什么是门关闭晶闸管及其工作

一种固态半导体器件就像晶闸管不是一个完全受控的开关。这个操作可以这样做,它可以通过栅极终端开关ON,但是不能使用栅极终端开关OFF。当晶闸管开关打开时,即使我们分离栅极脉冲,它也不会关闭。所以没有控制去关闭晶闸管转变。一旦主电流被中断,则开关将关闭。因此,无论主电源都不会破坏,难以在施加中使用。喜欢DC-AC和DC-DC电路的转换。必须使用昂贵的,以及庞大的通信电路来停用晶闸管。必威体育怎么登录为了克服这个问题,使用GTO(栅极关闭晶闸管)装置。它是一种类似于正常晶闸管的电流控制设备。本文讨论了一个概述门关晶闸管


什么是门控关闭可控硅?

GTO这个术语代表“门关晶闸管”。它是一种双极半导体开关器件,像传统的晶闸管一样,包括阳极、阴极和门三端。具有闸管关闭的能力。这个装置是用来打开和关闭主电流供应通过一个门驱动电路。下面讨论门关断晶闸管的基本原理。

门关可控硅
门关可控硅

门关断可控硅符号如下所示。为了激活GTO进入导通模式,需要一个小的正栅极电流以及通过栅极终端上的一个负脉冲;它可以被关闭。在下面的图中,它包括双箭头,它区分了晶闸管与普通晶闸管。这些箭头主要表示通过栅极终端的双向电流的流动。


矩形脉冲断开符号
矩形脉冲断开符号

为了使GTO失效,它使用高栅极电流。另外,在导通状态下,因此晶闸管的工作方式就像一个普通的晶闸管,包括一个小的ON状态电压降。该闸极关断晶闸管的开关速度比普通晶闸管快,而且具有较高的额定电流和电压功率晶体管

目前市场上有不同类型的gto,包括对称和非对称电压的能力。对称GTO是一种具有相同正向阻塞和反向阻塞能力的GTO,适用于电流源逆变器,然而,这些是相当缓慢的。非对称GTOs (A-GTOs)由于其较低的通态电压降和恒温特性而广泛适用。

施工门关闭可控硅

闸极关断晶闸管的结构与普通晶闸管相似,因为它包括3个结和4- PNPN层。GTO是一种类似阳极、阴极和栅极的三端PNPN器件。在这种晶闸管中,阳极端由p+层通过n+型指扩散组成。

该晶闸管的N+层被高度掺杂以获得高发射效率,并提供了一个阴极端。因此,J3等结的击穿电压较低,典型的击穿电压值为20 ~ 40V。p层的掺杂水平必须很低才能保持良好的发射效率。同样,要有良好的开关OFF性能,掺杂区域必须是高的。

门的施工关闭晶闸管
门的施工关闭晶闸管

阳极结可以定义为P +阳极以及N碱基的连接,称为阳极结。通过P +阳极区域可以通过重掺杂的P +阳极区域获得高效阳极结,从而可以实现良好开关的性质。但是,关机功能受此类GTO的影响。

因此,通过在P +阳极层内以正常间隔掺杂的N +层来解决这个问题。因此,在结j1时,该n +层将通过n层进行直接接触。因此,电子可以从基座区域移动到P +阳极的阳极金属接触而不引起空穴注入,因此这被称为具有阳极的GTO结构。

由于这些阳极短路,GTO的反向阻塞容量可以减小到J3结的反向击穿电压,因此可以增加关断装置。但是,使用多个阳极短路会降低阳极结的效率,从而降低GTO的开关ON性能。因此,必须仔细考虑阳极短路密度,以获得良好的开关ON/OFF性能。

操作原理

GTO的操作原则与传统型晶闸管相同。一旦施加正栅极电流以使阳极端子正到阴极端子,那么就可以从阴极端子产生到阳极。因此,这在基区中的阳极端子的帮助下诱导空穴注入。这些电子以及孔注射连续直到栅极关闭晶闸管进入导通区域。

在晶闸管中,首先,通过开关ON与栅极端相连的阴极区域开始导电。因此,剩下的区域通过等离子体扩散进入传导。
与晶闸管不同的是,门关晶闸管包括窄阴极元件,它们通过栅极末端大量交错,因此早期开启的ON区域非常大,等离子体扩散很小。因此,闸极关断晶闸管很快进入导通区。

