门极可关断晶闸管.doc

门极可关断晶闸管GTO（百度百科）门极可关断晶闸管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，它是全控型器件。中文名 门极可关断晶闸管外文名 Gate-Turn-Off Thyristor简称 门极可关断晶闸管的简称类型 晶闸管的一个衍生器件通过 通过门极施加负的脉冲电流目录1概述2GTO的结构3GTO与普通晶闸管的不同4GTO的主要参数1概述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。2GTO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构成了二个晶闸管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+a21时，是二个晶体管过饱和导通的条件。3 当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，导通时管压降增大了。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。4GTO的主要参数（1）最大可关断阳极电流IATO（2）电流关断增益Off=IATO/IGMIGM是门极负脉冲电流最大值 Off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12us,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。 可关断晶闸管门极驱动电路(图1）包括门极开通电路和门极关断电路。某些场合还包括虚线所示的门极反偏电路，以增加抗干扰能力。门极开通电路为可关断晶闸管提供开通时的正门极脉冲电流。图2a是一种门极开通电路，当导通信号电压是高电平时，晶体管G1导通，其发射极电流即作为触发电流流入可关断晶闸管门极。门极关断电路为可关断晶闸管提供关断时的负门极脉冲电流。图2b是一种门极关断电路，当关断信号来时，晶闸管G2导通。负电压E2通过G2加到可关断晶闸管的门极，抽取门极电流。当可关断晶闸管T关断后,门极恢复阻断，门极电流降为零，G2也恢复阻断。图2c是完整的双电源门极驱动电路。 可关断晶闸管门极驱动电路可关断晶闸管门极驱动电路分类根据对驱动可关断晶闸管的特性或容量、应用的场合、电路电压、工作频率、要求的可靠性和价格等方面的不同要求，有各式各样的门极驱动电路。 可关断晶闸管门极驱动电路图3是单电源可关断晶闸管门极驱动电路。输入导通信号时，G1导通，产生正门极脉冲电流,使可关断晶闸管导通。这时电容器C充上了左正右负的电压。输入关断信号时，G1关断，G2导通，已充电的电容作为电源通过G2抽取可关断晶闸管的门极电流，使可关断晶闸管关断。这种电路的特点是电路简单，仅需一组驱动电路的电源。但导通信号的时间不能太短，否则电容上储存的能量太小，不足以关断可关断晶闸管。 可关断晶闸管门极驱动电路图4是脉冲减窄的门极开通电路,用以减少门极损耗。可关断晶闸管导通后,能自行维持导通，门极正脉冲电流失去作用、在保证晶闸管可靠导通的前提下，尽可能减小正触发脉冲的宽度。当导通信号电压是高电平时，晶体管G1导通。G1的发射极电流通过电阻R，稳压管W提供G2的基极电流。G2进入放大状态,它的发射极电流即是可关断晶闸管T的正门极脉冲电流。当T导通后，二极管D的阴极电位低于阳极电位，D导通，将G1所有的发射极电流引入T的阳极，G2截止，T 的门极电流降为零。这种电路既实现了正触发脉冲的减窄，又无碍于变流器的正常工作。 为了用同一个控制电路控制不同电位的可关断晶闸管，或为了保证控制电路的安全，需将控制电路和可关断晶闸管门极之间用光耦合器件或脉冲变压器进行电位隔离。光耦合器是小功率器件，它的输出信号经放大后才能驱动可关断晶闸管。光耦合器隔离的门极驱动电路常用于中小功率的可关断晶闸管驱动；在大功率的可关断晶闸管应用中，门极关断电流往往很大，达几百安。如不用变压器进行阻抗变换，相对于门极阻抗而言，门极电路的电压很低，很难确保关断脉冲电流的上升率，所以在大功率可关断晶闸管的门极关断电路中，常用脉冲变压器进行电位隔离。 可关断晶闸管门极驱动电路图5是一种用脉冲变压器隔离的门极驱动电路。输入导通信号时，用互补的高频信号驱动晶体管G1和G2,在变压器TM1中产生一个交流高频方波电压，经二极管D1、D2整流后，为可关断晶闸管提供一