(5) サイリスタ
サイリスタはスイッチング(遮断から通電へまた、その逆の切換)の動作ができる半導体素子の総称で、P形及びN形半導体が4層あるいは、それ以上から成っており、2端子、3端子、4端子のものがある。また、一方向だけ通電するものと、2方向のどちらへも通電可能のものとがあるので、その中でシリコン制御整流素子と呼ばれる一方向性逆阻止3端子のサイリスタが最も広く使用されており、通常SCR (Silicon controlled rectifier)と略称されている。SCRはサイリスタの代表的なものとなっているので、単にサイリスタと言うと、SCRを指すことが多い。SCRは一素子で数千KWの大電力の整流用のものまで出来るようになった一方向性導通素子で、図2.75に示すようにP形とN形の半導体が交互に配列した4層の半導体から成り、陽極(アノード、A)陰極(カソードK)ゲート(G)の3端子を持つ。これを動作させるにはアノードに順方向の電圧を加えただけでは導通せず、第3電極であるゲートにパルス電流信号を送ることによって初めて導通状態となる。次にアノードにかかる電圧を零にするか、負電圧をかけてやれば電流は流れなくなり、非導通の状態となる。このようにSCRが導通の状態に移ることを点弧又はターンオンと呼び、導通から非導通の状態に変ることをターンオフと呼んでいる。SCRの電圧対電流特性を例示すると図2.76のように順方向の阻止電圧特性(電圧を加えても電流を流さない特性)はゲート電流が零の状態で最も高く、この最大電圧をブレークオーバ電圧と呼ぶが、ゲート電流が大きくなるほど、ブレークオーバ電圧は低下する。したがって、ゲートパルス電流が大きいほど、容易にターンオフできることを示している。
いったん導通後、SCR負荷電流が減少して、ある一定値以下になるとSCRはターンオフする特性をもっており、この最少電流を保持電流と呼んでいる。
SCRの順方向電圧低下(導通時の電圧降下)は普通1ボルト程度、接合部の許容温度は100〜150℃で、微妙な時間間隔で電流遮断を行わせる時の注意すべき特性の一つであるターンオフ時間(逆電圧を加えてターンオフさせる時、再び順方向に電圧を加えてもターンオフしない最少の時間間隔)は約1/10,000秒である。
