Un thyristor est un dispositif électronique à semi-conducteurs couramment utilisé en électronique pour contrôler et réguler des courants et des tensions élevés. Il peut être décrit comme un commutateur électronique qui est conducteur ou bloquant dans certaines conditions. Dans l’électronique de puissance, il est particulièrement adapté aux applications dans lesquelles de grandes puissances électriques doivent être commutées en toute sécurité.
Un thyristor est composé de quatre couches de silicium dopées en alternance (structure p-n-p-n). Chaque couche remplit une fonction spécifique dans le comportement du courant. La structure est en partie similaire à celle d’un transistor et le thyristor peut être représenté dans un circuit équivalent comme une combinaison d’un transistor PNP et d’un transistor NPN.
Les quatre couches de semi-conducteurs forment trois jonctions pn et génèrent ainsi un comportement de commande complexe. Le composant possède trois connexions :
La gâchette, dont la fonction peut être comparée à celle de la base d’un transistor, sert à amorcer le thyristor. Le thyristor reste dans l’état bloqué tant qu’aucun courant de commande ne passe par la gâchette. Ce n’est que lorsqu’une brève impulsion est appliquée à la gâchette que le composant s’allume – le courant traverse alors le thyristor de l’anode à la cathode. Cet état persiste même lorsque l’impulsion de la gâchette s’arrête, tant qu’un courant minimum, appelé courant de maintien, circule dans le composant.
Le thyristor présente donc un comportement bistable : Il est soit complètement conducteur, soit complètement bloqué. Il est parfois appelé Silicon Controlled Rectifier (SCR), ce qui signifie « redresseur contrôlé par le silicium ». Ce terme illustre la parenté étroite avec la diode, à la différence que le thyristor peut être contrôlé par une impulsion de gâchette.
Par rapport à la diode, qui conduit toujours lorsqu’elle est utilisée dans le sens direct, le thyristor est un composant contrôlable. La conduction ne commence qu’après une impulsion ciblée sur la grille. Contrairement au transistor, qui fonctionne en continu grâce à un contrôle du courant de base, le thyristor conserve son état conducteur de manière autonome – jusqu’à ce que le courant tombe en dessous du courant de maintien ou soit interrompu par une action externe.
La rétroaction interne entre les couches assure ce comportement d’auto-entretien, qui peut être illustré par les transistors (PNP et NPN) représentés dans le circuit équivalent.
Outre le thyristor classique, il existe d’autres types qui sont plus appropriés en fonction de l’application :
Les thyristors sont utilisés dans de nombreux domaines où des tensions et des courants élevés doivent être commutés :
Leur capacité à commuter de grandes puissances avec un faible effort de contrôle les rend particulièrement adaptés aux applications industrielles et à l’approvisionnement en énergie.
Avantages :
Inconvénients :
Le thyristor est un composant central de l’électronique de puissance moderne. Il combine les propriétés des diodes et des transistors et permet une commutation fiable de courants importants grâce à sa structure spéciale composée de quatre couches de semi-conducteurs. Des types spéciaux comme le triac ou le GTO élargissent son champ d’application. Malgré les nouvelles technologies, le thyristor reste un composant éprouvé et polyvalent dans de nombreux domaines.
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