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门极可关断晶闸管GTO驱动电路1.电力电子器件驱动电路简介电力电子器件的驱动电路是指主电路与控制电路之间的接口，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。
一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。
驱动电路的基本任务：按控制目标的要求施加开通或关断的信号；对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要提供开通控制信号；又要提供关断控制信号。
门极可关断晶闸管简称GTO, 是一种通过门极来控制器件导通和关断的电力半导体器件，它的容量仅次于普通晶闸管，它应用的关键技术之一是其门极驱动电路的设计。
门极驱动电路设计不好，常常造成GTO晶闸管的损坏，而门极关断技术应特别予以重视。
门极可关断晶闸管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。
2.GTO驱动电路的设计要求由于GTO是电流驱动型，所以它的开关频率不高。
GTO驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型。
用理想的门极驱动电流去控制GTO 的开通和关断过程，以提高开关速度，减少开关损耗。
GTO要求有正值的门极脉冲电流，触发其开通；但在关断时，要求很大幅度的负脉冲电流使其关断。
因此全控器件GTO的驱动器比半控型SCR复杂。
门极电路的设计不但关系到元件的可靠导通和关断, 而且直接影响到元件的开关时间、开关损耗, 工作频率、最大重复可控阳极电流等一系列重要指标。
门极电路包括门极开通电路和门极关断电路。
GTO对门极开通电路的要求:GTO的掣住电流比普通晶闸管大得多, 因此在感性负载的情况下, 脉冲宽度要大大加宽。
此外, 普通晶闸管的通态压降比较小, 当其一旦被触发导通后, 触发电流可以完全取消, 但对于GTO, 即使是阻性负载, 为了降低其通态压降, 门极通常仍需保持一定的正向电流, 因此, 门极电路的功耗比普通品闸管的触发电路要大的多。
gto晶闸管的开通和关断原理-回复GTO晶闸管（Gate Turn-Off Thyristor，简称GTO）是一种高压高功率电子器件，可用于控制和调节电力系统中的电流和电压。
它的开通和关断原理是实现广泛应用的关键。
在介绍GTO晶闸管的开通和关断原理之前，让我们先了解一下晶闸管的基本结构和工作原理。
晶闸管是一种四层PNPN结构的器件，由阳极（A）、阴极（K）、门极（G）和触发极（T）组成。
当正向电压施加在器件上时，它将保持封锁状态，不导通电流。
然而，一旦给予一个正向的脉冲电压在门极上，晶闸管将开通并导通电流。
一旦晶闸管导通，它将保持导通状态，直到有一个负向的电压施加在它上面才能关断。
GTO晶闸管通过控制门电流来实现开通和关断操作。
让我们分别来看看GTO晶闸管的开通和关断过程。
1. 开通过程：a. 初始状态下，GTO晶闸管处于封锁状态，没有电流通过。
b. 当一个正向电压施加在阳极和阴极之间时，弱磁场会形成在P2区域（即距离阳极最近的P区）。
c. 将一个正向的脉冲电流施加在门极上，通过之前提到的反向PN结（PG结），使得P2区域的磁场增强。
这个过程被称为“增强过程”。
d. 当P2区域磁场增强到一定程度时，它会引起P3区域（距离阴极最近的P区）的P-N结被打破，进而使整个晶闸管开始导通电流。
这个阈值被称为“增强区电流阈值”。
e. 一旦开始导通，GTO晶闸管将保持导通状态，即使门极上的脉冲电流停止。
2. 关断过程：a. 在GTO晶闸管导通状态下，需要通过在门极上施加一个负向的脉冲电流来关断它。
b. 这个负向的脉冲电流会减小P2区域的磁场，并最终恢复原始的封锁状态。
c. 当P2区域磁场减小到一定程度时，整个GTO晶闸管将关断并停止导通。
可以看出，GTO晶闸管的关断操作相对于开通操作更加复杂。
这主要是因为在关断时，电流需要从整个器件中完全消失，而不仅仅是从P2区域。
这种非直接关断性质导致GTO晶闸管具有一定的关断延迟时间。
gto工作原理GTO（Gate Turn-Off Thyristor）是一种特殊类型的晶闸管，它具有可控性和可关断性能。
GTO主要应用于大功率、高频率的交流电力系统中，例如电力传输、电动机控制、电力变频调速等领域。
GTO的工作原理可以简单地分为导通状态和关断状态两种情况。
在导通状态下，当GTO的阳极加上正向电压，而控制电压加上一个脉冲触发信号时，GTO将开始导通。
此时，GTO的结构中的NPNP四层结构中的P层被激发，使得电流可以从阳极流向阴极，GTO处于导通状态。
而在关断状态下，当GTO的阳极加上反向电压或控制电压不再加上触发信号时，GTO将开始关断。
此时，GTO的结构中的P层被加强，使得电流无法从阳极流向阴极，GTO处于关断状态。
GTO的工作原理可以通过控制触发信号和正/反向电压来实现对其导通和关断状态的控制。
通过合理地控制触发信号的脉冲宽度和频率，可以实现对GTO的导通时间和导通电流的控制。
同时，通过合理地控制正/反向电压的大小和变化率，可以实现对GTO的关断时间和关断电压的控制。
