Điều gì phân biệt thyristor bình thường với thyristor GTO?

Một thyristor, tôi biết, là một cấu trúc PNPN bốn lớp, với cực dương trên phần P đầu tiên, một cổng trên phần P thứ hai và cực âm trên phần N thứ hai. Cấu trúc đơn giản này cho thấy rằng bất kỳ thyristor nào cũng có thể tắt được, bằng cách định tuyến tất cả các cực dương ra ngoài cổng, làm cho dòng catốt trở về 0, do đó không thể tháo gỡ thyristor.

Trong một trình giả lập, một mô hình hai bóng bán dẫn của thyristor như dưới đây thực sự sẽ tắt khi một đường dẫn đủ điện trở thấp đến mặt đất được cung cấp.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Và người ta có thể mua thyristor được thiết kế đặc biệt để sử dụng như thế này, được gọi là thyristor GTO (tắt cổng).

Vì vậy, câu hỏi của tôi là: Điều gì làm cho một thyristor GTO đặc biệt? Có phải nó chỉ là một thyristor bình thường nhưng với các đặc điểm cụ thể cho chế độ hoạt động này? Hoặc có một số cấu trúc silicon khác nhau bên trong nó làm cho nó hoạt động khác nhau về cơ bản?

Câu hỏi thú vị!

Hãy bắt đầu với cách chúng ta thường sử dụng một Thyristor. Cathode thường sẽ được kết nối với Ground và Anode để cung cấp thông qua tải:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Vì vậy, các electron nhập vào Cathode và đi đến Anode.

Trong các bản vẽ dưới đây, Cathode đứng đầu! Vì vậy, các electron chảy từ trên xuống dưới (chỉ trong các cấu hình doping, không phải trong sơ đồ ở trên)!

Sau khi tìm kiếm, tôi tìm thấy hai bản vẽ cấu hình doping của cả hai thiết bị.

Đây là hồ sơ doping của một Thyristor "bình thường", từ trang web này .

Và đây là cấu hình doping của GTO (cùng nguồn như trên, nhấn Next một vài lần).

Sự khác biệt chính mà tôi thấy là GTO có thêm vùng P + (vùng P pha tạp cao) cho tiếp điểm Cổng. Một khu vực pha tạp cao như vậy được sử dụng để tạo ra sự tiếp xúc "tốt hơn", thấp hơn đối với khu vực pha tạp đó.

Theo Wikipedia:

Tắt được thực hiện bởi một xung "điện áp âm" giữa cổng và cực âm. Một số dòng điện phía trước (khoảng một phần ba đến một phần năm) bị "đánh cắp" và được sử dụng để tạo ra điện áp cổng cực âm, từ đó làm cho dòng điện phía trước giảm và GTO sẽ tắt (chuyển sang 'chặn' tiểu bang.)

Đối với tôi điều đó có thể giải thích tại sao GTO có thể bị tắt trong khi Thyristor bình thường không thể. Trong một Thyristor bình thường, cổng không có sự tiếp xúc tốt như vậy với vùng P trên cùng, điều này ngăn không cho nó chuyển hướng đủ các electron để làm cho Thyristor tắt.

Trong GTO, sự tiếp xúc với vùng P đó tốt hơn rất nhiều vì vậy có thể loại bỏ nhiều electron hơn (thông qua Cổng) khỏi vùng P đó. Ngoài ra, điện áp của vùng P này có thể được kiểm soát tốt hơn nhiều thông qua tiếp xúc ohmic thấp. Điều đó cũng cho phép Cổng giảm điện áp của vùng P này so với Cathode, điều này sẽ làm lệch đường giao nhau của Cathode (N +) sang Cổng (P) ngược lại và chặn dòng Cathode.