可关断晶闸管(Gate Turn-Off thyristor,简称GTO),亦称门控晶闸管,是大功率半导体器件的一种,可作为VVVF牵引逆变器使用,用于控制供铁路车辆使用的交流牵引电动机。可关断晶闸管主要特点是当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。可关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件,其结构及等效电路和普通晶闸管相同。
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。
1、静态特性
(1)阳极伏安特性
(2)通态压降特性
2、动态特性
GTO的动态特性是指GTO从断态到通态、从通态到断态的变化过程中,电压、电流以及功率损耗随时间变化的规律。
(1) GTO的开通特性
当阳极施以正电压,门极注入一定电流时,阳极电流大于擎住电流之后,GTO完全导通。
(2) GTO的关断特性
GTO的门极、阴极加适当负脉冲时,可关断导通着的GTO阳极电流。
可关断晶闸管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。
可关断晶闸管与功率晶体管相比,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。
将万用表拨至R×1档,测量任意两脚间的电阻,仅当黑表笔接G极,红表笔接K极时,电阻呈低阻值,对其它情况电阻值均为无穷大。由此可迅速判定G、K极,剩下的就是A极。
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