四、GTR的主要參數
1、 電壓參數
(1) 最高電壓額定值 最高集電極電壓額定值是指集電極的擊穿電壓值，它不僅因器件不同而不同，而且會因外電路接法不同而不同。擊穿電壓有：① BUCBO為發射極開路時，集電極-基極的擊穿電壓。② BUCBO為基極開路時，集電極-發射極的擊穿電壓。③ BUCES為基極-射極短路時，集電極-發射極的擊穿電壓。④ BUCER為基極-發射極間并聯電阻時，集電極-發射極的擊穿電壓。并聯電阻越小，其值越高。⑤ BUCEX為基極-發射極施加反偏壓時，集電極-發射極的擊穿電壓。
各種不同接法時的擊穿電壓的關系如下：
BUCBO>BUCEX>BUCES>BUCER>BUCEO 為了保證器件工作安全，GTR的最高工作電壓UCEM應比最小擊穿電壓BUCEO低。(2)飽和壓降UCES 處于深飽和區的集電極電壓稱為飽和壓降，在大功率應用中它是一項重要指標，因為它關系到器件導通的功率損耗。單個GTR的飽和壓降一般不超過1~1.5V，它隨集電極電流ICM的增加而增大。
2、 電流參數(1) 集電極連續直流電流額定值IC 集電極連續直流電流額定值是指只要保證結溫不超過允許的最高結溫，晶體管允許連續通過的直流電流值。(2)集電極最大電流額定值ICM 集電極最大電流額定值是指在最高允許結溫下，不造成器件損壞的最大電流。超過該額定值必將導致晶體管內部結構的燒毀。在實際使用中，可以利用熱容量效應，根據占空比來增大連續電流，但不能超過峰值額定電流。(3)基極電流最大允許值IBM 基極電流最大允許值比集電極最大電流額定值要小得多，通常IBM=(1/10~1/2)ICM，而基極發射極間的最大電壓額定值通常只有幾伏。
3、 其他參數(1)最高結溫TJM 最高結溫是指出正常工作時不損壞器件所允許的最高溫度。它由器件所用的半導體材料、制造工藝、封裝方式及可靠性要求來決定。塑封器件一般為120℃~150℃，金屬封裝為150℃~170℃。為了充分利用器件功率而又不超過允許結溫，GTR使用時必須選配合適的散熱器。(2)最大額定功耗PCM 最大額定功耗是指GTR在最高允許結溫時，所對應的耗散功率。它受結溫限制，其大小主要由集電結工作電壓和集電極電流的乘積決定。一般是在環境溫度為25℃時測定，如果環境溫度高于25℃，允許的PCM值應當減小。由于這部分功耗全部變成熱量使器件結溫升高，因此散熱條件對GTR的安全可靠十分重要，如果散熱條件不好，器件就會因溫度過高而燒毀;相反，如果散熱條件越好，在給定的范圍內允許的功耗也越高。
4、 二次擊穿與安全工作區(1)二次擊穿現象 二次擊穿是GTR突然損壞的主要原因之一，成為影響其是否安全可靠使用的一個重要因素。前述的集電極-發射極擊穿電壓值BUCEO是一次擊穿電壓值，一次擊穿時集電極電流急劇增加，如果有外加電阻限制電流的增長時，則一般不會引起GTR特性變壞。但不加以限制，就會導致破壞性的二次擊穿。二次擊穿是指器件發生一次擊穿后，集電極電流急劇增加，在某電壓電流點將產生向低阻抗高速移動的負阻現象。一旦發生二次擊穿就會使器件受到永久性損壞。(2) 安全工作區(SOA)
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GTR在運行中受電壓、電流、功率損耗和二次擊穿等額定值的限制。為了使GTR安全可靠地運行，必須使其工作在安全工作區范圍內。安全工作區是由GTR的二次擊穿功率PSB、集射極最高電壓UCEM、集電極最大電流ICM和集電極最大耗散功率PCM等參數限制的區域，如圖4的陰影部分所示。 安全工作區是在一定的溫度下得出的，例如環境溫度25℃或管子殼溫75℃等。使用時，如果超出上述指定的溫度值，則允許功耗和二次擊穿耐能都必須降低額定使用。
