门极可关断(GTO)晶闸管的

《电力电子技术》第一二章部分练习题一、选择题（含多选题）1、电力电子器件通常工作在（）状态。

A、导通B、截止C、开关D、任意2、下列器件中，电流容量最大的是（）A. GTOB. GTRC. IGBTD.SCR3、一只额定电流为100A的晶闸管所能送出的电流有效值为（）。

A. 100AB. 157AC. 64AD. 128A4、双向晶闸管的额定电流是以（）值定义的。

A. 平均值B. 有效值C.最大值D. 最小值1、下列对晶闸管特性的叙述中，正确的是（）A.晶闸管属于电流驱动双极型器件；B.晶闸管触发导通后，门极就失去了控制作用；C.晶闸管具有单相导电性；D.晶闸管的擎住电流大于维持电流。

2、下列电力电子器件中，存在电导调制效应的是（）A. GTOB. GTRC. Power MOSFETD.IGBT3、下列电力电子器件中，电流容量最大的是（）A. GTOB. GTRC. Power MOSFETD.IGBT4、下列电力电子器件中，开关频率最高的是（）A. GTOB. GTRC. Power MOSFETD.IGBT5、下列电力电子器件中，驱动功率较小的为（）A. SCRB. GTOC. GTRD.IGBT6、晶闸管刚由断态转入通态，并且去掉门极信号，仍能维持其导通所需的最小阳极电流，称为（）A. 维持电流B. 擎住电流C. 浪涌电流D. 额定电流7、由于二次击穿现象对GTR的危害极大，因此规定了GTR的安全工作区，此安全工作区的组成曲线为（）A. 2条B. 3条C. 4条D. 5条8、如下图所示的单相桥式半控整流电路中续流二极管VD的作用有（）A. 减轻晶闸管的负担B. 防止出现失控现象C. 提高整流电压的平均值D. 起电压钳位作用。

9、如上图所示的单相桥式半控整流电路，ωL＞＞R ，触发角为α，负载电流为I d，流过晶闸管的电流有效值为（ ） A. παπ2-I d B. παπ- I d C. παπ2-I d D. παπ-I d 10、单相桥式全控整流电路，阻感性负载，ωL ＞＞R ，设变压器二次侧电压为U 2，则晶闸管承受的最高正、反向电压分别为（ ）A. 22U 2, 22U 2 B. 22U 2,2U 2 C. 2U 2, 22U 2 D. 2U 2,2U 211、单相桥式全控整流电路带电阻性负载与阻感性负载（ωL ＞＞R ）情况下，晶闸管触发角的移相范围分别为（ ）A. 900，900B. 900，1800C. 1800，900D. 1800，180012、单相桥式全控整流电路，阻感性反电动势负载（ωL ＞＞R ），负载电压U d ，反电动势为E ，则负载电流为（ ）A. R U dB.R E U -dC. R E U +dD. RE U -2 13、下列电路中，存在变压器铁芯直流磁化现象的有（ ）A. 单相半波可控整流电路B. 单相桥式全控整流电路C. 单相桥式半控整流电路D. 单相全波可控整流电路14、三相半波可控整流电路与三相桥式全控整流电路，电阻性负载，晶闸管触发角的移相范围分别为（ ）A. 900，1200B. 900，1500C. 1200，1500D. 1500，120015、三相半波可控整流电路中，电阻性负载，晶闸管承受的最高正、反向电压分别为（ ）A. 2U 2，2U 2B. 2U 2，6U 2C. 6U 2，2U 2D. 6U 2，6U 2二、填空题1、晶闸管是一种由______层半导体材料构成的三端器件。

