门极关断晶闸管
发布时间:2011/12/9 13:37:37 访问次数:3901
门极关断晶闸管GTO( Gate Turn-Off Thyristor)也称栅控晶闸管。以P型门极为例,它由PNPN四层半导体材料构成,其三个电极分别为阳极A、阴极K和门极G。
1.门极关断晶闸管重要特点
门极关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件,其结构及等效电路和普通晶闸管相同。门极关断晶闸管与普通晶闸管一样也具有单向导电特性,即当其阳极A、阴极K两端为正向电压在栅极G上加正的触发电压时,晶闸管将导通,电流导通方向为A→K。
普通晶闸管在靠栅极正电压触发后,去掉触发电压后也能维持导通,只有切断电源使正向电流低于维持电流或加上反向电压才能使其关断。但是,门极关断晶闸管导通状态下,如果在其栅极G上加一个适当的负电压,则能使导通的晶闸管自行关断,这是它与普通晶闸管的不同之处。
2.门极关断晶闸管关断原理
门极关断晶闸管与普通晶闸管触发导通原理相同,但是二者的关断原理及关断方式不同。普通晶闸管在导通之后处于深度饱和状态,而门极关断晶闸管在导通后只能达到临界饱和,所以门极关断晶闸管栅极上加负向触发信号即可关断。
门极关断晶闸管的一个重要参数就是关断增益βoff,它等于阳极最大可关断电流与栅极最大负向电流之比。
βoff一般为几倍至几十倍。βoff值越大,说明栅极电流对阳极电流的控制能力越强。
3.门极关断晶闸管栅极驱动电路要求
门极关断晶闸管栅极驱动电路一般要求是:当信号要求可关断晶闸管导通时,驱动电路提供上升率足够大的正栅极脉冲电流(其幅度视晶闸管容量不同在0.1到几安培范围内),其正栅极脉冲宽度应保证门极关断晶闸管可靠导通。
当信号要求门极关断晶闸管关断时,驱动电路提供上升率足够大的负栅极脉冲电流,脉冲幅度要求大于可关断晶闸管阳极电流的五分之一,脉冲宽度应大于可关断晶闸管的关断时间和尾部时间。
根据对驱动门极关断晶闸管的特性、容量、应用场合、电路电压、工作频率、可靠性要求和性价比等方面的不同要求,有多种形式的栅极驱动电路。
4.单电源门极关断晶闸管栅极驱动电路
图13-32所示是单电源门极关断晶闸管栅极驱动电路,电路中的VS2为门极关断晶闸管,VS1为普通晶闸管,VT1为导通脉冲放大管。
(1)导通触发过程分梅叠在导通脉冲到来时,正脉冲加到NPN型三极管VT1基极,使之饱和导通,其发射极输出的正脉冲通过Rl加到VS2栅极,VS2触发而导通。此时,因为关断脉冲没有出现,所以VS1不能导通而处于截止状态。
VT1和VS2导通后(VS1截止),VT1管发射极输出电流通过导通的VD1对电容Cl进行充电,充电电流回路如图13-33所示,在电容Cl上充到的电压极性为左正右负。
(2)关断触发过程努析。关断触发脉冲出现,导通触发脉冲消失,VT1截止,关断触发正脉冲加到VS1栅极,使VS1导通,如图13-34所示。VS1导通后,相当于将电容Cl左端接地,这样原先电容Cl上充到的左正右负电压加到VS2栅极.ONET4291VARGPR这是负极性电压,即VS2栅极对地加有负极性电压,将VS2关断。
门极关断晶闸管GTO( Gate Turn-Off Thyristor)也称栅控晶闸管。以P型门极为例,它由PNPN四层半导体材料构成,其三个电极分别为阳极A、阴极K和门极G。
1.门极关断晶闸管重要特点
门极关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件,其结构及等效电路和普通晶闸管相同。门极关断晶闸管与普通晶闸管一样也具有单向导电特性,即当其阳极A、阴极K两端为正向电压在栅极G上加正的触发电压时,晶闸管将导通,电流导通方向为A→K。
普通晶闸管在靠栅极正电压触发后,去掉触发电压后也能维持导通,只有切断电源使正向电流低于维持电流或加上反向电压才能使其关断。但是,门极关断晶闸管导通状态下,如果在其栅极G上加一个适当的负电压,则能使导通的晶闸管自行关断,这是它与普通晶闸管的不同之处。
2.门极关断晶闸管关断原理
门极关断晶闸管与普通晶闸管触发导通原理相同,但是二者的关断原理及关断方式不同。普通晶闸管在导通之后处于深度饱和状态,而门极关断晶闸管在导通后只能达到临界饱和,所以门极关断晶闸管栅极上加负向触发信号即可关断。
门极关断晶闸管的一个重要参数就是关断增益βoff,它等于阳极最大可关断电流与栅极最大负向电流之比。
βoff一般为几倍至几十倍。βoff值越大,说明栅极电流对阳极电流的控制能力越强。
3.门极关断晶闸管栅极驱动电路要求
门极关断晶闸管栅极驱动电路一般要求是:当信号要求可关断晶闸管导通时,驱动电路提供上升率足够大的正栅极脉冲电流(其幅度视晶闸管容量不同在0.1到几安培范围内),其正栅极脉冲宽度应保证门极关断晶闸管可靠导通。
当信号要求门极关断晶闸管关断时,驱动电路提供上升率足够大的负栅极脉冲电流,脉冲幅度要求大于可关断晶闸管阳极电流的五分之一,脉冲宽度应大于可关断晶闸管的关断时间和尾部时间。
根据对驱动门极关断晶闸管的特性、容量、应用场合、电路电压、工作频率、可靠性要求和性价比等方面的不同要求,有多种形式的栅极驱动电路。
4.单电源门极关断晶闸管栅极驱动电路
图13-32所示是单电源门极关断晶闸管栅极驱动电路,电路中的VS2为门极关断晶闸管,VS1为普通晶闸管,VT1为导通脉冲放大管。
(1)导通触发过程分梅叠在导通脉冲到来时,正脉冲加到NPN型三极管VT1基极,使之饱和导通,其发射极输出的正脉冲通过Rl加到VS2栅极,VS2触发而导通。此时,因为关断脉冲没有出现,所以VS1不能导通而处于截止状态。
VT1和VS2导通后(VS1截止),VT1管发射极输出电流通过导通的VD1对电容Cl进行充电,充电电流回路如图13-33所示,在电容Cl上充到的电压极性为左正右负。
(2)关断触发过程努析。关断触发脉冲出现,导通触发脉冲消失,VT1截止,关断触发正脉冲加到VS1栅极,使VS1导通,如图13-34所示。VS1导通后,相当于将电容Cl左端接地,这样原先电容Cl上充到的左正右负电压加到VS2栅极.ONET4291VARGPR这是负极性电压,即VS2栅极对地加有负极性电压,将VS2关断。
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