2

2. Tyrystor GTO

Tyrystor GTO jest elementem energoelektronicznym załączanym i wyłącznym prądem bramki. Tyrystor GTO jest zbudowany z kilkuset segmentów połączonych równolegle, gdyż tylko taka budowa umożliwia realizację wyłączenia tyrystora prądem bramki. Wszystkie segmenty mają wspólną katodę, wykonaną jako paskowa lub paskowo - pierścieniowa.

Ważnym parametrem tyrystora GTO jest współczynnik prądowy bramki G dla prądu wyłączającego. Określa on ile razy większy prąd tyrystora L* można wyłączyć prądem bramki la. Obecnie produkuje się GTO o współczynniku G w granicach 3-5. Konstrukcyjnie zwiększenie G jest możliwe jednak wiąże się to ze znacznym zmniejszeniem zdolności blokowania napięcia na tyrystorze jak i pogorszeniem parametrów dynamicznych przez wydłużenie czasu wyłączania tyrystora.

Załączanie ty rystora GTO.

Pod wpływem przepływu dodatniego prądu bramki poszczególne segmenty struktury tyrystora zaczynają wchodzić w stan przewodzenia. Jeżeli chociaż jeden segment zacznie przewodzić, napięcie na tyrystorze spada i zaczyna płynąć prąd wymuszony przez obwód zewnętrzny. Przewodzenie jednego segmentu nie powoduje przejście w przewodzenie innych segmentów więc jeżeli nie wszystkie segmenty wejdą w przewodzenie to cały prąd popłynie przez kilka z nich co doprowadzi do zniszczenia elementu. Dla zapewnienia równoczesnego wejścia wszystkich segmentów w stan przewodzenia należy na bramkę podać impuls prądowy o wymaganej amplitudzie, szybkości narastania i długości trwania. Jeżeli nie zostanie spełniony któryś z warunków dojdzie do załączenia jedynie części segmentów i tyrystor zostanie uszkodzony. W tyrystorach SCR niedostateczny prąd bramki nie załączał elementu.

Stan przewodzenia tyrystora.

W stanie przewodzenia spadek napięcia pomiędzy anodą i katodą wynosi od 2,7 do 3,5V.

Podczas całego okresu przewodzenia tyrystora musi płynąć prąd w obwodzie bramki o wartości kilku amperów. Wynika to z faktu iż chwilowe nawet zmniejszenie prądu anodowego tyrystora poniżej prądu podtrzymania może doprowadzić do przejścia niektórych segmentów w stan blokowania. Ponowny wzrost prądu nie załącza tych segmentów lecz popłynie przez pozostałe prowadząc do ich przeciążenia i zniszczenia elementu. Stale płynący prąd bramki zapewnia utrzymanie wszystkich segmentów' w stanic przewodzenia niezależnie od wahań prądu anodowego. Wyłączanie tyrystora GTO.

Doprowadzenie do bramki tyrystora ujemnego impulsu prądowego zapoczątkuje jego wyłączenie. Kształt impulsu wyłączającego charakteryzuje duża stromość narastania prądu (dio/dt >20 A/us) oraz duża amplituda. Stromość narastania ma bezpośredni wpływ na przebieg procesu wyłączania. Jej duża wartość zmniejsza czas opóźnienia wyłączania ale zwiększa się wartość prądu resztkowego a tym samym maleje zdolność wyłączania prądu. Amplituda impulsu wyłączającego jest związana z współczynnikiem prądowym bramki G i wynosi od 1/3 do 1/5 prądu wyłączanego.

W czasie wyłączania należy tyrystorowi zapewnić ochronę przepięciową przez przyłączony między anodą i katodą układ RDC. Jego zadaniem jest ograniczenie szybkości narastania napięcia blokowania na tyrystorze ( du/dt ) do wartości nie przekraczającej dopuszczalnej. Jednocześnie podskok napięcia blokowania Upij musi być ograniczony do wartości nie większej niż katalogowa. Wynikają stąd następujące wymagania: połączenia układu i tyrystora powinny być jak najkrótsze, kondensatory bezindukcyjne, dioda szybka.