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  1. GTO 5.4门极可关断晶闸管(GTO) 1、概述 门极可关断晶闸管的英文名为Gate Turn-off Thyristor, GTO为英文名的缩写 GTO与GTR的比较 GTO的表示符号 GTO的优点

  2. GTO 2、GTO的结构和工作原理 1)普通晶闸管采用什么方式进行关断?为什么不能用门极来进行关断? A A IA P1 P1N1P2 J1 α1 α1 G N1 IC2 J2 IC1 P2 α2 J3 α2 N2 N2P2N1 G IK K K

  3. 阴极 门极 N2 P2 N1 P1 阳极 GTO 2)GTO的结构特点 GTO的结构特点有二:一是从横向来看,GTO是有许多个相同的小晶闸管并联组成,每个小晶闸管的两侧都设置门极,使门极电压能够波及到整个阴极面,所有的小晶闸管的阳极是公用的。二,从纵向来看,构成GTO的两个晶体管工作在临界饱和状态。

  4. 阴极 门极 N2 P2 N1 P1 阳极 GTO 3)GTO的种类 (1)逆阻型GTO 逆阻型GTO就是通常的PNPN对称型GTO,具有对称的正反向阻断电压。 (2)非对称型GTO 非对称GTO也称为穿通型PT(Puncu-through)型GTO。它具有 五层结构。

  5. 阴极 门极 N2 P2 N1 P1 阳极 GTO 3)阳极短路型GTO 4)逆导型GTO 5)透明阳极型GTO

  6. A A IA P1 P1N1P2 J1 α1 α1 G N1 IC2 J2 IC1 P2 α2 J3 α2 N2 N2P2N1 G IK K K GTO 4、GTO的工作原理 1)GTO的开通过程 2)GTO的关断过程 ①一维关断过程 α2尽可能大 使N2P2N1晶体管维持导通的基极电流 实际的基极电流

  7. N2 Rb P2 N1 IA P1 GTO ②二维关断过程 T N2 0 x y WP2 z

  8. GTO ②二维关断过程 T N2 0 x y WP2 z

  9. GTO ②二维关断过程 T N2 0 x y WP2 影响关断速度的因素: IG; 关断增益; WP2; P2区少子寿命; xb z

  10. ts的意义:一是导通区从阴极边沿开始收缩到阴极中心一个扩散长度Ln所需要的时间;二是从导通态过渡到 开始小于1的时间。由于后者一般前者短得多,因此粗略地可以用导通区从S/2收缩到Ln所需要的时间为存储时间。 GTO 3、 GTO主要参数 1)关断时间toff 关断失效

  11. N2 Rpb P2 N1 IA P1 GTO 2)最大可关断电流IATO 影响IATO的因素: 3)关断增益βoff 结温的影响 ; Rpb的影响 ; α1和α2的影响 ; 图形结构和工艺的影响

  12. 1) 2)减小α1 GTO 4、 GTO的设计要点与工艺关键 • 采用阳极短路发射极结构,减小P1发射区的面积; • 阳极采用低浓度或透明阳极; • 适当加厚基区宽度; • 降低长基区的少子寿命。 3)调整阴极结构 4)采用窄阴极结构

  13. 5、 GTO存在的问题与改进 GTO 1)存在的问题 (1)由于大功率GTO具有强烈的电流重新分配的问题,因此最大可关断电流不是与器件的面积成正比,近似的关系为 (2)为了有效使用GTO,有必要在电路中使用dv/dt缓冲电路,缓冲电路中的器件价格昂贵,而且也是电路更加复杂。 (3)大区域电流重新分配所带来的问题是GTO在关断过程中温度分布的不均匀。在高开关频率下,过热的危险性增加,即使整体散热设计合理也会出现这样的问题,这使得高压GTO不能使用在200~500Hz以上的频率。

  14. 5、 GTO存在的问题与改进 GTO 2)改进 IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor) 诞生 这个器件的关键是如何实现门极换流(gate commutated) ,阻止在n基区形成电位梯度至关重要,因为这使得电流重新分配。也就是J2结的耗尽层要尽可能均匀。要是J2结的耗尽层均匀扩展,必须使负载电流在J2结耗尽层扩展之前完全换流到门极,这是IGCT设计的关键。