Tyristor je polovodičová součástka, která svými názvy a funkcemi připomíná diodu, třebaže v porovnání s ní poskytuje více možností. Vnějším vzhledem a vnitřním uspořádáním se podobá spíš tranzistoru. Obecně se pod uvedeným názvem dříve rozuměla řada polovodičových křemíkových prvků s více přechody P-N, které mohou přecházet z blokovacího stavu do propustného stavu a obráceně. Tyristory patří mezi velmi rozšířené polovodičové součástky a našly trvalé uplatnění v průmyslu, v dopravě ale i ve slaboproudé elektronice.
Dnes si pod pojmem tyristor v podstatě představujeme čtyřvrstvý polovodičový prvek vodivosti PNPN, méně často NPNP. Má tedy tři přechody. Příklad uspořádání polovodičových přechodů a schématickou značku ukazuje obrázek vlevo. Elektrody spojené s vnějšími tj. krajními oblastmi P a N se nazývají anoda a katoda. Třetí elektroda blíže ke katodě vede od polovodiče P a nazývá se vstupní nebo řídicí elektroda, neboli gate [čti gejt]. Jak je patrné, oblast zájmu zužujeme na vodivost PNPN.
Proti diodě, u které rozlišujeme dva pracovní stavy, tj. propustný a závěrný, má tyristor tři možné stavy:
Závěrný směr představující oba krajní přechody tyristoru, jestliže ke katodě směřuje kladné napětí, k anodě záporné. Tyristor pak nemůže propouštět proud. V tomto závěrném směru se dioda i tyristor chovají stejně. Závěrný směr se významně uplatňuje v obvodu střídavého proudu.
Blokovací stav se opírá jen o závěrně pólovaný prostřední přechod, přičemž oba krajní přechody jsou pólovány v propustném směru. To znamená, že při blokovacím stavu se na anodu připojí kladný pól napájecího napětí, na katodu záporný pól. Tyristor je připraven k sepnutí, avšak sám bez dalšího nesepne. Výjimečně může dojít k situaci, kdy vložené napětí v obvodu anoda-katoda překročí dovolenou mez, třeba jen formou impulzu, a začne téci spínací proud.
Propustný směr se od blokovacího stavu liší jen tím, že do činnosti vstoupí třetí elektroda. Na řídicí elektrodu G se přivede kladné napětí proti katodě, což vyvolá spínací proud IGT, tekoucí přechodem PN mezi elektrodami G-K. Následkem tohoto proudu se původně zablokovaný prostřední přechod zaplaví volnými nosiči náboje, takže již nic nebrání jeho úplnému otevření a následnému sepnutí tyristoru. Spínací proud potom protéká celým obvodem anoda-katoda. Platí to však jen v případě, že dosáhl určité velikosti, stanovené parametrem „přídržný proud“ IL. Jestliže vlivem velkého odporu obvodu by měl téci menší proud, tyristor se ihned vrátí do blokovacího stavu.
Pokud dioda nebo tyristor se nacházejí v propustném směru, tj. prochází jimi proud, není rozdíl mezi jejich chováním. Výrazně se však liší podmínkami vzniku proudu, tedy vlastním otevřením. Zatímco u diody postačí připojit elektrody ke správné pólovanému napětí, u tyristoru se musí splnit ještě další podmínka, jak bylo psáno výše. Na řídicí elektrodu G musí přijít zapínací kladné napětí UGT. Pokud k tomu nedojde, tyristor nesepne a zůstává v blokovacím stavu. Pro přesnost dodejme, že k sepnutí postačí samotný impulz na řídicí elektrodě, má-li dostatečnou napěťovou úroveň. O velikosti proudu tekoucího tyristorem, stejně jako u diody, rozhoduje velikost napětí v obvodu a také odpor, který se odvozuje z parametrů zátěže. Vzhledem k více přechodům je na tyristoru úbytek napětí větší než na samotné diodě, přibližně 1,5 V.
Tyristor v sepnutém stavu se vyznačuje tím že nedokáže proud přerušit, tj. rozepnout, třebaže již řídicí impulz na vstupní elektrodě G odezněl. V tom se zásadně liší od spínací funkce tranzistoru. Nastává tedy problém, jak tyristor vypnout. Obvykle se musí na některém místě přerušit obvod, nebo rovnou odpojit zdroj. Situace je však mnohem jednodušší, jestliže se obvod napájí tepavým stejnosměrným proudem. U pulsujícího stejnost. proudu totiž dochází k přerušování každou setinu sekundy, a proto s uzavřením tyristoru nejsou potíže. Totéž platí pro tyristor v obvodu střídavého proudu.
Existuje i jiná možnost rozepnutí obvodu s tyristorem. Vyžaduje však poněkud složitější manipulaci. Ta spočívá v přivedení závěrného napětí k elektrodám A-K, což jinak řečeno znamená připojit k nim napětí obráceně pólované než je stávající napětí. A to není vždycky snadná záležitost. V jednom případě však tyristor sám rozepne: jestliže procházející proud klesne pod úroveň „vratného“ proudu IH. Tento parametr rozhoduje, při jakém proudu tyristor sám rozepne a vrátí se do blokovacího stavu.