门极可关断晶闸管的驱动门极可关断晶闸管(GTO)可以用正门极电流开通和负门极电流关断。

在工作机理上，开通时与一般晶闸管基本相同，关断时则完全不一样。

因此需要具有特别的门极关断功能的门极驱动电路。

抱负的门极驱动电流波形如图2-29所示，驱动电流波形的上升沿陡度、波形的宽度和幅度、及下降沿的陡度等对GTO的特性有很大影响。

GTO门极驱动电路包括门极开通电路、门极关断电路和门极反偏电路。

对GTO 而言，门极掌握的关键是关断。

(1) 门极开通电路GTO的门极触发特性与一般晶闸管基本相同，驱动电路设计也基本全都。

要求门极开通掌握电流信号具有前沿陡、幅度高、宽度大、后沿缓的脉冲波形。

脉冲前沿陡有利于GTO的快速导通，一般dIGF/dt 为5～10A/μs；脉冲幅度高可实现强触发，有利于缩短开通时间，削减开通损耗；脉冲有足够的宽度则可保证阳极电流牢靠建立；后沿缓一些可防止产生振荡。

(2) 门极关断电路已导通的GTO用门极反向电流来关断，反向门极电流波形对GTO 的平安运行有很大影响。

要求关断掌握电流波形为前沿较陡、宽度足够、幅度较高、后沿平缓。

一般关断脉冲电流的上升率dIGR/dt取10～50A/μs，这样可缩短关断时间，削减关断损耗，但dIGR/dt过大时会使关断增益下降，通常的关断增益为3～5，可见关断脉冲电流要达到阳极电流的1/5～1/3，才能将GTO关断。

当关断增益保持不变，增加关断掌握电流幅值可提高GTO的阳极可关断力量。

关断脉冲的宽度一般为120μs左右。

图1 抱负的GTO门极驱动电流波形(3) 门极反偏电路由于结构缘由，GTO与一般晶闸管相比承受du/dt的力量较差，如阳极电压上升率较高时可能会引起误触发。

为此可设置反偏电路，在GTO正向阻断期间于门极上施加负偏压，从而提高电压上升率du/dt 的力量。

典型全控型器件的介绍班级学号 :姓名日期一．门极可关断晶闸管1.1门极可关断晶闸管的简介门极可关断晶闸管简称GTO,是一种全控型的晶闸管。

其主要特点为，当栅极加负向触发信号时晶闸管能自行关断，保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，以具有自关断能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。

GTO的容量及使用寿命均超过巨型晶体管（GTR），只是工作频纺比GTR低。

目前，GTO 已达到3000A、4500V的容量。

大功率可关断晶闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域，显示出强大的生命力。

1.2门极可关断晶闸管的结构和工作原理GTO是PNPN四层半导体结构，外部引出阳极，阴极和门极，是多元件的功率集成器件，内部由许多的GTO元的阳极和门极并联在一起。

其工作原理可用双晶体管来分析P1N1P1和N1P2N2构成的两个晶体管V1,V2分别具有共基极电流增益α1和α2，普通的晶体管分析，α1+α2=1是器件的临界导电条件，当α1+α2>1时2，当α1+α2<1时不能维持饱和导通而关断。

1.3 GTO的驱动方式及频率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。

1.4存在的问题及其最新的发展GTO在使用中，导通时的管压降较大，增加了通态损耗。

对关断负脉冲的要求较高，门极触发电路需要严格设计，否则易在关断过程中烧毁管子。

门极电流应大于元件的擎住电流IL;正负触发脉冲其前沿要陡，后沿要平缓，中小功率电路上升沿小于0.5μs ，大功率电路小于1μs ；门极电路电阻要小，以减小脉冲源内阻由于多元集成，对制造工艺提出极高的要求，它要求必须保持所有GTO元特性一致，开通或关断速度不一致，会使GTO元因电流过大而损坏。

GTO驱动电路门极可关断晶闸管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。

2016年下半年甘肃省电工安全试题一、单项选择题（共25 题, 每题 2 分, 每题的备选项中, 只有 1 个事最符合题意）1、常用电工指示仪表按工作原理分类, 主要有__类。

A．3B．4C．5D．62、关于变压器, 下列说法错误的是__。

A．变压器是一种静止的电气设备B．变压器用来变换电压C．变压器可以变换阻抗D. 变压器可以改变频率3、配电板的尺寸要小于配电柜门框的尺寸, 还要考虑到电气元器件__配电板能自由进出柜门。

