Ein siliziumgesteuerter Gleichrichter (SCR) ist ein Halbleiterbauelement zum Schalten und Steuern von Hochstromlasten. Der SCR ist im Wesentlichen ein Stromregler, der zum Einschalten auf eine extern zugeführte Triggerspannung angewiesen ist. SCR-Geräte verfügen außerdem über einen voreingestellten Haltestromwert, unterhalb dessen sie auch im eingeschalteten Zustand nicht leiten. Dadurch kann gesteuert werden, wann sich das Gerät einschaltet und welchen Mindeststrom es durchlässt. Siliziumgesteuerte Gleichrichter werden typischerweise in Hochstrom- und Hochspannungsanwendungen verwendet, obwohl sie oft in Niederspannungssystemen wie Lampendimmern zu finden sind.
SCRs bestehen aus vier abwechselnden Schichten aus p- und n-Halbleitermaterialien. An die zweite p-Schicht ist eine externe Leitung, das sogenannte Gate, angeschlossen. Das Gate wird verwendet, um die Triggerspannung zu liefern, die bewirkt, dass der SCR einschaltet und zu leiten beginnt. Die Halbleiterwafer werden zu einem kompakten Pellet geformt, das in einem Molybdän- oder Wolframgehäuse enthalten ist. Das Gehäuse ist an einem Ende mit einem Gewindebolzen ausgestattet, um die Befestigung eines Kühlkörpers zu ermöglichen, wobei sich die Gate- und Haupteingangsleitungen am anderen Ende befinden.
Der siliziumgesteuerte Gleichrichter bleibt inaktiv oder offen, bis ein vorbestimmter Gate- oder Triggerimpuls empfangen wird, woraufhin sich das Gerät einschaltet und Strom durchlässt. Nach dem Einschalten kann die Gatespannung entfernt werden und der SCR leitet weiter, solange der Stromfluss nicht unter einen voreingestellten Wert abfällt. Dieses voreingestellte Minimum wird als Haltestrom des Geräts bezeichnet; selbst wenn der SCR einen Gate-Impuls empfängt, schaltet er sich nicht ein, wenn der Hauptversorgungsstrom unter diesem Wert liegt. Diese Eigenschaften machen den siliziumgesteuerten Gleichrichter zu einem idealen Bauteil für eng gesteuerte Stromschaltungen.
Die Gatespannung des Gleichrichters ist auch eine variable Funktion in seinem Betrieb. Jeder siliziumgesteuerte Gleichrichter hat eine Nenn-Gate-Schwellenspannung, unterhalb derer das Gerät nicht aktiviert wird. Dieses Merkmal gibt Schaltungsentwicklern zusätzliche Kontrolle und Flexibilität über die Schaltbedingungen des Gleichrichters. Der Gate-Steuerkreis ist oft mit einer Schutzvorrichtung ausgestattet, die als Snubber bekannt ist. Dadurch wird verhindert, dass plötzliche Spannungserhöhungen am Gleichrichter eine kapazitive Kopplung im Gate induzieren und es versehentlich einschalten.
Der SCR wird im Allgemeinen in Schaltungen verwendet, die sehr hohe Strom- und Spannungswerte aufweisen. Moderne SCRs können bequem Leistungen von über einer Million Watt schalten und sind zu einem integralen Bestandteil der Umwandlung von Hochspannungswechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) geworden. Diese Heavy-Duty-Varianten werden oft wassergekühlt und in riesigen Stapeln an den Decken von Energieübertragungsanlagen aufgehängt. Ein SCR kann auch in Haushaltsanwendungen gefunden werden, die weitaus niedrigere Leistungsstufen verwenden, wie z. B. Motorsteuerungen, Heizungssteuerungen und große Lichtdimmer.