五、GTR的驅動和保護電路
1、 GTR驅動電路的設計要求 GTR基極驅動方式直接影響其工作狀態，可使某些特性參數得到改善或變壞，例如，過驅動加速開通，減少開通損耗，但對關斷不利，增加了關斷損耗。驅動電路有無快速保護功能，則是GTR在過壓、過流后是否損壞的重要條件。GTR的熱容量小，過載能力差，采用快速熔斷器和過電流繼電器是根本無法保護GTR的。因此，不再用切斷主電路的方法，而是采用快速切斷基極控制信號的方法進行保護。這就將保護措施轉化成如何及時準確地測到故障狀態和如何快速可靠地封鎖基極驅動信號這2個方面的問題。
(1) 設計基極驅動電路考慮的因素 設計基極驅動電路必須考慮的3個方面：優化驅動特性、驅動方式和自動快速保護功能。① 優化驅動特性優化驅動特性就是以理想的基極驅動電流波形去控制器件的開關過程，保證較高的開關速度，減少開關損耗。優化的基極驅動電流波形與GTO門極驅動電流波形相似。② 驅動方式 驅動方式按不同情況有不同的分類方法。在此處，驅動方式是指驅動電路與主電路之間的連接方式，它有直接和隔離2種驅動方式：直接驅動方式分為簡單驅動、推挽驅動和抗飽驅動等形式;隔離驅動方式分為光電隔離和電磁隔離形式。③ 自動快速保護功能 在故障情況下，為了實現快速自動切斷基極驅動信號以免GTR遭到損壞，必須采用快速保護措施。保護的類型一般有抗飽和、退抗飽和、過流、過壓、過熱和脈沖限制等。
(2) 基極驅動電路 GTR的基極驅動電路有恒流驅動電路、抗飽和驅動電路、固定反偏互補驅動電路、比例驅動電路、集成化驅動電路等多種形式。恒流驅動電路是指其使GTR的基極電流保持恒定，不隨集電極電流變化而變化。抗飽和驅動電路也稱為貝克箝位電路，其作用是讓GTR開通時處于準飽和狀態，使其不進入放大區和深飽和區，關斷時，施加一定的負基極電流有利于減小關斷時間和關斷損耗。固定反偏互補驅動電路是由具有正、負雙電源供電的互補輸出電路構成的，當電路輸出為正時，GTR導通;當電路輸出為負時，發射結反偏，基區中的過剩載流子被迅速抽出，管子迅速關斷。比例驅動電路是使GTR的基極電流正比于集電極電流的變化，保證在不同負載情況下，器件的飽和深度基本相同。集成化驅動電路克服了上述電路元件多、電路復雜、穩定性差、使用不方便等缺點。具有代表性的器件是THOMSON公司的UAA4003和三菱公司的M57215BL。 ①GTR的驅動電路種類很多，下面介紹一種分立元件GTR的驅動電路，如圖5所示。電路由電氣隔離和晶體管放大電路兩部分構成。電路中的二極管VD2和電位補償二極管VD3組成貝克箝位抗飽和電路，可使GTR導通時處于臨界飽和狀態。當負載輕時，如果V5的發射極電流全部注入V，會使V過飽和，關斷時退飽和時間延長。有了貝克電路后，當V過飽和使得集電極電位低于基極電位時，VD2就會自動導通，使得多余的驅動電流流入集電極，維持Ubc≈0。這樣，就使得V導通時始終處于臨界飽和。圖中的C2為加速開通過程的電容，開通時，R5被C2短路。這樣就可以實現驅動電流的過沖，同時增加前沿的陡度，加快開通。另外，在V5導通時C2充電，充電的極性為左正右負，為GTR的關斷做做準備。當V5截止V6導通時，C2上的充電電壓為V管的發射結施加反電壓，從而GTR迅速關斷。