A．拆卸后B．固定后C．拆装后D. 安装后4、剩磁消失而不能发电应重新充磁。

直流电源电压应低于额定励磁电压（一般取100V左右）, 充磁时间约为__。

A．1～2minB．2～3minC．3～4minD．4～5min5、微处理器一般由中央处理单元(CPU)、__、内部数据存储器、接口和功能单元(如定时器、计数器)以及相应的逻辑电路所组成。

A. E2PROMB. RAMC. ROMD. EPROM6、Z535钻床调试前准备时, 测量线路对地电阻是否大于__MΩ,A．2B．3C．1D. 0.57、在电工指示仪表中, 减少其可动部分摆动时间以利于尽快读数的装置是__。

A．转矩装置B．读数装置C．反作用力矩装置D. 阻尼装置8、西门子SIN840C控制系统采用通道结构, 最多可有__通道。

A．2B．3C．4D．69、脉冲整形主要由晶体管V14、V15实现当输入正脉冲时, V14由导通转为关断, 而V15由关断转为导通, 在V15集电极输出__脉冲。

A．方波B．尖峰C．触发D. 矩形10、修理工作中, 要按设备__进行修复, 严格把握修理的质量关, 不得降低设备原有的性能。

A．原始数据和精度要求B．损坏程度C．运转情况D．维修工艺要求11、进行接触器触点的整形修理时, 当电流过大、灭弧装置失效、触点__或因触点弹簧损坏而导致初压力过小时, 触点闭合或断开电路时会产生电弧。

A．容量过大B．容量过小C．容量不大D. 容量为零12、可编程序控制器的特点是__。

可编辑版电力电子技术作业题一、选择题（每题20 分）1．（）晶闸管额定电压一般取正常工作时晶闸管所承受峰电压的(B)。

A. 1～2 倍B. 2～3 倍C. 3～4 倍D. 4～5 倍2．（）选用晶闸管的额定电流时，根据实际最大电流计算后至少还要乘以（A）。

A. 1.5 ～2 倍B. 2～2.5倍C. 2.5～3倍D. 3～3.5倍3.（）晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持通态所需要的最小电流是（B ）。

A. 维持电流 IHB. 擎住电流 ILC. 浪涌电流 ITSMD. 最小工作电流 IMIN4.（）对同一只晶闸管，擎住电流IL 约为维持电流 IH 的(B)。

A. 1～2 倍B. 2～4 倍C. 3～5 倍D. 6～8 倍5.( )普通晶闸管的额定电流用通态平均电流值标定，而双向晶闸管通常用在交流电路中，因此其额定电流用 (D)标定。

A. 平均值B.最大值C.最小值D.有效值6.( C ) 晶闸管属于A.全控型器件B.场效应器件C. 半控型器件D. 不可控器件7.( )晶闸管可通过门极 (C)。

A. 既可控制开通，又可控制关断B.不能控制开通，只能控制关断C.只能控制开通，不能控制关断D.开通和关断都不能控制8. （）使导通的晶闸管关断只能是 (C)。

A.外加反向电压B.撤除触发电流C.使流过晶闸管的电流降到接近于零D.在门极加反向触发9．（）在螺栓式晶闸管上有螺栓的一端是(A)。

A.阴极 KB. 阳极AC.门极KD.发射极 E10. （）晶闸管导通的条件是（A）。

A. 阳极加正向电压，门极有正向脉冲B. 阳极加正向电压，门极有负向脉冲C. 阳极加反向电压，门极有正向脉冲D. 阳极加反向电压，门极有负向脉冲11. ()可关断晶闸管（GTO ）是一种（A）结构的半导体器件。

A. 四层三端B. 五层三端C. 三层二端D. 三层三端12. （）晶闸管的三个引出电极分别是（A）。

A. 阳极、阴极、门极B.阳极、阴极、栅极C.栅极、漏极、源极D.发射极、基极、集电极13. （）已经导通了的晶闸管可被关断的条件是流过晶闸管的电流（A）。

门极可关断晶闸管（GTO）：GT0是目前阻断电压最高和通态电流最大的全控制器件。

既保留了普通晶闸管耐高压、电流大等优点，以具有自关断电能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。

