可關斷晶閘管GTO(Gate Turn-Off Thyristor)亦稱門控晶閘管。GTO可關斷可控硅其主要特點為,當門極加負向觸發(fā)信號時晶閘管能自行關斷。
普通晶閘管(SCR)靠門極正信號觸發(fā)之后,撤掉信號亦能維持通態(tài)。欲使之關斷,必須切斷電源,使正向電流低于維持電流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(chǎn)生波形失真和噪聲?申P斷晶閘管克服了上述缺陷,它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)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?申P斷晶閘管GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管(GTR),只是工作頻紡比GTR低。目前,GTO可關斷可控硅已達到3000A、4500V的容量。大功率可關斷晶閘管已廣泛用于斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領域,顯示出強大的生命力。
可關斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件,其結構及等效電路和普通晶閘管相同,因此僅繪出可關斷晶閘管GTO典型產(chǎn)品的外形及符號。大功率GTO可關斷可控硅大都制成模塊形式。
盡管可關斷晶閘管GTO與SCR的觸發(fā)導通原理相同,但二者的關斷原理及關斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導通之后即外于深度飽和狀態(tài),而GTO可關斷可控硅在導通后只能達到臨界飽和,所以可關斷晶閘管GTO門極上加負向觸發(fā)信號即可關斷。GTO可關斷可控硅的一個重要參數(shù)就是關斷增益,βoff,它等于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(shù)頗有相似之處。
下面分別介紹利用萬用表判定GTO可關斷可控硅電極、檢查GTO的觸發(fā)能力和關斷能力、估測關斷增益βoff的方法。
1.判定可關斷晶閘管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A極。
2.檢查觸發(fā)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;然后用黑表筆尖也同時接觸G極,加上正向觸發(fā)信號,表針向右偏轉到低阻值即表明GTO可關斷可控硅已經(jīng)導通;最后脫開G極,只要GTO維持通態(tài),就說明被測管具有觸發(fā)能力。
3.檢查關斷能力
現(xiàn)采用雙表法檢查可關斷晶閘管GTO的關斷能力,表Ⅰ的檔位及接法保持不變。將表Ⅱ撥于R×10檔,紅表筆接G極,黑表筆接K極,施以負向觸發(fā)信號,表Ⅰ的指針向左擺到無窮大位置,證明GTO可關斷可控硅具有關斷能力。
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(shù)n1;再接上表Ⅱ強迫GTO關斷,記下表Ⅱ的正向偏轉格數(shù)n2。最后根據(jù)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檔的電流比例系數(shù);
K2—表Ⅱ在R×10檔的電流比例系數(shù)。
βoff≈10×n1/ n2
此式的優(yōu)點是,不需要具體計算IAT、IG之值,只要讀出二者所對應的表針正向偏轉格數(shù),即可迅速估測關斷增益值。
注意事項:
(1)在檢查大功率可關斷晶閘管GTO器件時,建議在R×1檔外邊串聯(lián)一節(jié)1.5V電池E′,以提高測試電壓和測試電