简述

可关断晶闸管(GTO)又称门极可关断晶闸管或门控晶闸管，是晶闸管的一种派生器件。它的主要特点是门极加正脉冲信号触发管子导通，门极加负脉冲信号触发管子关断，因而属于全控型器件。

可关断晶闸管既保留了普通单向晶闸管耐压高、电流大的特性，又具备了自关断能力，且关断时间短，不需要复杂的换向电路，工作频率高，使用方便，但对关断脉冲信号的脉冲功率和门极负向电流的上升率要求较高。可关断晶闸管是理想的高压、大电流开关器件，广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域。2

结构

图1 GTO外形及符号

可关断晶闸管的结构和普通单向晶闸管一样，也是由PNPN四层半导体构成，外部也有三个电极，即门极G、阳极A和阴极K。普通单向晶闸管只构成一个单元器件，而可关断晶闸管则构成一种多元的功率集成器件，它的内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO单元。为了实现门极控制关断，而将这些小GTO单元的阴极和门极特别设计成在器件内部并联。

可关断晶闸管在电路中常用字母GTO表示，小功率可关断晶闸管的外形及电路符号见图1，大功率可关断晶闸管多采用圆盘状或模块型式。国产可关断晶闸管常用型号有先锋( XUNFO)、光宝( LITEON)、柳晶(LIUJING) GT050A～1000A等系列。进口可关断晶闸管常用型号有日本富士通公司(FUJITSU)EF3003AM系列，日本东芝公司(TOSHIBA) SG600EX、SG800EX、SG1000EX系列，瑞士阿西布朗勃法瑞公司(ABB)SSGA、5SGF、5SGR系列，日本三菱公司(MITSUBISHI)FG1000BV、FG3000DV、FG2000FX、FG3000GX系列，日本日立公司(HIT) GFP2000G40、GFP4000G40系列等。2

特性

普通单向晶闸管靠控制极信号触发之后，撤掉信号也能维持导通。欲使其关断，必须切断电源或施以反向电压强行关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积、质量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声，可关断晶闸管克服了上述缺陷。

当可关断晶闸管阳极和阴极间加正向电压且低于正向转折电压时，若门极无正向电压，则管子不会导通；若门极加正向电压，则管子被触发导通，导通后的管压降比较大，一般为2～3V。

由于可关断晶闸管关断时，可在阳极电流下降的同时升高施加的电压（不像普通单向晶闸管关断时在阳极电流等于零后才能施加电压），因此，可关断晶闸管关断期间功耗较大。另外，因为可关断晶闸管导通压降较大(2～3V)，门极触发电流较大（20mA左右），所以可关断晶闸管的导通功耗与门极功耗均较普通单向晶闸管大。2

主要参数

GTO的基本参数与普通晶闸管大多相同，不同的主要参数叙述如下。

(1)最大可关断阳极电流IATO。GTO的阳极电流允许值受两方面因素的限制：一是额定工作结温，其决定了GTO的平均电流额定值；二是关断失败。所以GTO必须规定一个最大可关断阳极电流IATO作为其容量，IATO即管子的铭牌电流。

在实际应用中，可关断阳极电流IATO受以下因素的影响：门极关断负电流波形、阳极电压上升率、工作频率及电路参数的变化等，在应用中应予特别注意。

(2)关断增益βoff。关断增益βoff为最大可关断电流IATO与门极负电流最大值IGM之比，即

βoff表示GTO的关断能力。当门极负电流上升率一定时，βoff随可关断阳极电流的增加而增加；当可关断阳极电流一定时，βoff随门极负电流上升率的增加而减小。

采用适当的门极电路，很容易获得上升率较快、幅值足够的门极负电流。因此，在实际应用中不必追求过高的关断增益。