缺点：是驱动电路复杂并且驱动功率大，导致关断时间长，限制了器件的开关频率；关断过程中的集肤效应用以导致局部过热，严重情况下使器件失效；为了限制dv/dt，需要复杂的缓冲电路GTO主要应用于在中、大功率场合。

绝缘栅双极晶体管(IGBT): IGBT 是后起之秀，集MOSFET和GRT的优点于一身，既具有MOSFET的输入阻抗高，开关速度快的优点，又具有GTR 耐压高、通过电流大的有点，是目前中等功率电压电子装置中的主流器件。

栅极为电压驱动，所需驱动功率小，开关损耗小、工作频率高，不需要缓冲电路，适合于较高频率的场合。

主要缺点是高压IGBT内阻大，通态电压高，导致通阻损耗大；在应用于（中）压领域时，通常多个串联。

IGCT是在GTO的基础上发展起来的新型复合器件，兼有MOSFET和GTO两者的优点，有克服了两者的不足之处，是一种较为理想的MW级高（中）压开关器件。

降压转换器：开关稳定电流和直流电机调速。

升压型变换器：直流稳压电流和直流电机的再生制动。

升降压变形转换器：应用于需要相对输入电压的公共端为负极性，可高于or低于输入电压的直流稳态电流。

集成门极换流晶闸管（IGCT）:IGCT是在克服GTO关断能力差，重复关断较大电流时容易产生局部过热损坏等缺点而发展起来的。

太阳能发电三种连接方式：工频变压方式，高频连接方式，无受压器方式。

大功率点跟踪：在光伏发电系统中，使太阳电池的输出处于最大功率点也就是控制变换器的输入电压工作在最大功率点电压上而最大功率点电压指令是随光强和吻遍变化调节的。

柔性电力电子：电力系统柔性化的必要性，电力系统的需求特点：可控性好，潮流可控，模式多样、质量可控的配电系统，调节性好、高效节能的用电系统。

直流输电的特点缺点：换流设备较昂贵；消耗无功功率多；产生谐波影响；换流器过载能力低；某些运行方式下对地下或海中物体产生电磁干扰和电化学腐蚀；缺乏直流开关；不能用变压器来改变电压等级直流输电的优点：线路造价低；输电损耗小；输送容量达；限制短路电流；线路故障时的自防护能力强；节省线路走廊；实现非同步电网互联；功率调节控制灵活；特别是和电缆输电。