Volt-Ampérová charakteristika zřetelně vypovídá o činnosti tyristoru. Má tři větve, z nichž každá pastří k jednomu z provozních stavů. Na svislou osu se nanášejí hodnoty proudu: v horní polovině propustný proud IT, dole závěrný proud IR. Vodorovná osa představuje vložené napětí: vpravo v propustném směru UD, vlevo v závěrném směru UR.
Závěrný směr: Svým průběhem se nijak neliší od průběhu u diody. Přímka procházející zprava doleva těsně pod vodorovnou osou naznačuje že proud v závěrném směru je velmi malý a se zvětšujícím se závěrným napětím prakticky neroste. Až do určité velikosti, ovšem. Pak nastává prudký zlom (průraz) a teče zkratový proud. Stejně jako dioda, jestliže se překročí její závěrné napětí. Hodnota napětí, odpovídající zlomu v charakteristice, se označuje jako tzv. průrazové napětí UR(BR) a rozumí se tím napětí v závěrném směru.
Blokovací stav: Je znárodněný na opačné straně od svislé osy, vpravo. K anodě a katodě se nyní přivádí napětí s opačným pólováním, tj. charakteristické pro propustný směr. Se stoupajícím napětím se proud prakticky nemění a je nepatrný, při kterém dojde k prudké změně. Takové napětí se nazývá spínací napětí v propustném směru UB0 a jeho velikost se obvykle nijak neliší nijak od průrazového napětí UBR. Po dosažení hodnoty UB0 tyristor samovolně sepne a trvale vede proud. Tím se dostal neúmyslně do propustného stavu, přičemž mohlo dojít k jeho poškození. K překročení spínacího nebo průzarového napětí může dojít i rušivými impulzy, které provázejí spínání nebo rozpínání obvodů na jiném místě.
Propustný směr: Poslední část charakteristiky je velmi podobná propustné části charakteristiky diody. V praxi to znamená, že i když napětí na tyristoru výrazně klesne, a přitom napětí na vstupní elektrodě UGT již odeznělo, nic to nemění na otevření tyristoru. Při nepatrném zbytkovém napětí na tyristoru teče velký proud. Čárkovaná vodorovná přímka značí přechod jedné části charakteristiky v druhou, což je záležitost čistě grafická, znázorňující skok v průběhu grafu (oběma směry). Svislá část grafu tedy vyjadřuje, že u tyristoru v sepnutém stavu téměř nezáleží na velikosti napětí v obvodu. Z toho zároveň vyplívá, že přechod z blokovacího stavu do propustného směru se uskuteční i při velmi nízkém napětí na elektrodách A-K. V sepnutém stavu umožňuje tyristor průtok maximálního proudu. Velikost proudu je limitována pouze konstrukcí tyristoru a také ztrátovým výkonem, který se mění v teplo. Samozřejmě tu záleží na účinnosti chlazení a na teplotě okolí. Především však o velikosti proudu rozhoduje odpor zařazený v obvodu.
Pro přesnost nutno dodat, že v této poslední části je charakteristika na obrázku poněkud zjednodušená. Nerespektuje tu rozdíl mezi tzv. vratným proudem (IH) a přídržným proudem (IL). Již o nich byla zmínka: klesne-li proud tyristorem na hodnotu vratného proudu, tyristor vypne (rozepne) a vrací se do blokovacího stavu. Hodnotu vratného proudu určuje v charakteristice dolní konec svislé části. Jenže ve stejném bodě neboli se stejně velikým proudem tyristor rozhodně není schopen sepnout a udržet sepnutý stav. Při přechodu z blokovacího do vodivého stavu je třeba, aby tekl větší proud, tj. přídržný proud IL. Pak tyristor setrvává v sepnutém stavu bez další přítomnosti řídicího proudu. V tomto smyslu jsme si tedy část charakteristiky zjednodušili.
Důležitým parametrem tyristoru je velikost trvalého maximálního proudu IFAV. Překročením této hodnoty se tyristor nenávratně poškodí. Avšak i menší proud může způsobit pohromu, jestliže není zajištěno odpovídající chlazení. Pak dojde k tepelnému průrazu, když teplota přechodu dosáhne přibližně 130°C. S určitým zjednodušením lze říci,. Že pouzdro nesmí překročit teplotu 95°C. Také překročením maximálního závěrného napětí UR(BR) se tyristor prorazí. Stejně jako u ostatních polovodičových součástek, i u tyristoru se závěrné napětí s vyšším oteplením snižuje.
S výjimkou tyristoru velkého výkonu, vyráběných v kovovém pouzdře doplněném šroubkem pro uchycení chladiče, se ostatní nacházejí v pouzdrech tranzistorů, a to jak z plastu, tak i z kovu. Od tranzistoru se tedy mnohdy bez označení nerozpoznají. To může vést k omylům, a proto se vyplatí před zapájením ověřit zkoušečkou rozmístění vývodů elektrod a samozřejmě i bezchybnou funkčnost součástky.
Přestože se tyristory používají především v silnoproudé technice k bezztrátovému řízení v trakčních systémech (elektromotory v lokomotivách, tramvajích apod.), obecně v řízených usměrňovačích, ani slaboproudá elektronika, se bez nich neobejde. Taktéž se tyristoru používá v nabíječích atp.