门极可关断晶闸管(GTO) 和可控硅 (SCR) 的区别浅析

可控硅（SCR）和门极可关断晶闸管（GTO）都是大功率半导体开关器件，广泛应用于电力控制和电力转换领域。

一、可控硅（SCR）

可控硅简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。

SCR 的符号如下所示：

可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别适合做交流无触点开关使用。

单向可控硅

首先我们来看一下单向可控硅，可控硅在结构上的组成就是我们熟悉的 PN 结，单向可控硅的电路符号有点像二极管，如下图：

双向可控硅

双向可控硅，不再区分阳极和阴极，因为他可以双向导通，其结构如下图所示：

双向可控硅两个方向都能导通。

可控硅的优点包括高耐压、高电流、高正向阻断电压、低导通压降和低维持电流等，使得它在许多应用中成为理想的开关器件。然而，可控硅的控制特性使其在关断时需要外部电路，并且其触发电流较大，这些缺点限制了可控硅在一些场合的应用。

可控硅（SCR）触发方法总结

可控硅的触发主要取决于温度、供电电压、栅极电流等不同的变量。当向可控硅施加电压时，如果阳极端可以与阴极相关+ve，则可控硅变成转发偏向。因此该晶闸管进入正向阻断状态。

二、门极可关断晶闸管（GTO）

门极可关断晶闸管（GTO）是一种具有门极控制的可关断晶闸管。它与普通晶闸管的不同之处在于其可以在门极的控制下实现开关操作。

GTO的符号如下所示：

可关断晶闸管(GTO)又称门极可关断晶闸管或门控晶闸管，是晶闸管的一种派生器件。它的主要特点是门极加正脉冲信号触发管子导通，门极加负脉冲信号触发管子关断，因而属于全控型器件。

可关断晶闸管既保留了普通单向晶闸管耐压高、电流大的特性，又具备了自关断能力，且关断时间短，不需要复杂的换向电路，工作频率高，使用方便，但对关断脉冲信号的脉冲功率和门极负向电流的上升率要求较高。

门极可关断晶闸管的优点在于其可关断能力，即通过门极施加适当的控制信号，可以实现晶闸管的开通和关断操作。此外，门极可关断晶闸管还具有较低的开通和关断损耗、较高的耐压和电流容量等优点。然而，门极可关断晶闸管的制造工艺复杂，成本较高，并且其开关速度较慢，因此在一些快速开关的应用中受到限制。

GTO的主要参数：

(1)最大可关断阳极电流IATO

(2)电流关断增益βOff=IATO/IGM

IGM是门极负脉冲电流最大值 βOff一般只有5左右这是GTO的主要缺点

(3)开通时间Ton 开通时间指延迟时间与上升时间之和.GTO的延迟时间一般为1~2us,上升时间则随同态阳极电流值的增大而增大。

(4)关断时间Toff 关断时间指存储时间与下降时间之和，而不包括尾部时间。GTO的存储时间则随阳极电流值的增大而增大，下降时间一般小于2us。

三、门极可关断晶闸管（GTO）和可控硅（SCR）的区别

1.控制特性：如前所述，可控硅是不可控器件，需要外部电路实现关断操作；而门极可关断晶闸管可以通过门极施加适当的控制信号实现开通和关断操作。因此，在需要频繁开关的应用中，门极可关断晶闸管更具优势。

2.驱动电流：可控硅的触发电流较大，需要较大的驱动功率；而门极可关断晶闸管的触发电流较小，驱动功率较低。因此，在驱动电路的设计上，门极可关断晶闸管更为省电。

3.耐压能力：门极可关断晶闸管的耐压能力较高，可以承受较高的电压；而可控硅的耐压能力相对较低。因此，在高压应用中，门极可关断晶闸管更具优势。

4.开关速度：可控硅的开关速度较快，适用于高频应用；而门极可关断晶闸管的开关速度较慢，不适用于高频开关切换。