什么叫GTO可关断可控硅及其测量

文章摘要：可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）亦称门控晶闸管。GTO可关断可控硅其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。 普通晶闸管（SCR）靠门极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流IH，或施以反向电压强近关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷，它既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。可关断晶闸管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

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　　可关断晶闸管GTO（Gate Turn-Off Thyristor）亦称门控晶闸管。GTO可关断可控硅其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。

　　普通晶闸管（SCR）靠门极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流IH，或施以反向电压强近关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷，它既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。可关断晶闸管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可关断可控硅已达到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。

　　可关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件，其结构及等效电路和普通晶闸管相同，因此仅绘出可关断晶闸管GTO典型产品的外形及符号。大功率GTO可关断可控硅大都制成模块形式。

　　尽管可关断晶闸管GTO与SCR的触发导通原理相同，但二者的关断原理及关断方式截然不同。这是由于普通晶闸管在导通之后即外于深度饱和状态，而GTO可关断可控硅在导通后只能达到临界饱和，所以可关断晶闸管GTO门极上加负向触发信号即可关断。GTO可关断可控硅的一个重要参数就是关断增益，βoff，它等于阳极最大可关断电流IATM与门极最大负向电流IGM之比，有公式

　　βoff =IATM/IGM

　　βoff一般为几倍至几十倍。βoff值愈大，说明门极电流对阳极电流的控制能力愈强。很显然，βoff与昌盛 的hFE参数颇有相似之处。

　　下面分别介绍利用万用表判定GTO可关断可控硅电极、检查GTO的触发能力和关断能力、估测关断增益βoff的方法。
 
　　1．判定可关断晶闸管GTO的电极

　　将万用表拨至R×1档，测量任意两脚间的电阻，仅当黑表笔接G极，红表笔接K极时，电阻呈低阻值，对其它情况电阻值均为无穷大。由此可迅速判定G、K极，剩下的A极。

　　2．检查触发能力

　　首先将表Ⅰ的黑表笔接A极，红表笔接K极，电阻为无穷大；然后用黑表笔尖也同时接触G极，加上正向触发信号，表针向右偏转到低阻值即表明GTO可关断可控硅已经导通；最后脱开G极，只要GTO维持通态，就说明被测管具有触发能力。

　　3．检查关断能力

　　现采用双表法检查可关断晶闸管GTO的关断能力，表Ⅰ的档位及接法保持不变。将表Ⅱ拨于R×10档，红表笔接G极，黑表笔接K极，施以负向触发信号，表Ⅰ的指针向左摆到无穷大位置，证明GTO可关断可控硅具有关断能力。
　　4．估测关断增益βoff

　　进行到第3步时，先不接入表Ⅱ，记下在GTO导通时表Ⅰ的正向偏转格数n1；再接上表Ⅱ强迫GTO关断，记下表Ⅱ的正向偏转格数n2。最后根据读取电流法按下式估算关断增益：

　　βoff=IATM/IGM≈IAT/IG＝K1n1/ K2n2

　　式中K1—表Ⅰ在R×1档的电流比例系数；

　　K2—表Ⅱ在R×10档的电流比例系数。

　　βoff≈10×n1/ n2

　　此式的优点是，不需要具体计算IAT、IG之值，只要读出二者所对应的表针正向偏转格数，即可迅速估测关断增益值。

　　注意事项：

　　（1）在检查大功率可关断晶闸管GTO器件时，建议在R×1档外边串联一节1.5V电池E′，以提高测试电压和测试电流，使GTO可靠地导通。

　　（2）要准确测量GTO可关断可控硅的关断增益βoff，必须有专用测试设备。但在业余条件下可用上述方法进行估测。测试条件不同，测量结果仅供参考，或作为相对比较的依据。

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