在栅极端,反向偏压可以通过使栅极端为负而不是阴极来关闭导通晶闸管。在p层中,可以使用栅极端子提取部分空穴,以抑制从阴极端子注入的电子。

为了解决这个问题,额外的空穴电流可以被栅极端移除,这将导致阴极端对电子的更多控制。最后通过p基结,电压降会导致栅极阴极结的反向偏置,因此晶闸管将失效。

在整个空穴提取过程中,p-base区域被缓慢耗尽,从而使导通区域被压缩。随着这一程序继续,然后阳极电流供应在偏远地区形成高电流密度的细丝。因此,如果这些灯丝没有迅速熄灭,就会造成有限的热点,从而损坏设备。

在高负栅电压应用期间,这些灯丝被迅速熄灭。由于在N基区储存电荷,尽管阴极电流停止,阳极终端到栅极电流仍持续流动。这就是所谓的尾电流当剩余载流子通过重组过程减少时它会以指数形式分解。当尾电流电平降低到泄漏电流电平时,器件保持转发阻塞特性。

vi特点

闸极关断晶闸管V-I特性与CT或常规晶闸管有关。GTO的闭锁电流不仅仅是电流互感器。对于GTO,闭锁电流为2A,而对于CT,闭锁电流范围为100 mA - 200 mA。GTO的V-I特性如下所示。

上述特性主要包括正向阻断、正向传导、反向阻断和反向传导四种区域或模式。

身上的GTO
身上的GTO

在类似转发阻塞的第一模式中,电压在晶闸管上施加而不施加+ VE栅极信号。因此,它不在这种模式下进行。但是,与晶闸管的漏电流相比,有一点漏电流非常高。实际上,在这种模式下,门关闭晶闸管就像a晶体管具有高电压和低增益的意思,阳极电流低。在这种模式下,当栅极端子对阴极屈服时,GTO简单地阻挡额定正向电压。

当一个正栅极信号以适当的幅度给GTO时,它就进入了转发传导模式。类似地,每当这个晶闸管有一个反向电压时,它就会将反向电压阻止到一个极限,但一旦反向电压达到一个临界值,称为反向断开过电压,GTO就开始反向导电。

如果栅极偏压并且该操作的时间小,则这种操作模式不会破坏设备。在反向偏置条件下,阻塞容量主要取决于GTO型。对称类型包括高反向阻塞能力,而非对称类型包括从20-30 V的小反向阻挡容量。

优势

闸极关断型可控硅的优点包括以下这些。

  • GTO具有出色的开关特性
  • GTO电路的配置具有比晶闸管电路单元更小的重量和尺寸。
  • 不需要换相电路,因此可以降低成本、重量和体积。
  • 与可控硅相比,GTO的开关速度较高。
  • 更少的维护
  • 目前的浪涌容量类似于SCR。
  • GTO的阻塞电压容量高
  • di/dt评级更处于开启状态
  • 效率很高

缺点

门的缺点关闭晶闸管包括以下这些。

  • 相关的损失,以及导通电压降更多
  • 由于GTO的结构是多层的,因此与传统的晶闸管相比,闸极触发电流值较高。
  • 闸门驱动电路的高损耗
  • 闸极关断晶闸管的ON态电压降较大。
  • 与SCR相比,锁存和保持电流的幅度很高
  • 锁存电流值为2A,而对于可控硅,它的范围从100 mA到500 mA。
  • 与SCR相比,GTO的触发电流很高

应用程序

由于与另一个晶闸管相比,GTO在许多应用中使用了许多效益,如出色的开关特性,维护较少,不需要换向电路等。门关闭晶闸管的应用包括以下内容。

  • 在快速和逆变器中,它用作主控制装置。
  • 交流驾驶
  • DC驱动器
  • 直流断路器
  • 直流直升机否则DC驱动器
  • 感应加热
  • 用于牵引应用,因为重量轻
  • 低功耗应用
  • AC稳定电力供应
  • 它用于逆变器,SVCs(静态无功补偿器)
  • 用于轧机、机床和机器人等驱动系统。

因此,这就是一切门控关断可控硅概述(GTO)喜欢建设,工作,优点,缺点,及其应用。该器件属于晶闸管家族,也属于功率半导体器件组。该装置可以通过门或控制终端来控制开关状态。这里有个问题,市场上有哪些不同类型的晶闸管?

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