Co odróżnia zwykły tyrystor od tyrystora GTO?

Tyrystor, wiem, jest czterowarstwową strukturą PNPN, z anodą w pierwszej sekcji P, bramą w drugiej sekcji P i katodą w drugiej sekcji N. Ta prosta struktura sugeruje, że każdy tyrystor powinien być możliwy do wyłączenia, kierując cały prąd anodowy przez bramkę, powodując, że prąd katodowy osiąga zero, tym samym odblokowując tyrystor.

W symulatorze model tyrystora z dwoma tranzystorami, jak pokazano poniżej, faktycznie wyłącza się, gdy zapewniona jest ścieżka o niskiej rezystancji do uziemienia.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

I można kupić tyrystory specjalnie zaprojektowane do takiego zastosowania, zwane tyrystorami GTO (wyłączanie bramy).

Moje pytanie brzmi zatem: co czyni tyrystor GTO wyjątkowym? Czy jest to zwykły tyrystor, ale o określonych właściwościach dla tego trybu pracy? Czy może jest w nim jakaś inna struktura krzemu, która sprawia, że ​​działa zasadniczo inaczej?

Interesujące pytanie!

Zacznijmy od tego, jak zwykle używamy Tyrystora. Katoda jest zwykle podłączona do uziemienia, a anoda do zasilania przez obciążenie:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Tak więc elektrony wchodzą do katody i podróżują do anody.

Na poniższych rysunkach katoda jest na górze! Tak więc elektrony przepływają od góry do dołu (tylko w profilach antydopingowych, a nie na schemacie powyżej)!

Po kilku poszukiwaniach znalazłem te dwa rysunki profili dopingowych obu urządzeń.

To jest profil dopingowy „normalnego” tyrystora z tej strony .

A oto profil dopingowy GTO (to samo źródło co powyżej, naciśnij kilka razy przycisk Dalej).

Główną różnicą, którą widzę, jest to, że GTO ma dodatkowy region P + (wysoce domieszkowany region P) dla styku bramki. Taki obszar silnie domieszkowany stosuje się w celu uzyskania „lepszego”, bardziej niskoomowego kontaktu z tym regionem domieszkowania.

Według Wikipedii:

Wyłączenie odbywa się poprzez impuls „ujemnego napięcia” między zaciskami bramki i katody. Część prądu przewodzącego (około jedna trzecia do jednej piątej) jest „skradziona” i wykorzystywana do indukowania napięcia bramki katodowej, co z kolei powoduje spadek prądu przewodzącego i GTO wyłącza się (przechodząc w „blokowanie”) stan.)

Dla mnie może to wyjaśniać, dlaczego GTO można wyłączyć, podczas gdy zwykły Tyrystor nie. W normalnym tyrystorze brama nie ma tak dobrego kontaktu z górnym regionem P, co uniemożliwia jej skierowanie wystarczającej liczby elektronów, aby tyrystor wyłączył się.

W GTO kontakt z tym regionem P jest znacznie lepszy, o wiele więcej elektronów można usunąć (przez bramkę) z tego regionu P. Również napięcie tego regionu P może być znacznie lepiej kontrolowane poprzez kontakt niskoomowy. Pozwala to również bramie na obniżenie napięcia tego regionu P względem katody, co spowoduje przesunięcie połączenia katody (N +) do bramki (P) w odwrotnej kolejności i zablokowanie prądu katody.