门极可关断晶闸管

一种具有自关断能力和晶闸管特性的晶闸管

门极可关断晶闸管是一种具有自关断能力和晶闸管特性的晶闸管。如果在阳极加正向电压时，门极加上正向触发电流，GTO就导通。在导通的情况下，门极加上足够大的反向触发脉冲电流，GTO就由导通转为阻断。它的一些性能虽然比绝缘栅双极晶体管、电力场效应管差，但其具有一般晶闸管的耐高压、电流容量大以及承受浪涌能力强的优点。因此，GTO已逐步取代了普通晶闸管，成为大、中容量变流装置中的主要开关器件。

简介

GTO（Gate-Turn-Off Thyristor）是门极可关断晶闸管的简称，他是晶闸管的一个衍生器件。但可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断，他是全控型器件。

GTO的结构

GTO和普通晶闸管一样，是PNPN四层半导体结构，外部也是引出阳极．阴极和门极。但和普通晶闸管不同的是，GTO是一种多元的功率集成器件。虽然外部同样引出三个极，但内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO单元，这些GTO单元的阴极和门极在器件内部并联，他是为了实现门极控制关断而设计的。

GTO的内部结构图和电气图形符号GTO的工作原理：

从图中可知PNP和NPN构成了两个晶闸管V1 V2分别有共基极电流增益a1和a2。

1.当a1+a2=1时，是器件临界导通的条件。

2.当a1+a2>1时，是二个晶体管过饱和导通的条件。

3.当a1+a2<1时，是不能维持饱和导通而关断的条件。

GTO与普通晶闸管的不同

1.在设计器件时使a2较大，这样晶体管V2控制灵敏，这样GTO可以很容易关断。

2.使得a1+a2趋向与1，普通晶闸管a1+a2>=1.15，而GTO的近似为1.05，这样GTO导通时饱和程度不深，更接近与临界饱和，为门极可关断控制提供了有力条件。不利因素，导通是管压降增大了。

3.集成结构中每个GTO单元的阴极面积小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2基区的横向电阻很小，使门极抽出较大的电流成为可能。

4.它比普通晶闸管开通过程快，承受的电压能力强。

GTO的主要参数

1.最大可关断阳极电流IATO。

2.电流关断增益βOff=IATO/IGM。

IGM是门极负脉冲电流最大值 βOff一般只有5左右这是GTO的主要缺点。

3.开通时间Ton 开通时间指延迟时间与上升时间之和.GTO的延迟时间一般为1~2us,上升时间则随同态阳极电流值的增大而增大。

4.关断时间Toff 关断时间指存储时间与下降时间之和，而不包括尾部时间。GTO的存储时间则随阳极电流值的增大而增大，下降时间一般小于2us。

门极辅助关断晶闸管

门极辅助关断晶闸管在阳极电流过零反向后的某一时刻门极才加负压,使器件恢复阻断的GTO。门极辅助关断晶闸管通常采用放大门极和阴极短路结构，门、阴极图形采用高度交叉指状结构。这种器件的优点是关断时间短，开通特性好，允许的通态电流上升率和通态电压上升率较高。它可用来构成斩波器、逆变器等工作频率较高的电路。

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