晶闸管GTO"/>
门极可关断晶闸管GTO
a) 各单元的阴极、门极间隔排列的图形 b) 并联单元结构断面示意图 c) 电气图形符号■晶闸管的一种派生器件,但可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断,因而属于全控
型器件。
■GTO的结构和工作原理
◆GTO的结构
☞是PNPN四层半导体结构。
☞是一种多元的功率集成器件,虽然外部同样引出三个极,但内部则包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO单元,这些GTO元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
◆GTO的工作原理
☞V1、V2的共基极电流增益分别是a1、a2。a1+a2=1是器件临界导通的条件,大于1导通,小于1则关断。
☞GTO与普通晶闸管的不同
√设计a2较大,使晶体管V2控制 灵敏,易于GTO关断。
√导通时a1+a2更接近1,导通时接近临界饱和,有利门极控制关断,但导通时管压降增大。
√多元集成结构,使得P2基区横向电阻很小,能从门极抽出较大电流。
☞GTO的导通过程与普通晶闸管是一样的,只不过导通时饱和程度较浅。
☞关断时,给门极加负脉冲,即从门极抽出电流,当两个晶体管射极电流IA和IK的减小使 𝒂𝟏+𝒂𝟐 < 𝟏 时,器件退出饱和而关断。
☞GTO的多元集成结构使得其比普通晶闸管开通过程更快,承受di/dt的能力增强。
GTO的开通和关断过程电流波形
■GTO的动态特性
◆开通过程与普通晶闸管类似。
◆关断过程
☞储存时间ts
下降时间tf
尾部时间tt
☞通常tf比ts小得多,而tt比ts要长。
☞门极负脉冲电流幅值越大,前沿越陡, ts就越短。使门极负脉冲的后沿缓慢衰减,在tt阶段仍能保持适当的负电压,则可以缩短尾部时间。
■GTO的主要参数
◆GTO的许多参数都和普通晶闸管相应的参数意义相同。
◆最大可关断阳极电流IATO
☞用来标称GTO额定电流。
◆电流关断增益boff
☞最大可关断阳极电流IATO与门极负脉冲电流最大值IGM之比。
☞boff一般很小,只有5左右,这是GTO的一个主要缺点。
◆开通时间ton
☞延迟时间与上升时间之和。
☞延迟时间一般约1~2ms,上升时间则随通态阳极电流值的增大而
增大。
◆关断时间toff
☞一般指储存时间和下降时间之和,而不包括尾部时间。
☞储存时间随阳极电流的增大而增大,下降时间一般小于2ms。
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