ไทริสเตอร์ธรรมดาแตกต่างจากไทริสเตอร์ GTO อะไร?

ฉันรู้ว่าไทริสเตอร์เป็นโครงสร้าง PNPN สี่ชั้นที่มีขั้วบวกในส่วน P แรกประตูในส่วน P ที่สองและแคโทดในส่วนที่สอง N โครงสร้างที่เรียบง่ายนี้แสดงให้เห็นว่าไทริสเตอร์ใด ๆ ที่ควรจะเป็นไปได้ที่จะปิดโดยการกำหนดเส้นทางของขั้วบวกทั้งหมดที่ไหลผ่านประตูทำให้แคโทดปัจจุบันไปที่ศูนย์จึงปลดไทริสเตอร์

ในเครื่องจำลองตัวจำลองทรานซิสเตอร์สองตัวของไทริสเตอร์ดังที่แสดงด้านล่างจะปิดจริง ๆ เมื่อมีเส้นทางต้านทานต่ำสู่พื้นอย่างเพียงพอ

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

และใครก็สามารถซื้อไทริสเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อใช้เช่นนี้เรียกว่าไทริสเตอร์ GTO (ประตูเปิด - ปิด)

ดังนั้นคำถามของฉันคือสิ่งนี้ทำให้ไทริสเตอร์ GTO พิเศษอะไร มันเป็นเพียงไทริสเตอร์ธรรมดา แต่มีคุณสมบัติเฉพาะสำหรับโหมดการทำงานนี้หรือไม่? หรือมีโครงสร้างซิลิกอนที่แตกต่างกันอยู่ภายในซึ่งทำให้มันทำงานต่างกันโดยพื้นฐานหรือไม่?

thyristor scr

— ครอบครัว
แหล่งที่มา

ในฐานะคนที่มีความสนใจในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ไม่คุ้นเคยกับไทริสเตอร์คำนิยามของ "GTO" จะเป็นประโยชน์ ประตูเปิด - ปิด?

— chrylis -on strike-

@chrylis ใช่ GTO ย่อมาจาก gate turn-off ฉันจะแก้ไขมันให้เป็นคำถามที่ไหนสักแห่ง

— Hearth

คำถามที่น่าสนใจ!

เริ่มจากวิธีที่เราใช้ไทริสเตอร์ โดยทั่วไปแล้ว Cathode จะเชื่อมต่อกับกราวด์และขั้วบวกเพื่อจ่ายผ่านโหลด:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ดังนั้นอิเล็กตรอนเข้าสู่แคโทดและเดินทางไปยังแอโนด

ในภาพวาดด้านล่าง Cathode จะอยู่ด้านบน! ดังนั้นอิเล็กตรอนจะไหลจากบนลงล่าง (เฉพาะในโปรไฟล์ยาสลบไม่ใช่ในแผนผังด้านบน)!

หลังจากการค้นหาบางอย่างฉันพบภาพวาดสองรูปเหล่านี้ของโปรไฟล์ยาสลบของอุปกรณ์ทั้งสอง

นี่คือโปรไฟล์ยาสลบของไทริสเตอร์ "ปกติ" จากเว็บไซต์นี้

และนี่คือรายละเอียดยาสลบของ GTO (แหล่งเดียวกันข้างต้นกดถัดไปสองสามครั้ง)

ความแตกต่างหลักที่ฉันเห็นคือ GTO มีภูมิภาค P + เพิ่มเติม (พื้นที่ P ที่มีสารเจือปนสูง) สำหรับการติดต่อกับเกต ภูมิภาคที่มีสารเจือปนสูงเช่นนี้ใช้เพื่อสร้างการติดต่อที่ "ดีกว่า" และมีค่าโอห์มมิกต่ำมากขึ้นไปยังภูมิภาคที่มีสารกระตุ้น

ตามที่ Wikipedia:

การปิดทำได้โดยใช้ชีพจร "แรงดันลบ" ระหว่างขั้วเกตและขั้วลบ ปัจจุบันไปข้างหน้าบางส่วน (ประมาณหนึ่งในสามถึงหนึ่งในห้า) เป็น "ขโมย" และใช้ในการชักนำให้เกิดแรงดันแคโทดประตูซึ่งทำให้กระแสไปข้างหน้าจะตกและ GTO จะปิด (เปลี่ยนเป็น 'บล็อก' สถานะ.)

