Qu'est-ce qui distingue un thyristor ordinaire d'un thyristor GTO?


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Un thyristor, je le sais, est une structure PNPN à quatre couches, avec une anode sur la première section P, une grille sur la deuxième section P et une cathode sur la deuxième section N. Cette structure simple suggère que tout thyristor devrait pouvoir être désactivé, en acheminant tout le courant d'anode à travers la grille, faisant passer le courant de cathode à zéro, déverrouillant ainsi le thyristor.

Dans un simulateur, un modèle à deux transistors d'un thyristor comme illustré ci-dessous s'éteint en effet lorsqu'un chemin de résistance suffisamment faible vers la terre est fourni.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Et on peut acheter des thyristors spécialement conçus pour être utilisés comme cela, appelés thyristors GTO (gate turn-off).

Ma question est donc la suivante: qu'est-ce qui rend un thyristor GTO spécial? S'agit-il simplement d'un thyristor ordinaire mais avec des caractéristiques spécifiées pour ce mode de fonctionnement? Ou y a-t-il une structure de silicium différente à l'intérieur qui le fait fonctionner fondamentalement différemment?


En tant que personne intéressée par l'électronique mais pas particulièrement familière avec les thyristors, une définition de "GTO" serait utile. Arrêt de la porte?
chrylis -on strike-

@chrylis Oui, GTO signifie arrêt du portail. Je vais modifier cela dans la question quelque part.
Foyer

Réponses:


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Question interessante!

Commençons par la façon dont nous utilisons généralement un thyristor. La cathode sera généralement connectée à la masse et l'anode à alimenter via la charge:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Les électrons entrent donc à la cathode et se rendent à l'anode.

Dans les dessins ci-dessous, la cathode est au sommet! Les électrons circulent donc de haut en bas (uniquement dans les profils de dopage, pas dans le schéma ci-dessus)!

Après quelques recherches, j'ai trouvé ces deux dessins des profils de dopage des deux appareils.

Il s'agit du profil de dopage d'un thyristor "normal" de ce site .

entrez la description de l'image ici

Et voici le profil de dopage d'un GTO (même source que ci-dessus, appuyez plusieurs fois sur Suivant).

entrez la description de l'image ici

La principale différence que je vois est que le GTO a une région P + supplémentaire (région P fortement dopée) pour le contact Gate. Une telle région fortement dopée est utilisée pour établir un "meilleur" contact plus faible ohmique avec cette région de dopage.

Selon Wikipedia:

L'arrêt est accompli par une impulsion de "tension négative" entre la grille et les bornes de la cathode. Une partie du courant direct (environ un tiers à un cinquième) est "volée" et utilisée pour induire une tension de grille de cathode qui, à son tour, fait chuter le courant direct et le GTO s'éteint (transition vers le "blocage" Etat.)

Pour moi, cela pourrait expliquer pourquoi le GTO peut être désactivé alors que le thyristor normal ne le peut pas. Dans un thyristor normal, la grille n'a pas un si bon contact avec la région P supérieure, ce qui l'empêche de détourner suffisamment d'électrons pour éteindre le thyristor.

Dans un GTO, le contact avec cette région P est bien meilleur, donc beaucoup plus d'électrons peuvent être retirés (via la porte) de cette région P. De plus, la tension de cette région P peut être bien mieux contrôlée par le contact à faible ohmique. Cela permet également à la porte d'abaisser la tension de cette région P par rapport à la cathode, ce qui polarisera la jonction cathode (N +) vers la porte (P) en sens inverse et bloquera le courant de cathode.


Donc, si je lis bien, un thyristor non GTO ne peut pas être désactivé en tirant le courant à travers la borne de grille? Ou est-ce juste beaucoup plus difficile?
Hearth

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Il existe probablement des thyristors non GTO que vous pouvez désactiver à travers la porte dans certaines circonstances, par exemple lorsque le courant d'anode est petit, proche du courant de maintien. Vous pourriez également avoir besoin d'une tension si basse (négative) sur la grille pour l'éteindre que vous auriez besoin de dépasser la tension de claquage grille-cathode. Alors oui, beaucoup plus difficile et cela ne peut pas être fait de manière fiable (comme c'est le cas avec un GTO).
Bimpelrekkie

Je pense que la mise à la terre de la porte par un chemin de résistance suffisamment faible fonctionnerait, non? Tant que la jonction GK n'est pas biaisée en conduction? Ou cela ne fonctionnerait-il pas?
Hearth

Soit dit en passant, la même source que vous avez donnée pour le profil de dopage d'un thyristor standard a, à quelques clics de la "page suivante" , un profil de dopage similaire d'un thyristor GTO, qui pourrait être meilleur que l'article de wikipedia car il montre que le manque d'une région p + par la porte et ap plutôt que la région p + anode ne sont pas seulement des simplifications qu'ils ont faites que wikipedia n'a pas faites.
Hearth

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Je pense que la mise à la terre de la porte par un chemin de résistance suffisamment faible fonctionnerait, non? La région Gate P elle-même a probablement trop de résistance pour que cela fonctionne. De plus, la région P + dans le GTO permet une capacité supplémentaire de recombinaison d'électrons dans la région de grille. Cela pourrait être nécessaire pour "attraper" suffisamment d'électrons pour pouvoir éteindre l'appareil. J'ai mis à jour la 2ème photo, merci pour cette astuce.
Bimpelrekkie
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