簡介
可關斷可控矽GTO(Gate Turn-Off Thyristor)亦稱門控可控矽。其主要特點為,當門極加負向觸發信號時可控矽能自行關斷。
普通可控矽(SCR)靠門極正信號觸發之後,撤掉信號亦能維持通態。欲使之關斷,必須切斷電源,使正向電流低於維持電流IH,或施以反向電壓強近關斷。這就需要增加換向電路,不僅使設備的體積重量增大,而且會降低效率,產生波形失真和噪聲。可關斷可控矽克服了上述缺陷,它既保留了普通可控矽耐壓高、電流大等優點,以具有自關斷能力,使用方便,是理想的高壓、大電流開關器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型電晶體(GTR),只是工作頻紡比GTR低。目前,GTO已達到3000A、4500V的容量。大功率可關斷可控矽已廣泛用於斬波調速、變頻調速、逆變電源等領域,顯示出強大的生命力。
可關斷可控矽也屬於PNPN四層三端器件,其結構及等效電路和普通可控矽相同,大功率GTO大都製成模組形式。
儘管GTO與SCR的觸發導通原理相同,但二者的關斷原理及關斷方式截然不同。這是由於普通可控矽在導通之後即外於深度飽和狀態,而GTO在導通後只能達到臨界飽和,所以GTO門極上加負向觸發信號即可關斷。GTO的一個重要參數就是關斷增益,βoff,它等於陽極最大可關斷電流IATM與門極最大負向電流IGM之比,有公式:βoff =IATM/IGM
βoff一般為幾倍至幾十倍。βoff值愈大,說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強。很顯然,βoff與昌盛的hFE參數頗有相似之處。
估測關斷增益βoff的方法
下面分別介紹利用萬用表判定GTO電極、檢查GTO的觸發能力和關斷能力、估測關斷增益βoff的方法。
1. 判定GTO的電極
將萬用表撥至R×1檔,測量任意兩腳間的電阻,僅當黑表筆接G極,紅表筆接K極時,電阻呈低阻值,對其它情況電阻值均為無窮大。由此可迅速判定G、K極,剩下的就是A極。
2. 檢查觸發能力
首先將表Ⅰ的黑表筆接A極,紅表筆接K極,電阻為無窮大;然後用黑表筆尖也同時接觸G極,加上正向觸發信號,錶針向右偏轉到低阻值即表明GTO已經導通;最後脫開G極,只要GTO維持通態,就說明被測管具有觸發能力。
3. 檢查關斷能力
現採用雙表法檢查GTO的關斷能力,表Ⅰ的檔位及接法保持不變。將表Ⅱ撥於R×10檔,紅表筆接G極,黑表筆接K極,施以負向觸發信號,如果表Ⅰ的指針向左擺到無窮大位置,證明GTO具有關斷能力。
4. 估測關斷增益βoff
進行到第3步時,先不接入表Ⅱ,記下在GTO導通時表Ⅰ的正向偏轉格數n1;再接上表Ⅱ強迫GTO關斷,記下表Ⅱ的正向偏轉格數n2。最後根據讀取電流法按下式估算關斷增益:
βoff=IATM/IGM≈IAT/IG=K1n1/ K2n2
式中K1—表Ⅰ在R×1檔的電流比例係數;
K2—表Ⅱ在R×10檔的電流比例係數。
βoff≈10×n1/ n2
此式的優點是,不需要具體計算IAT、IG之值,只要讀出二者所對應的錶針正向偏轉格數,即可迅速估測關斷增益值。
注意事項:
在檢查大功率GTO器件時,建議在R×1檔外邊串聯一節1.5V電池E′,以提高測試電壓和測試電流,使GTO可靠地導通。
要準確測量GTO的關斷增益βoff,必須有專用測試設備。但在業餘條件下可用上述方法進行估測。由於測試條件不同,測量結果僅供參考,或作為相對比較的依據。