Vierschichtdiode (Thyristordiode)

Für die Vierschichtdiode werden auch die Bezeichnungen Thyristordiode oder Triggerdiode verwendet.
Die Vierschichtdiode ist ein Silizium-Einkristall-Halbleiter mit 4 Halbleiter-Schichten welchselnder Dotierung. Sie ist ein Schalter und hat einen hochohmigen und einen niederohmigen Zustand. Sie hat drei pn-Übergänge, wobei jeder pn-Übergang eine Diodenstrecke DI-III darstellt. Die Anschlüsse werden als Anode (A) und Kathode (K) bezeichnet.
Im Stromkreis einer Vierschichtdiode muss mit einem Vorwiderstand RV der Durchlassstrom begrenzt werden.

Schaltzeichen

Schaltzeichen der Vierschichtdiode

Vierschichtdiode im hochohmigen Zustand

Prinzip der Vierschichtdiode bei negativem Potential an der Anode
Liegt an der Anode negatives Potential, so sind die Diodenstrecken DI und DIII in Sperrrichtung geschaltet. Die Diodenstrecke DII ist in Durchlassrichtung geschaltet. Es fließt ein sehr kleiner Sperrstrom IR.

Vierschichtdiode im niederohmigen Zustand

Prinzip der Vierschichtdiode bei positivem Potential an der Kathode
Liegt an der Anode positives Potential, so sind die Diodenstrecken DI und DIII in Durchlassrichtung geschaltet. Die Diodenstrecke DII ist in Sperrrichtung geschaltet. Die Vierschichtdiode sperrt auch bei dieser Polung, aber nur in einem bestimmten Spannungsbereich von UAK. Vergrößert man die Spannung UAK, so wird die Vierschichtdiode plötzlich niederohmig (leitend).

Kennlinienfeld

Kennlininefeld einer Vierschichtdiode
Im Kennlinienfeld einer Vierschichtdiode unterscheidet man den Sperrbereich, den Blockierbereich, den Übergangsbereich und den Durchlassbereich.
Im Sperrbereich fließt ein sehr geringer Strom. Das ist dann der Fall, wenn die Spannung UAK negativ ist. Bei der Sperrspannung URab kommt es zu einem Durchbruch. Die Diode kann dabei zerstört werden.
Im Blockierbereich befindet sich die Vierschichtdiode in einem hochohmigen Zustand. Ist die Spannung UAK positiv und hat die Schaltspannung US erreicht, geht sie in den niederohmigen Zustand über. Dieser Teil der Kennlinie ist der Übergangsbereich.
Der größte Teil einer Spannung fällt, aufgrund des niederohmigen Zustandes, an einen Vorwiderstand RV ab. Die Spannung an der Vierschichtdiode sinkt bis auf die Haltespannung UH ab. Wird die Haltespannung UH und der Haltestrom IH (Wert wegen Exemplarstreuung ungenau) unterschritten, wird die Vierschichtdiode wieder hochohmig.
Im Durchlassbereich ist die Vierschichtdiode niederohmig. Die geringe Haltespannung steigt mit zunehmenden Haltestrom. Der Durchlassstrom IF muss mit einem Vorwiderstand RV begrenzt werden.

Anwendungen

  • in Zähler- und Impulsschaltungen
  • in Schaltstufen der elektronischen Fernsprechvermittlungstechnik
  • in Verknüpfungsglieder der Digitaltechnik
  • Ansteuerung von Thyristoren
  • im Bereich kleiner Leistungen

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