浅谈门极可关断!"#$%晶闸管的&硬驱动’技术西安石油学院李宏摘要(文章介绍了门极可关断"#$晶闸管的&硬驱动’技术之优点)分析了&硬驱动’技术作用下"#$晶闸管的工作特点)剖析了&硬驱动’条件下"#$的关断波形)给出了&硬驱动’门极电路的典型结构*关键词("#$晶闸管硬驱动门极电路+,-.-/01234/025678095/5:;126<29=->-8?/5,5@3:52A >B >?329C 052D E F G H IJ K C 02180(#L M N O P N H Q N I M G R L N S OO S E P M Q M T L H G U G I V R G S "#$Q L V S E W Q G S E W O E W T X W W M OE HQ L E W Y N Y M S Z [G Q G H U V Q L M "#$Q L V S E W Q G S \W ]G S ^E H I Y N S Q E T X U N S E Q V X H O M S Q L M L N S O O S E P M Q M T L H G U G I V _X Q N U W G Q L M Q X S H G R R ]N P M W W L N Y M G R "#$Q L V S E W Q G S X H O M S Q L M L N S O O S E P M T G H O E Q E G H N S M N H N U V W M O Z ‘X S Q L M S Q L M Q V Y E T N U W Q S X T Q X S M G R L N S O O S E P M I N Q M T E S T X E Q E W N U a W GI E P M HZ b -3c 526C ("#$Q L V S E W Q G S L N S OO S E P M I N Q M T E S T X E Qd 引言门极可关断"#$晶闸管是如今人类可以使用的容量仅次于普通晶闸管的电力半导体器件)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"#$晶闸管的损坏)门极驱动电路的复杂性)严重制约了"#$晶闸管的大面积应用)其主要原因是过去使用的"#$晶闸管门极驱动电路的下述固有不足所决定*d %应用传统的门极驱动电路驱动"#$晶闸管时)造成大容量"#$晶闸管内部数个并联的小"#$晶闸管开通过程中先是局部几个单元开通)然后等离子体在整个芯片内向边沿扩展*横向扩展使阳极电流上升率限制在Oef Oghij jk fl W 内*最初较高的电流上升率可能使最先导通的区域过载而导致器件损坏)因此必须采用较大的抑制电感来限制电流上升率*m %为获得数值为n oi 的合理关断增益)对于"#$晶闸管响应时间来说只能施加较小的门极电流)从而导致其存储时间过长!约m j l W %)造成关断不同步)O p f O g 耐量低)并需要体积庞大的吸收电容*正是由于这些原因)采用传统&软驱动’技术的"#$晶闸管应用中的最高开关频率一般限制在n j j o i j j F q )同时因门极驱动电路造成串联元件的关断时间不同而难于串联使用*为解决这些棘手的问题)促使了&硬驱动’门极驱动技术的发展)并已证明双极型器件的门极&硬驱动’能够改善其关断特性)使被&硬驱动’的器件开关速度比r$s ‘t #和u "v #的开关速度快得多)损耗也低得多*本文介绍有关&硬驱动’的一些问题*m &硬驱动’门极驱动技术简介m Z d &硬驱动’门极驱动技术的优点所谓"#$晶闸管的&硬驱动’是指在"#$晶闸管关断过程中的短时间内)给其门阴极加以上升率O e "f O g 及幅值都很大的驱动信号)目前&硬驱动’技术已能用于大功率"#$晶闸管的门极驱动)它能向n j j j k "#$晶闸管提供足够的门极关断电流)在O e f O g wn j j j k f l W 的条件下其关断驱动电流x S I ywn j j j k )可将被驱动"#$晶闸管的存储时间降至hm l W zd j j H W *几乎做到了同步开关)从而获得方形安全工作区和器件的无吸收工作)使"#$晶闸管的工作状况几乎可与u "v #相媲美*&硬驱动’技术的优点表现在以下几方面*d %可使被驱动器件的存储时间下降至d l W左右或基本得以消除*驱动多个并联或串联的器件时)可使各器件存储时间的差异h d l W )使"#$晶闸管的各个参数例如最大关断电流将像希望的一样与器件面积成正比)因此无需大的吸收电容或复杂的O e f O g抑制电路及调时电路和O p f O g抑制用吸收电容*j{电气传动m j j d 年第{||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||期!"