Apa yang membedakan thyristor biasa dari thyristor GTO?

Saya tahu, thyristor adalah struktur PNPN empat lapis, dengan anoda di bagian P pertama, gerbang di bagian P kedua, dan katoda di bagian N kedua. Struktur sederhana ini menunjukkan bahwa setiap thyristor harus dimungkinkan untuk dimatikan, dengan mengarahkan semua arus anoda melalui gerbang, membuat arus katoda menjadi nol, dengan demikian membuka kunci thyristor.

Dalam sebuah simulator, model dua-transistor thyristor seperti yang ditunjukkan di bawah ini memang mati ketika disediakan jalur dengan resistansi rendah yang cukup ke tanah.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Dan seseorang dapat membeli thyristor yang dirancang khusus untuk digunakan seperti ini, yang disebut thyristor GTO (gerbang turn-off).

Jadi pertanyaan saya adalah ini: Apa yang membuat thyristor GTO istimewa? Apakah ini hanya thyristor biasa tetapi dengan karakteristik yang ditentukan untuk mode operasi ini? Atau ada beberapa struktur silikon berbeda di dalamnya yang membuatnya bekerja secara fundamental berbeda?

thyristor scr

— Perapian
sumber

Sebagai seseorang yang tertarik pada elektronik tetapi tidak terlalu akrab dengan thyristor, definisi "GTO" akan sangat membantu. Gerbang mematikan?

— chrylis -on strike-

@chrylis Ya, GTO adalah singkatan dari gate turn-off. Saya akan mengeditnya menjadi pertanyaan di suatu tempat.

— Hearth

Pertanyaan menarik!

Mari kita mulai dengan bagaimana kita biasanya menggunakan Thyristor. Katoda biasanya akan terhubung ke Ground dan Anode untuk memasok melalui beban:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Jadi elektron masuk di Katoda dan melakukan perjalanan ke Anoda.

Pada gambar di bawah, Cathode ada di atas! Jadi elektron mengalir dari atas ke bawah (hanya di profil doping, bukan di skema di atas)!

Setelah beberapa pencarian saya menemukan dua gambar profil doping kedua perangkat.

Ini adalah profil doping Thyristor "normal", dari situs ini .

Dan di sini adalah profil doping GTO (sumber yang sama seperti di atas, tekan Next beberapa kali).

Perbedaan utama yang saya lihat adalah bahwa GTO memiliki wilayah P + tambahan (daerah P yang sangat didoping) untuk kontak Gate. Daerah yang sangat didoping seperti itu digunakan untuk membuat kontak "lebih baik", lebih rendah-ohmik ke daerah doping itu.

Menurut Wikipedia:

Matikan dilakukan dengan pulsa "tegangan negatif" antara terminal gerbang dan katoda. Beberapa arus maju (sekitar sepertiga hingga seperlima) "dicuri" dan digunakan untuk menginduksi tegangan gerbang katoda yang pada gilirannya menyebabkan arus maju turun dan GTO akan mati (beralih ke 'pemblokiran') negara.)

Bagi saya itu bisa menjelaskan mengapa GTO bisa dimatikan sedangkan Thyristor yang normal tidak bisa. Dalam Thyristor normal, gerbang tidak memiliki kontak yang baik ke daerah P atas yang mencegahnya mengalihkan cukup banyak elektron untuk membuat Thyristor mati.

Dalam GTO, kontak ke wilayah-P itu jauh lebih baik sehingga lebih banyak elektron yang bisa dihilangkan (melalui Gerbang) dari wilayah-P itu. Tegangan wilayah-P ini juga dapat dikontrol lebih baik melalui kontak ohmik rendah. Itu juga memungkinkan Gerbang untuk menarik turun tegangan wilayah-P ini relatif terhadap Katoda yang akan membiaskan sambungan Katoda (N +) ke Gerbang (P) secara terbalik dan menghalangi arus Katoda.

— Bimpelrekkie
sumber

Jadi jika saya membaca ini dengan benar, thyristor non-GTO tidak dapat dimatikan dengan menarik arus melalui terminal gerbang? Atau apakah itu jauh lebih sulit?

— Pos

Mungkin ada thyristor non-GTO yang dapat Anda matikan melalui gerbang dalam keadaan tertentu, misalnya ketika arus Anode kecil, dekat dengan arus holding. Anda juga mungkin memerlukan tegangan (negatif) yang rendah pada gerbang untuk mematikannya sehingga Anda harus melebihi tegangan tembus Gerbang-Katoda. Jadi ya, jauh lebih sulit dan juga tidak dapat dilakukan dengan andal (seperti halnya dengan GTO).

— Bimpelrekkie

Saya akan berpikir bahwa memiliki gerbang yang dilewati melalui jalan dengan resistensi rendah yang cukup akan berhasil, bukan? Selama persimpangan GK tidak bias menjadi konduksi? Atau apakah itu tidak berhasil?

— Pos

Secara kebetulan, sumber yang sama dengan yang Anda berikan untuk profil doping dari thyristor standar memiliki, beberapa klik "halaman berikutnya" , profil doping yang serupa dari thyristor GTO, yang mungkin lebih baik daripada artikel wikipedia karena menunjukkan bahwa kekurangan dari daerah p + oleh gerbang dan ap daripada p + wilayah anoda bukan hanya penyederhanaan yang mereka buat yang wikipedia tidak.

— Pos

Saya akan berpikir bahwa memiliki gerbang yang dilewati melalui jalan dengan resistensi rendah yang cukup akan berhasil, bukan? Mungkin daerah P Gate itu sendiri memiliki terlalu banyak perlawanan untuk itu untuk bekerja. Juga wilayah P + di GTO memungkinkan kapasitas ekstra untuk rekombinasi elektron di wilayah gerbang. Itu mungkin diperlukan untuk "menangkap" elektron yang cukup untuk dapat mematikan perangkat. Saya memperbarui gambar ke-2, terima kasih atas tipnya.

— Bimpelrekkie