第4章-门极可关断晶闸管GTO-ppt课件.ppt
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1、门极可关断晶闸管(门极可关断晶闸管(GTOGTO) 4.1 GTOGTO的结构和工作原理的结构和工作原理 4.2 GTOGTO的动态特性的动态特性 4.4 GTO GTO的主要参数的主要参数 4.4 GTO GTO的驱动的驱动第第4章章1.1PPT课件门极可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor GTO) 晶闸管的一种派生器件 可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断 GTO的电压、电流容量较大,与普通晶闸管接近,因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用4.1GTO的结构和工作原理的结构和工作原理1.2PPT课件结构:结构: 与普通晶闸管的相同点相同点: PNPN四层半导体
2、结构,外部引出阳极、阴极和门极。 和普通晶闸管的不同点不同点:GTO是一种多元的功率集成器件,内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元,这些GTO元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。c)图1-13AGKGGKN1P1N2N2P2b)a)AGK图4.1 GTO的内部结构和电气图形符号 a) 各单元的阴极、门极间隔排列的图形 b) 并联单元结构断面示意图 c) 电气图形符号GTOGTO的结构和工作原理的结构和工作原理4.11.3PPT课件 工作原理:工作原理: 与普通晶闸管一样,可以用图4.2所示的双晶体管模型来分析。 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN
3、1P2P2N1N2a)b)图4.2 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 1+ 2=1是器件临界导通的条件。当1+21时,两个等效晶体管过饱和而使器件导通;当1+21时,不能维持饱和导通而关断。 由P1N1P2和N1P2N2构成的两个晶体管VT1、VT2分别具有共基极电流增益1和2。4.1GTOGTO的结构和工作原理的结构和工作原理1.4PPT课件 GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别区别:4.1(1)设计2较大,使晶体管VT2控制灵敏,易于GTO关断。(2)导通时1+2更接近1(1.05,普通晶闸管1+21.15),导通时饱和不深,接近临界饱和,有利门极控制关断,但导通时管压降
4、增大。 (4)多元集成结构使GTO元阴极面积很小,门、阴极间距大为缩短,使得P2基区横向电阻很小,能从门极抽出较大电流 。RN PNPN PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2b)图4.2 晶闸管的工作原理GTOGTO的结构和工作原理的结构和工作原理1.5PPT课件 由上述分析我们可以得到以下结论结论: GTO导通过程与普通晶闸管一样,只是导通时饱和程度较浅。 GTO关断过程:强烈正反馈门极加负脉冲即从门极抽出电流,则Ib2减小,使IK和Ic2减小,Ic2的减小又使 IA和Ic1减小,又进一步减小VT2的基极电流。当IA和IK的减小使1+21时,器件退出饱和而关断。 多元集成结构还
5、使GTO比普通晶闸管开通过程快,承受di/dt能力强 。4.1GTOGTO的结构和工作原理的结构和工作原理1.6PPT课件开通过程:开通过程:与普通晶闸管类似,需经过延迟时间td和上升时间tr。Ot0t图1-14iGiAIA90%IA10%IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6 图4.3 GTO的开通和关断过程电流波形GTOGTO的动态特性的动态特性4.21.7PPT课件 关断过程关断过程:与普通晶闸管有所不同 抽取饱和导通时储存的大量载流子储存时间储存时间ts,使等效晶体管退出饱和。 等效晶体管从饱和区退至放大区,阳极电流逐渐减小下降时间下降时间tf 。 残存载流子复合尾部时间
6、尾部时间tt 。 通常tf比ts小得多,而tt比ts要长。 门极负脉冲电流幅值越大,前沿越陡,抽走储存载流子的速度越快,ts越短。 门极负脉冲的后沿缓慢衰减,在tt阶段仍保持适当负电压,则可缩短尾部时间 。Ot0t图1-14iGiAIA90%IA10%IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6GTOGTO的基本特性的基本特性4.2 图4.4 GTO的开通和关断过程电流波形1.8PPT课件GTOGTO的主要参数的主要参数4.3 延迟时间与上升时间之和。延迟时间一般约12s,上升时间则随通态阳极电流值的增大而增大。 一般指储存时间和下降时间之和,不包括尾部时间。GTO的储存时间随阳极电流
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