutzt. Wird eine Diode in Reihe zu einer Wechselspannungsquelle geschaltet leitet diese nur die positive oder die negative Halbwelle weiter. Wird danach eine Glättung der Spannung vorgenommen erhält man eine Gleichspannung. Durch Verschaltung weiterer Dioden zu einer Diodenbrücke kann auch die negative Halbwelle verwendet werden.

Scheibenzellen/Diskrete Thyristoren und Dioden
  • Spannungsfest bis 7200V
  • Schaltströme bis 8000A
Thyristoren/Dioden-Module
  • Spannungsfest bis 3600V
  • Schaltströme bis 1200A
Gleichrichter Dioden/Thyristoren-Brücke
  • Spannungsfest bis 1800V
  • Schaltströme bis 300A

Ein Thyristor ist aus vier oder mehr Schichten aufgebaut, daraus resultieren mindestens drei PN/NP-Übergänge. Im Grundzustand sperrt der Thyristor in beide Richtungen. Durch den Gate-Anschluss kann er eingeschalten/gezündet werden. Hierzu muss in Durchlassrichtung eine Zündspannung angelegt werden. Ab diesem Zeitpunkt funktioniert der Thyristor wie eine Diode: Der Strom fließt in Durchlassrichtung. Erst wenn der Stromfluss im Thyristor zu Null wird, geht der Thyristor in den gesperrten Zustand über. Bei 50Hz Wechselspannungsanwendungen ist das alle 10ms der Fall.

Für Dioden und Thyristoren gibt es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten: einzeln in Scheibenzellen, einzeln oder zweifach in Modulen oder 4-7fach verschalten in Gleichrichtern.