Тиристор
Тиристор является силовым электронным не полностью управляемым ключом. Поэтому иногда в технической литературе его называют однооперационным ключом, который может сигналом управления переводиться только в проводящее состояние, т. е. включаться. Для его выключения (при работе на постоянном токе) необходимо принимать специальные меры, обеспечивающие спадание прямого тока до нуля.
Тиристорный ключ может проводить ток только в одном направлении, а в закрытом состоянии способен выдержать как прямое, так и обратное напряжение.
Тиристор имеет четырехслойную p-n-p-n-структуру с тремя выводами: анод (A), катод (К) и управляющий электрод (УЭ), что отражено на рис. П1а. Вывод, соединенный с крайней р областью, называют анодом, а соединенный с крайней n областью, катодом. Вывод, образующий с катодом р- n переход,. называют управляющим электродом, рисП1б.
Внешнее напряжение U является прямым по отношению к переходам П1 и П2 и обратным для перехода П3, поэтому переходы П1 и П2 открыты (подобно диодам), а переход П3 заперт. В результате напряжение U почти целиком приложено к переходу П2 и через тиристор протекает небольшой ток, являющийся обратным током перехода. С увеличением напряжения ток немного увеличивается, а при достижении значения Uвкл лавинообразно возрастает, ограничиваясь только сопротивлением нагрузки, рис.П1в.
Этот процесс соответствует участку ВС вольтамперной характеристики и переводит тиристор в открытое состояние, когда он ведет себя как открытый диод, участок СД. Чтобы запереть тиристор, необходимо уменьшить ток I до значения меньше удерживаемого Iуд. Если напряжение переменное, то тиристор запирается в отрицательном полупериоде, когда ток I достигает нуля, если напряжение постоянное, то для запирания тиристора применяют специальные схемы коммутации.
Рис. П1. Структура, условное обозначение и вольтамперная характеристика тиристора
Перевод тиристора из закрытого в открытое состояние можно вызвать подачей кратковременного импульса тока Iу на управляющий электрод, рис П1в.
Управляемый выпрямитель
Тиристоры используются как для преобразования переменного в постоянное напряжение (выпрямиели), так и наоборот (инверторы). Управляемые выпрямители позволяют изменять переменную составляющую выходного напряжения от нуля до максимального значения при неизменном напряжении сети. Для этого в схемах выпрямителей диоды заменяются тиристорами.
На рис. П2а показан однополупериодный тиристорный выпрямитель. К источнику синусоидального напряжения Uc последовательно подключаются тиристор VS и нагрузка с сопротивлением Rн
Рис.П2. Схема и график выходного напряжения однополупериодного тиристорного выпрямителя
Тиристор закрыт до момента подачи на управляющий электрод УЭ импульса напряжения от схемы управления. Этот момент времени соответствует углу управления α, рис. П2б.
В момент времени, когда 
, напряжение и ток проходят через нуль и тиристор запирается. Этот процесс повторяется каждый положительный полупериод. В итоге постоянная составляющая напряжения на выходе определяется формулой:
Uнср = 
.
где Um- амплитуда входного напряжения.
На рис. П3а приведена регулировочная характеристика управляемого выпрямителя. На рис.П3б показано, как по осциллограмме выходного напряжения, наблюдаемого за половину периода Т, можно определить угол управления α в радианах.
Рис.П3. Регулировочная характеристика и осциллограмма выходного напряжения тиристорного регулятора напряжения
Тиристорный регулятор напряжения
В тиристорных регуляторах с фазоимпульсным управлением сопротивление нагрузки подключается к сети посредством периодического открытия и закрытия тиристора. Открытием и закрытием тиристора в свою очередь управляют импульсы тока, связанные с зарядом и разрядом конденсатора при подключении к нему или отключении от него источника постоянного напряжения. Простейший такой регулятор может быть представлен рисунком П2. Ключевыми элементами являются сопротивление нагрузки Rн и входное сопротивление мостового выпрямителя, нагруженного на тиристорД5. Когда тиристор закрыт, входное сопротивление выпрямителя оказывается большим по величине и резко снижает ток и напряжение на нагрузке. Наоборот, когда тиристор открыт, входное сопротивление выпрямителя оказывается малым по величине и напряжение сети почти полностью падает на нагрузке. Управляющий тиристором импульс тока формируется следующим образом.
Рис.П4. Схема простейшего тиристорного регулятора напряжения.
Когда конденсатор разряжен, то все напряжение сети приложено к выпрямителю, выпрямленное напряжение заряжает конденсатор через сопротивления R4 и R5, напряжение на конденсаторе растет и когда оно достигает величины 30 В открывается транзистор Т1, работающий в режиме лавинного пробоя. Разрядный ток конденсатора через делитель из сопротивлений R1 и R2 подаётся на управляющий электрод тиристора и открывает его. Все напряжение сети при этом будет приложено к нагрузке, напряжение на входе выпрямителя упадет до нуля и конденсатор окажется разряжен. Процесс вернется к исходному состоянию.
Время заряда конденсатора и вместе с тем величину напряжения на нагрузке можно регулировать с помощью изменения переменного сопротивления R4.Зависимость выходного напряжения V (на нагрузке Rн) от входного тока А(управляющего тока тиристора) называют регулировочной характеристикой. Вследствие экспоненциальной формы возрастания напряжения на конденсаторе регулировочная характеристика, оказывается нелинейной, что затрудняет плавную регулировку напряжения на нагрузке.