สำหรับฉันที่สามารถอธิบายได้ว่าทำไม GTO สามารถปิดได้ในขณะที่ไทริสเตอร์ธรรมดาไม่สามารถทำได้ ในไทริสเตอร์ปกติประตูไม่มีการสัมผัสที่ดีกับภูมิภาค P อันดับต้น ๆ ซึ่งจะป้องกันไม่ให้มันเบี่ยงเบนอิเล็กตรอนไปมากพอที่จะทำให้ไทริสเตอร์ปิดได้

ใน GTO การติดต่อกับ P-region นั้นดีกว่ามากดังนั้นอิเล็กตรอนจำนวนมากสามารถลบออกได้ (ผ่านทาง Gate) จาก P-region นั้น นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าของ P-region นี้สามารถควบคุมได้ดีขึ้นผ่านการสัมผัสที่มีความหนาแน่นต่ำมาก นั่นยังช่วยให้ Gate สามารถลดแรงดันไฟฟ้าของ P-region ลงเมื่อเทียบกับ Cathode ซึ่งจะทำให้อคติต่อ Cathode (N +) ไปที่ทางแยก Gate (P) ในทางกลับกันและขัดขวางกระแส Cathode

— Bimpelrekkie
แหล่งที่มา

ดังนั้นถ้าฉันอ่านสิ่งนี้ถูกต้องเจ้าไทริสเตอร์ที่ไม่ใช่ GTO จะไม่สามารถปิดได้โดยการดึงกระแสไฟฟ้าออกจากขั้วประตู? หรือมันยากกว่ากันมาก?

— Hearth

อาจมีไทริสเตอร์ที่ไม่ใช่ GTO ซึ่งคุณสามารถปิดประตูผ่านในบางสถานการณ์เช่นเมื่อกระแสแอโนดมีขนาดเล็กใกล้กับกระแสโฮลดิ้ง นอกจากนี้คุณอาจต้องการแรงดันไฟฟ้าต่ำ (ลบ) บนเกตเพื่อปิดเครื่องซึ่งคุณจะต้องใช้แรงดันพังทลายของ Gate-Cathode มากกว่า ดังนั้นใช่ยากกว่ามากและไม่สามารถทำได้อย่างน่าเชื่อถือ (เช่นเดียวกับ GTO)

— Bimpelrekkie

ฉันคิดว่าการที่ประตูมีสายดินผ่านเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำพอจะทำงานได้หรือไม่? ตราบใดที่ทางแยก GK ไม่ได้มีความเอนเอียงไปสู่การนำ? หรือว่าจะไม่ทำงาน?

— Hearth

อนึ่งแหล่งข้อมูลเดียวกันที่คุณให้สำหรับโปรไฟล์ยาสลบของไทริสเตอร์มาตรฐานมีเพียงไม่กี่คลิก "หน้าถัดไป"ซึ่งเป็นโปรไฟล์ยาสลบที่คล้ายกันของไทริสเตอร์ GTO ซึ่งอาจดีกว่าบทความวิกิพีเดีย ของ p + region โดยเกตและ ap แทนที่จะเป็น p + anode ไม่ใช่แค่การทำให้เข้าใจง่ายที่วิกิพีเดียไม่ได้ทำ

— Hearth

ฉันคิดว่าการที่ประตูมีสายดินผ่านเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำพอจะทำงานได้หรือไม่? อาจเป็นไปได้ว่า Gate P-region นั้นมีความต้านทานต่อการทำงานมากเกินไป นอกจากนี้ภูมิภาค P + ใน GTO ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนในบริเวณเกตอีกด้วย อาจจำเป็นต้อง "จับ" อิเล็กตรอนที่เพียงพอเพื่อให้สามารถปิดอุปกรณ์ได้ ฉันอัปเดตรูปภาพที่ 2 ขอบคุณสำหรับเคล็ดลับนั้น

— Bimpelrekkie