Gate Turn-Off Thyristor（下称GTO）是一种半双极型晶闸管，其结构特点是具有额外的极，即控制极，也就是G极。相比于传统晶闸管，GTO的主极结构更加精细，具备更高的控制性能。
GTO结构中主要的元器件是四层结，它由p-n-p-n组成。控制极G连接的是第三层n型区域。而在控制G的同时，第二层p型区域的存储电荷也被扫除掉，从而实现了关断。因此，GTO比一般晶闸管具备了更高的反向可控电压及关断电流。
对于GTO来说，为了实现高效的关断，通常会采用负脉冲关断的方法。负脉冲关断的基本原理是将晶闸管的阴极接在负脉冲上。
这时，当阴极电压突然变为负值时，能量转换的方向也由原来的向外转变为向内求解吸热。此时，由于极间电容的存在，第三层n型区的电荷被快速抽走，第二层p型区受到电场的扭曲，快速放空。因此，控制极就失去了控制信号，整个晶闸管便能快速地关断。
负脉冲关断方法使得GTO能够具备较高的关断速度和可靠性。相比于传统基准点关闭（BPT）的方式，负脉冲关断的速度更快，无需在电路中添加大电感元件。此外，GTO能够自行执行负脉冲关断，无需外部装置的支持。
但是，负脉冲关断方法也存在一些缺点。一是负脉冲对GTO的电压和容忍度都要求比较高。二是负脉冲容易引起电磁干扰，因此需要特殊措施进行限制。三是负脉冲关断方法对于低功率的应用场景并不适用，因为当电流低于一定程度时，控制电流不足以抽走第三层n型区的电荷，从而无法实现关断。
GTO具备较高的控制性能，可靠的关断速度和持续电流能力，因此在高压、大电流的电力马达、控制器以及逆变器等领域得到了广泛应用。同时，GTO还广泛用于高速列车、电力调度、电力传输等领域。
此外，GTO还可以实现自我保护，这意味着即使在极端情况下，例如过渡电压、温度过高或电流过载等情况下，GTO也不会自我销毁，从而保证了系统的稳定性和可靠性。
关注微信