Ich weiß, dass ein Thyristor eine vierschichtige PNPN-Struktur mit einer Anode im ersten P-Abschnitt, einem Gate im zweiten P-Abschnitt und einer Kathode im zweiten N-Abschnitt ist. Diese einfache Struktur legt nahe, dass jeder Thyristor ausgeschaltet werden kann, indem der gesamte Anodenstrom durch das Gate geleitet wird und der Kathodenstrom auf Null geht, wodurch der Thyristor entriegelt wird.
In einem Simulator schaltet sich ein Zwei-Transistor-Modell eines Thyristors, wie unten gezeigt, tatsächlich aus, wenn ein Pfad mit ausreichend geringem Widerstand zur Erde bereitgestellt wird.
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
Und man kann Thyristoren kaufen, die speziell für diese Verwendung entwickelt wurden und als GTO-Thyristoren (Gate Turn-Off) bezeichnet werden.
Meine Frage lautet also: Was macht einen GTO-Thyristor so besonders? Ist es nur ein gewöhnlicher Thyristor, aber mit bestimmten Eigenschaften für diese Betriebsart? Oder gibt es eine andere Siliziumstruktur, die es grundlegend anders macht?
Antworten:
Interessante Frage!
Beginnen wir damit, wie wir normalerweise einen Thyristor verwenden. Die Kathode wird normalerweise mit Masse und der Anode verbunden, um über die Last zu versorgen:
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
Die Elektronen treten also an der Kathode ein und wandern zur Anode.
In den Zeichnungen unten befindet sich die Kathode oben! Die Elektronen fließen also von oben nach unten (nur in den Dotierungsprofilen, nicht im obigen Schema)!
Nach einiger Suche fand ich diese beiden Zeichnungen der Dotierungsprofile beider Geräte.
Dies ist das Dotierungsprofil eines "normalen" Thyristors von dieser Stelle .
Und hier ist das Dopingprofil eines GTO (dieselbe Quelle wie oben, drücken Sie einige Male auf Weiter).
Der Hauptunterschied, den ich sehe, besteht darin, dass der GTO einen zusätzlichen P + -Bereich (hochdotierter P-Bereich) für den Gate-Kontakt hat. Ein derart hochdotierter Bereich wird verwendet, um einen "besseren", niedriger ohmschen Kontakt zu diesem Dotierungsbereich herzustellen.
Laut Wikipedia:
Für mich könnte das erklären, warum der GTO ausgeschaltet werden kann, während der normale Thyristor dies nicht kann. In einem normalen Thyristor hat das Gate keinen so guten Kontakt zum oberen P-Bereich, dass es nicht genug Elektronen ablenkt, um den Thyristor auszuschalten.
In einem GTO ist der Kontakt zu dieser P-Region viel besser, so dass viel mehr Elektronen (über das Gate) aus dieser P-Region entfernt werden können. Auch die Spannung dieses P-Bereichs kann durch den niederohmigen Kontakt viel besser gesteuert werden. Dies ermöglicht es dem Gate auch, die Spannung dieses P-Bereichs relativ zur Kathode herunterzuziehen, wodurch der Übergang von Kathode (N +) zu Gate (P) umgekehrt vorgespannt wird und der Kathodenstrom blockiert wird.
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