Тиратрон відрізняється від газотрона наявністю третього електрода — сітки, яка керує моментом запалювання дуги. У скляному балоні тиратрона (мал.2.37) 9, наповненому сумішшю інертних газів, розміщують анод 2, катод 5 і сітку 3, На рисунку зображено тиратрон з катодом непрямого розжарення, хоча часто тиратрони роблять і з прямим розжаренням. Катод оточений металевим екраном 6, який виключає можливість виникнення електричного поля між анодом і катодом поза сіткою. У верхній частині екран закритий сіткою, яка має форму диска з отворами. Вивід анода 1 знаходиться у верхній частині балона, виводи 7 катода й сітки — на цоколі, в нижній частині балона.
На відміну від вакуумного тріода в тиратроні зміна потенціалу сітки не впливає на силу анодного струму, а зміщує момент запалювання приладу, тобто момент утворення дуги. Після запалювання тиратрона сітка втрачає керувальну дію і гасить дугу, отже заперти тиратрон, змінюючи потенціал сітки, неможливо.
Малюнок 2.37- Будова та умовне позначення тиратрона
На мал. 2.38, а зображено анодно-сіткову характеристику тиратрона. За досить великої від'ємної напруги на сітці відносно катода електричне поле між сіткою й катодом, спрямоване назустріч основному полю тиратрона, перешкоджатиме рухові електронів до анода і сила анодного струму дорівнюватиме нулеві, тобто тиратрон буде запертий. Зі зменшенням від'ємної напруги на сітці до певного значення в анодному колі з'явиться струм дуже малої сили, який зі зменшенням від'ємної напруги на сітці поступово збільшуватиметься, як і в вакуумному тріоді.
Зі зменшенням сіткової напруги до ІІ3 — напруги запалювання швидкість руху електронів стає достатньою для іонізації газу, виникає дуга й утворюється плазма, тобто тиратрон відкривається.
З
А
Запалювання тиратрона супроводжується стрибкоподібним збільшенням сили анодного струму до певного значення, яке залежить від анодної напруги та опору навантаження RH . Після запалювання дуги сіткова напруга не впливає на силу анодного струму. Якщо на сітку подавати додатну напругу +UC , то її потенціал буде компенсований електронами й негативними іонами, які оточують сітку. Від'ємний потенціал сітки —ІУС компенсується позитивними іонами. Отже, сітка, втрачає свою керувальну дію і заперти лампу можна лише зниженням анодної напруги до нуля. Для обмеження сіткових струмів у коло сітки вводять опір 1...100 кОм.
При певній напрузі між сіткою й катодом запалювання тиратрона відбувається за певної анодної напруги, яка дорівнює напрузі запалювання (Uа = Uз). Отже, змінюючи Сіткову напругу, можна регулювати анодну напругу Uа = Uз, за якої виникає дуга. Крім сіткового потенціалу, на напругу запалювання U3 впливає тиск всередині балона, температура навколишнього середовища, сила струму розжарення, опір сіткового кола та інші фактори. Тому за певної сіткової напруги запалювання тиратрона може статися при анодній напрузі, що перебуває в межах від Uа тіп до Ua max, і пускова характеристика тиратрона (мал. 2.38б) визначається ділянкою, що знаходиться між кривими Uз тіп до Uз max
Вольт-амперна характеристика тиритрона Uа = f (Іа) має такий же вигляд, як і в газотрона.
Тиратрони застосовують у регульованих випрямлячах, перетворювачах постійного струму у змінний (в інверторах), у схемах автоматичного регулювання, керування, захисту тощо.
Тиратрон з холодним катодом являє собою іонний прилад із тліючим розрядом. Це скляний балон, заповнений сумішшю інертних газів (аргон — неон, аргон — гелій та ін.). Всередині балона розміщено три електроди: анод, катод і сітка. З подачею між сіткою Й катодом напруги Uc виникає електричне поле, під дією якого утворюється початкова іонізація і з'являється тихий, або темний розряд. Якщо на сітку буде подано додатний імпульс напруги, то сила струму в сітковому колі збільшиться і тихий розряд між катодом і сіткою перейде в тліючий. Якщо напруга між анодом і катодом Uа достатня для підтримання цього розряду, то він перекидається на анод, після чого тиратрон запалюється і сітка припиняє впливати на силу струму в тиратроні. Для гасіння тиратрона анодну напругу треба знизити так, щоб вона стала меншою від робочої.
Позитивними якостями тиратронів з холодним катодом е малі габарити й маса, висока механічна міцність, значна тривалість функціонування, відсутність розжарення, широкий діапазон робочих температур (від — 60 до +100 °С). Недолік таких тиратронів — нестабільність характеристик.