可使#$%晶闸管器件的关断能力大大超过其额定值&系统设计者可根据应用要求在开通频率和功率控制能力之间加以选择&以达到一种合适的组合’("不受#$%晶闸管的等级和型号的限制&这极大地方便了设备的制作和维护&因为串联电路上的器件无需具备一致的存储时间’可使许多#$%晶闸管开关的应用问题得以解决&同时降低了损耗&改善了性能’!)!*硬驱动+门极技术作用下#$%晶闸管的工作过程分析!)!),关断过程采用-.#/-0高达(1112/34的门极脉冲&#$%晶闸管的存储时间可从!134下降至约,345见图,所示"’应当控制强关断脉冲的幅值&以避免在门阴结中产生雪崩击穿’由于主阻断结空间电荷区扩展形成的位移电流将叠加到阳极电流中&所以门极峰值电流有可能超过阳极电流&但关断增益仍接近于,’门极电流脉宽仅需!34&其能量与普通门极驱动电路相当’图,用硬驱动5粗线"和普通驱动5细线"情况下#$%晶闸管关断波形的比较!)!)!开通过程采用更强的门极驱动脉冲能加快开通过程&开通过程的延迟可从几34下降至几百64&电路所允许的-./-0不再受#$%晶闸管器件本身的限制&而受限于变流器支路中反并联续流二极管的关断速度&即开通过程中变流器支路的电流将由续流二极管换向到#$%晶闸管’这样能降低限流电抗器电路的-./-0&从而使损耗和费用下降’强门极脉冲将使阴极的电子注入非常均匀&在阳极电流增大之前降低#$%晶闸管器件的通态压降&从而减小器件的开通损耗’!)!)(*硬驱动+#$%晶闸管与普通门极驱动#$%晶闸管性能的比较表,列出了标准的(1112/78119#$%晶闸管采用*硬驱动+与常规*软驱动+的性能测试结果’由表,可见&开通损耗下降了:;)<=&与均匀开通的结果一样&而->/-0提高了(倍&最大可关断电流提高了,):<倍&开通延迟时间缩短了;,)<=&开通-./-0增强了:倍&吸收电容减小了?(=&存贮时间缩短了;8=’表,标准#$%晶闸管常规*软驱动+与*硬驱动+的性能比较参数普通门极单元硬驱动门极单元开通-./-052/34"811(111开通损耗@A 65B"()(,开通延迟0-534"():1)(最大关断电流C $#D 52"(1118111开关->/-059/34"811,811关断吸收电容E53F ":,存储时间04534"!1,!)(*硬驱动+条件下#$%晶闸管的关断波形分析图!是普通(1112/78119采用常规门极驱动条件下额定吸收电容为:3F 的#$%52G G 公司的型号为8H #2(1I 781!"晶闸管采用*硬驱动+使关断过程改善后的特性’这时器件很容易关断两倍于额定值的关断电流’图!在J K L,!8M 吸收电容N 4L:3F 时带*硬驱动+的(1112/78119#$%晶闸管关断88112电流的波形(*硬驱动+门极电路的典型结构及分析(),*硬驱动+门极单元的一般结构图(是*硬驱动+门极单元的原理图&要达到高的-./-0需要限制电压&同时必须降低门极和阴极回路中的杂散电感5图(中的O ,和O !"&采用最优设计的门极单元和它与#$%晶闸管的连接接口&有可能使杂散电感降到86P 以下’()!*硬驱动+门极单元的典型电路*硬驱动+门极单元的典型电路如图7所示’它可分成两部分Q 上部分电路控制开通过程&下部分电路控制关断过程&且两部分独立工作’本电路,:电气传动!11,年第:R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R 期设计时应使其电感最小值化!"#为杂散电感$图%&硬驱动’#()晶闸管的门极单元简图图*新型&硬驱动’门极单元简图图+,-./0123334时5硬驱动6和,-./01+334时5软驱动6的开通瞬态实验结果其工作过程可分析如下$%7872开通期间的门极电路在开通期间!