可關斷晶閘管

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可關斷晶閘管符號

可關斷晶閘管英文Gate Turn-Off thyristor,縮寫GTO),乃大功率半導體器件,屬於晶閘管的一種,當控制極加正脉衝時晶閘管導通;當控制極G加負脉衝時晶閘管關斷。可以作為VVVF牽引逆變器中的主要開關元件,用於控制供鐵路機車使用的交流牽引電動機

構造[编辑]

一般用 GTO表示,也可表示为GCS。 GTO的符号及正向稳态伏安特性如图1所示。GTO是一种较理想的直流开关元件,作开关时,与普通晶闸管相比,最突出的优点是:①能自关断,不需要复杂的换流回路;②工作频率高。缺点是:①同样工作条件下擎住电流大。擎住电流指刚从断态转入通态并切除门极电流之后,能维持通态所需的最小阳极电流。②关断脉冲对功率和负门极电流的上升率要求高。GTO与功率晶体管相比,其优点是:①能实现高压、大电流;②能耐受浪涌电流;③开关时只需瞬态脉冲功率。缺点是门控回路比较复杂。

  结构和工作原理  GTO有3个引出电极(图2), 分别用阳极(A)、阴极(K)、门极(G)表示。正向时,阳极和阴极间加正压,若门极无电压,则GTO阳极电压低于转折电压时不会导通;若门极加正压,则GTO在阳极电压小于转折电压时被门极触发导通(图1b)。GTO的关断是在门极加一定的负压,抽出负电流,使阴极导通区由接近门极的边缘向阴极中心区收缩,可一直收缩到载流子扩散长度的数量级。因为,GTO的阴极条宽度小,抽流时,P2区横向电阻引起的横向压降小于门、阴极的反向击穿电压。此时,由于GTO不能维持内部电流的正反馈,通态电流开始下降,此过程经过一定时间,GTO达到关断。

  GTO在感应加热调节器、 静止变频器、电力机车的电工设备等方面得到广泛应用,其发展方向是高频、高压、大电流。

  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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