这种可控性和可关断性是GTO相比于普通晶闸管的独特优势，使得其在高功率、高频率的交流电力系统中有着广泛的应用前景。
除了可控性和可关断性之外，GTO还具有低导通压降、高导通电流、快速关断速度等特点。
这些特点使得GTO在电力传输、电动机控制、电力变频调速等领域具有得天独厚的优势。
例如，在电力传输系统中，GTO可以实现对输电线路的高效控制，提高输电效率；在电动机控制系统中，GTO可以实现对电动机的精准调速，提高工作效率；在电力变频调速系统中，GTO可以实现对电力频率的精准调整，提高设备的稳定性。
总之，GTO作为一种特殊类型的晶闸管，具有可控性和可关断性能，其工作原理主要通过控制触发信号和正/反向电压来实现。
GTO具有低导通压降、高导通电流、快速关断速度等特点，广泛应用于电力传输、电动机控制、电力变频调速等领域，具有巨大的市场潜力和发展前景。
实验一 SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT特性实验一、实验目的和任务1、掌握各种电力电子器件的工作特性；2、掌握各器件对触发信号的要求。
二、实验内容1、晶闸管（SCR）特性实验；2、可关断晶闸管（GTO）特性实验；3、功率场效应管（MOSFET）特性实验；4、大功率晶闸管（GTR）特性实验；5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。
三、实验仪器、设备及材料1、 DJK01 电源控制屏（该控制屏包含“三相电源输出”等模块）；2、 DJK06 给定、负载及吸收电路（该挂件包含“二极管”以及“开关”）；3、 DJK07新器件特性实验；4、 DK04滑线变阻器（串联形式：0.65A，2kΩ；并联形式：1.3A，500Ω）；5、万用表。
四、实验原理将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT)和负载电阻R 串联后接至直流电源的两端，由DJK06 上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A 特性；图2.1中的电阻R 用DK04 上的滑线变电阻，并接成并联形式，直流电压和电流表可从DJK01 电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07 挂箱上；直流电源从电源控制屏的励磁电源取得。
实验线路的具体接线如图2.1所示。
图2.1 新器件特性实验原理图五、主要技术重点、难点1、确定器件的临界导通和稳定导通；2、分析SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT特性的异同点。
六、实验步骤1、按图2.1所示接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将DJK06 上的给定电位器RP1 沿逆时针旋到底，关闭励磁电压。
按下“启动”按钮，打开DJK06 的电源开关，然后打开励磁开关，缓慢调节给定输出，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V 时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压Ug调节过程中回路电流Id以及器件的管压降Uv，填入表2.1。
门极可断晶闸管(gate turn-off thyristor,GTO)是一种具有自断能力的晶闸管。
处于断态时，如果有阳极正向电压，在其门极加上正向触发脉冲电流后，GTO可由断态转入通态，已处于通态时，门极加上足够大的反向脉冲电流，GTO 由通态转入断态。
由于不需用外部电路强迫阳极电流为0而使之关断，仅由门极加脉冲电流去关断它；所以在直流电源供电的DC—DC，DC—AC变换电路中应用时不必设置强迫关断电路。
这就简化了电力变换主电路，提高了工作的可靠性，减少了关断损耗，与SCR相比还可以提高电力电子变换的最高工作频率。
因此，GTO是一种比较理想的大功率开关器件。
一、结构与工作原理1、结构GTO是一种PNPN4层结构的半导体器件，其结构、等效电路及图形符号示于图1中。
图1中A、G和K分别表示GTO的阳极、门极和阴极。
α1为P1N1P2晶体管的共基极电流放大系数，α2为N2P2N1晶体管的共基极电流放大系数，图1中的箭头表示各自的多数载流子运动方向。
通常α1比α2小，即P1N1P2晶体管不灵敏，而N2P2N1晶体管灵敏。
GTO导通时器件总的放大系数α1+α2稍大于1，器件处于临界饱和状态，为用门极负信号去关断阳极电流提供了可能性。
普通晶闸管SCR也是PNPN4层结构，外部引出阳极、门极和阴极，构成一个单元器件。
GTO称为GTO元，它们的门极和阴极分别并联在一起。
与SCR不同，GTO是一种多元的功率集成器件，这是为便于实现门极控制关断所采取的特殊设计。
GTO的开通和关断过程与每一个GTO元密切相关，但GTO元的特性又不等同于整个GTO器件的特性，多元集成使GTO的开关过程产生了一系列新的问题。
2、开通原理由图1（b）所示的等效电路可以看出，当阳极加正向电压，门极同时加正触发信号时，GTO导通，其具体过程如图2所示。
显然这是一个正反馈过程。
当流入的门极电流I G足以使晶体管N2P2N1的发射极电流增加，进而使晶体管P1N1P2的发射极电流也增加时，α1和α2增加。