电容通过开关9:23放电!在约8+3;<内产生23334的&硬驱动’门极电流$门极电流通过续流二极管维持在高水平!然后通过9:22由+=电源维持$在较大门极电流脉冲作用下!#()晶闸管等效原理电路中;>?>;晶体管5阴极@?基区@衬底6开通!;发射区注入电子!并输送到;基区!同时;产生相应空穴注入$空间电荷区开始崩缩!阳极电压在233;<内下降到A 4B833=$此时!主电流仍很小!这就意味着晶体管作用强于晶闸管作用$图+给出了,-.123334与,-.1+334的#()晶闸管采用+334门极电流进行&硬驱动’与&软驱动’技术的比较!由图+可见采用&硬驱动’时!在延迟时间内阳极电压以83C 8+D =@E <的斜率快速下降到833=!几乎是一个完美的开通瞬态过程$%7878关断期间的门极电路图*所示电路的下部分控制关断过程$电容F 8通过开关9:83吸收数D 4的大电流脉冲!大电流脉冲的上升时间约为27+E <$另外!开关9:82用来维持器件的阻断状态$图G 示出在++334门极峰值电流下,41,(#H 18+334的#()晶闸管之关断波形$存储时间为27+E <!下降时间为2E <!阳极峰值电压为22I 3=5寄生吸收电感所致6$由于门极电路电感低5总计为J #1%G ;K 6以及#()晶闸管门>阴结的雪崩效应!门极电流很快下降到23334$由于采取了特殊措施以保证拖尾期间门极电压总为负值5通过图*中的L %M N 8和O2+=电源来实现6!因此即使是在高结温M 长大拖尾电流工况下!也能保证较低的门极阻抗和足够的负偏压$图G 关断瞬间的实验结果P 阳极电流M 门极电流5Q86及阳极电压与时间的关系*结论#()晶闸管的门极&硬驱动’技术!可以解决#()晶闸管使用中的主要难题之一!为#()晶闸管的大量使用提供保证!4R R 公司应用该技术已生产出容量在233H:以上的电力电子设备!毫无疑问其应用前景十分广阔$参考文献2张立7现代电力电子技术7北京P 北京科学出版社!2S S 88李宏7晶闸管触发器集成电路实用技术大全7西安P 中国电工技术学会电力电子学会M 中国电源学会特种电源专业委员会!2S S S%李宏7电力电子设备常用电力半导体器件和模块使用技术7中国电工技术学会电力电子学会M 中国电源学会特种电源专业委员会!2S S S*西安电力电子研究所编7最新功率器件专辑7西安P 西安电力电子研究所!2S S S收稿日期P 8332>3+>2I8G 电气传动8332年第G T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 期浅谈门极可关断(GTO)晶闸管的"硬驱动"技术作者：李宏作者单位：西安石油学院刊名：电气传动英文刊名：ELECTRIC DRIVE年，卷(期)：2001，31(6)被引用次数：2次1.张立现代电力电子技术 19922.李宏晶闸管触发器集成电路实用技术大全 19993.李宏电力电子设备常用电力半导体器件和模块使用技术 19994.西安电力电子研究所最新功率器件专辑 19991.会议论文李宏.于苏华浅谈门极可关断(GTO)晶闸管的“硬驱动”技术2001本文介绍了门极可关断GTO晶闸管的“硬驱动”技术之优点,分析了“硬驱动”技术作用下GTO晶闸管的工作特点,剖析了“硬驱动”条件下,GTO的关断波形,给出了“硬驱动”门极电路的典型结构.2.期刊论文刘建芳.张彦军谈门级可关断晶闸和(GTO)的驱动电路-吉林化工学院学报2003,20(1)分析了传统驱动电路和"硬驱动"技术作用下GTO晶闸管的工作特点,并对两种电路的性能进行了比较,阐述了"硬驱动"所具有的优点,给出了传统驱动电路和"硬驱动"门极电路的典型结构.1.郭一军一种可关断晶闸管(GTO)直接门极驱动电路的研究[期刊论文]-化工自动化及仪表 2008(5)2.张婵.童亦斌.金新民IGCT及其门极驱动电路研究[期刊论文]-变流技术与电力牵引 2007(2)本文链接：/Periodical_dqcd200106018.aspx授权使用：湖南大学(hunandx)，授权号：6f6b98a1-b7c3-4486-8be8-9e1400ef0c55下载时间：2010年10月19日。

