門極可關(guān)斷晶閘管基本簡介

門極可關(guān)斷晶閘管是晶閘管的一個衍生器件。但可以通過門極施加負的脈沖電流使其關(guān)斷，它是全控型器件。

GTO(Gate-Turn-Off Thyristor)是門極可關(guān)斷晶閘管的簡稱，他是晶閘管的一個衍生器件。但可以通過門極施加負的脈沖電流使其關(guān)斷，他是全控型器件。

GTO和普通晶閘管一樣，是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部也是引出陽極.陰極和門極。但和普通晶閘管不同的是，GTO是一種多元的功率集成器件。雖然外部同樣引出三個極，但內(nèi)部包含數(shù)十個甚至數(shù)百個共陽極的小GTO單元，這些GTO單元的陰極和門極在器件內(nèi)部并聯(lián)，他是為了實現(xiàn)門極控制關(guān)斷而設(shè)計的。

GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和電氣圖形符號 GTO的工作原理

從圖中可知PNP和NPN構(gòu)成了二個晶閘管V1 V2分別有共基極電流增益a1和a2。

1 當(dāng)a1+a2=1時，是器件臨界導(dǎo)通的條件。

2 當(dāng)a1+a2>1時，是二個晶體管過飽和導(dǎo)通的條件。

3 當(dāng)a1+a2<1時，是不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷的條件。

1)在設(shè)計器件時使a2較大，這樣晶體管V2控制靈敏，這樣GTO可以很容易關(guān)斷。

2)使得a1+a2趨向于1，普通晶閘管的a1+a2>=1.15，而GTO的近似為1.05，這樣GTO導(dǎo)通時飽和程度不深，更接近于臨界飽和，為門極可關(guān)斷控制提供了有力條件。不利因素，導(dǎo)通使管壓降增大了。

3)集成結(jié)構(gòu)中每個GTO單元的陰極面積小，門極和陰極間的距離大為縮短，使得P2基區(qū)的橫向電阻很小，使門極抽出較大的電流成為可能。

4)它比普通晶閘管開通過程快，承受的電壓能力強。

(1)最大可關(guān)斷陽極電流IATO

(2)電流關(guān)斷增益βOff=IATO/IGM

IGM是門極負脈沖電流最大值 βOff一般只有5左右這是GTO的主要缺點

(3)開通時間Ton 開通時間指延遲時間與上升時間之和.GTO的延遲時間一般為1~2us,上升時間則隨同態(tài)陽極電流值的增大而增大。

(4)關(guān)斷時間Toff 關(guān)斷時間指存儲時間與下降時間之和，而不包括尾部時間。GTO的存儲時間則隨陽極電流值的增大而增大，下降時間一般小于2us。

普通晶閘管(SCR)靠門極正信號觸發(fā)之后，撤掉信號亦能維持通態(tài)。欲使之關(guān)斷，必須切斷電源，使正向電流低于維持電流IH，或施以反向電壓強近關(guān)斷。這就需要增加換向電路，不僅使設(shè)備的體積重量增大，而且會降低效率，產(chǎn)生波形失真和噪聲。

可關(guān)斷晶閘管(GTO)克服了上述缺陷，它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點，又具有自關(guān)斷能力，因而在使用上比普通晶閘管方便，是理想的高壓、大電流開關(guān)器件。GTO的容量及使用壽命均超過電力晶體管(GTR)，只是工作頻率比GTR低。目前，GTO已達到3000A、4500V的容量。大功率可關(guān)斷晶閘管已廣泛用于斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領(lǐng)域，顯示出強大的生命力。

可關(guān)斷晶閘管的外形，符號如圖。