Чем отличается обычный тиристор от тиристора ГТО?

Я знаю, что тиристор представляет собой четырехслойную структуру PNPN с анодом в первой P-секции, затвором во второй P-секции и катодом во второй N-секции. Эта простая структура предполагает, что любой тиристор должен быть отключен, направляя весь ток анода через затвор, заставляя ток катода стремиться к нулю, тем самым разблокируя тиристор.

В симуляторе двухтранзисторная модель тиристора, как показано ниже, действительно отключается, когда обеспечивается достаточно низкое сопротивление пути к земле.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

И можно приобрести тиристоры, специально предназначенные для такого использования, которые называются тиристорами GTO (отключение затвора).

Поэтому мой вопрос таков: что делает тиристор GTO особенным? Это обычный тиристор, но с указанными характеристиками для этого режима работы? Или внутри него какая-то другая кремниевая структура, которая заставляет его работать по-другому?

Интересный вопрос!

Давайте начнем с того, как мы обычно используем тиристор. Катод обычно подключается к заземлению, а анод для питания через нагрузку:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Таким образом, электроны входят в катод и перемещаются к аноду.

На рисунках ниже, Катод находится наверху! Таким образом, электроны текут сверху вниз (только в профилях легирования, а не на схеме выше)!

После некоторых поисков я нашел эти два рисунка допинговых профилей обоих устройств.

Это профиль допинга «нормального» тиристора с этого сайта .

А вот профиль допинга GTO (тот же источник, что и выше, нажмите Next несколько раз).

Основное различие, которое я вижу, состоит в том, что у GTO есть дополнительная область P + (область высокой степени легирования) для контакта Gate. Такая область с высокой степенью легирования используется для создания «лучшего», более низкоомного контакта с этой областью с допингом.

Согласно Википедии:

Отключение осуществляется импульсом «отрицательного напряжения» между клеммами затвора и катода. Часть прямого тока (примерно от одной трети до одной пятой) «украдена» и используется для индуцирования напряжения на катодном затворе, что, в свою очередь, приводит к падению прямого тока, и GTO отключается (переходя в «блокировку») штат.)

Для меня это может объяснить, почему GTO можно отключить, а обычный тиристор - нет. В обычном тиристоре затвор не имеет такого хорошего контакта с верхней P-областью, которая препятствует тому, чтобы он отклонил достаточно электронов, чтобы заставить тиристор выключиться.

В GTO контакт с этой P-областью намного лучше, так что гораздо больше электронов может быть удалено (через Ворота) из этой P-области. Также напряжение этой P-области может контролироваться намного лучше через низкоомный контакт. Это также позволяет затвору понижать напряжение этой P-области относительно катода, что смещает катодное (N +) к сторожевому (P) соединение в обратном направлении и блокирует ток катода.