自测试题（一）一、填空题1.晶闸管是一种由层半导体材料构成的三端器件。

2.在规定条件下，晶闸管取正、反向重复峰值电压中的作为其额定电压。

3.晶闸管的维持电流I H是指晶闸管维持导通所需的电流。

4.门极可关断晶闸管（GTO）的额定电流是指电流。

5.电力晶体管（GTR）在实际使用中，其允许功耗不仅由最大集电极耗散功率决定，还要受到功率的限制。

6.门极可关断晶闸管（GTO）和电力晶体管（GTR）均属于控制型器件。

7.绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为复合型器件是综合了的优点。

8.产生有源逆变的条件之一是变流电路输出直流平均电压的极性必须与整流工作状态时输出平均电压的极性。

9.当考虑换流重叠角后，有源逆变输出电压平均值的绝对值比不考虑换流重叠角时有所。

10.三相全控桥式整流电路带大电感负载当α= 75°时，整流输出电压波形将会出现的部分。

11.为确保三相桥式全控整流电路合闸启动时或电流断续后可以正常工作，应采用脉冲宽度大于60°的宽脉冲或前沿相差60°的脉冲触发。

12.在电压波形正弦而电流波形非正弦的电路中，其功率因数与和位移因数有关。

13.电流总谐波畸变率（THD i）被定义为用与基波电流有效值的百分比表示。

14.一般而言整流电路输出电压的脉波数越多，输出电压纹波因数。

15.整流电路采用多重化技术的目的除了可以提高装置容量之外还有利于。

16.斩波电路是利用储能元件以及开关器件的通断控制实现电能的变换。

采用晶闸管移相控制的单相交流调压电路带阻感负载时，其移相触发角应负载阻抗角，电压才能可调。

17.TCR是指。

18.TSC是指。

19.功率器件的换流方式包括器件换流、电网换流、负载换流及强迫换流，其中后三种换流方式主要是针对而言的。

20.为使由晶闸管作为开关器件的单相桥式电流型并联谐振逆变电路工作在容性小失谐状态，其工作频率应负载电路固有的谐振频率。

21.在正弦脉冲宽度调制时，载波信号一般为波。

门极可关断(GTO)晶闸管的介绍与工作原理门极可关断(GTO)晶闸管是一种专门用于高频交流电路中的控制开关元件。

它的结构和普通晶闸管类似，但它具有一个独特的优点，即在正向导通状态下，门极信号的去除可以使晶体失去导通能力，实现可控的关闭功能。

在本文中，我们将介绍GTO晶闸管的结构、工作原理、特点和应用。

GTO晶闸管的结构GTO晶闸管的结构由P型基极、N型阳极和三个N型控制电极——接口控制极(GC)、栅控制极(GA)和阴面控制极(Gk)构成。

它的控制端口(即GA/GC和GK)可以分别控制基极-发射极结和栅-发射极结，从而实现门极可关断的特性。

GTO晶闸管的工作原理在正向电压下，GTO晶闸管与一般的晶闸管一样，在基极-发射极结上形成一个P-N结，使电流能够从阳极向基极流动。

在这种情况下，GTO晶闸管处于导通状态。

经过一定的时间后，在GC/GA和GK两个控制门极上的电信号被去除，从而使栅-发射极结恢复正常工作状态。

这会导致P-N结的急剧变化，栅区电流降低到一个很小的水平。

如果此时阳极电流仍继续流动，则GTO晶闸管将进入正常开关状态。

此时，如果阳极电流减小到一定水平，这个P-N结就会快速扩散，导致整个晶闸管的导通能力被破坏，从而使其正常关断。

这种关断过程是可控的，从而实现GTO晶闸管的门极可关断特性。

GTO晶闸管的特点GTO晶闸管相对于其他类型的晶闸管有许多特点。

其中最重要的特点是它的门极可关断特性，使其具有更好的控制能力，因此广泛用于交流变频器、直流-交流变换器、电子稳压器、可编程逻辑控制器和中压驱动器等高频交流电路中。

GTO晶闸管的另一个重要优点是它可以在高温环境下工作，温度范围一般在150-200℃之间。

此外，它还具有快速关断时间和高反向阻抗等特性。

缺点是开通电压相对较高，应用时需要考虑应用场景。

GTO晶闸管的应用GTO晶闸管广泛应用于电力电子领域。

由于其门极可关断特性和高温工作能力，它通常被用来驱动低电感、低噪声、非阻性电荷的负载、中等电流和大功率直流电机等。