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 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
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？ 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 J3 α2 N2 α2 G N2P2N1 IK K K
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。 P1 N1 P2 门极 阳极 阴极 N2
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 门极 阳极 阴极 N2 非对称GTO也称为穿通型PT(Puncu-through)型GTO。它具有 五层结构。
GTO 3)阳极短路型GTO P1 N1 P2 门极 阳极 阴极 N2 4）逆导型GTO 5）透明阳极型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 J1 J2 J3 G A K P1N1P2 N2P2N1 IC1 IC2 IK IA N1 N2 P2 α1 α2 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
GTO ②二维关断过程 N2 P2 N1 P1 IA Rb T N2 x WP2 y z
GTO ②二维关断过程 T N2 x WP2 y z
GTO ②二维关断过程 T N2 x WP2 y 影响关断速度的因素： IG； 关断增益； WP2； P2区少子寿命； xb z
GTO 3、 GTO主要参数 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。 1）关断时间toff 关断失效
2）最大可关断电流IATO 影响IATO的因素： 结温的影响 ； 3）关断增益βoff Rpb的影响 ； α1和α2的影响 ； GTO 2）最大可关断电流IATO N2 P2 N1 P1 IA Rpb 影响IATO的因素： 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 3）关断增益βoff
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 GTO 4 、 GTO的设计要点与工艺关键 1） 2）减小α1 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
（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 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。
IGCT（Integrated Gate Commutated Thyristor） 诞生 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。