GTO-Thyristor

Was genau kann man sich eigentlich unter einem GTO-Thyristor vorstellen? Der GTO-Thyristor gehört generell zu den Halbleiterbauteilen. Genauer gesprochen lässt er sich der Familie der Thyristoren zuweisen. Die Bezeichnung Thyristor ist dabei ein Kofferwort aus den beiden Begriffen Transistor und Thyratron. Eigentlich funktioniert der GTO-Thyristor erst einmal wie ein ganz normaler, üblicher Thyristor. Er lässt sich mit einem positiven, elektrischen Stromimpuls am Gate bzw. Steuereingang einschalten. Allerdings kann man den GTO-Thyristor im Vergleich zum normalen, gängigen Thyristor auch wieder durch einen elektrischen, negativen Stromimpuls ausschalten. Dieser elektrische Stromfluss beträgt in den meisten Fällen bis zu einem Drittel des herrschenden Laststroms.

Das Namenskürzel GTO-Thyristor resultiert aus der englischen Sprache und steht in Gänze ausgeschrieben für „gate turn-off thyristor“. Das heißt direkt übersetzt etwa „Steuerelektroden-Abschalt-Thyristor“. Im Grunde besteht im schaltungstechnischen Aufbau kein Unterschied zwischen einem herkömmlichen Thyristor und dem GTO-Bauelement.
Das Schaltzeichen nach DIN EN 60617 für einen GTO-Thyristor
Das Schaltzeichen nach DIN EN 60617 für einen GTO-Thyristor









 
 

Differenzen existieren vor allem in der konkreten Fertigung und der daraus resultierenden, geometrischen Anordnung der Bauteilkomponenten auf Silizium. Theoretisch wäre es auch möglich, einen normalen Thyristor durch einen elektrischen negativen Stromfluss bzw. Impuls an der Steuerelektrode auszuschalten. Dieser Thyristor würde im Anschluss allerdings zu „lokalisieren“ beginnen. Damit ist lediglich die Verkleinerung der leitenden Siliziumfläche gemeint. Die dann noch übrigbleibende Restleitfläche, die den Strom führt, würde überlasten und der Thyristor bzw. sein Innenleben würde sich selbst zerstören. Dieses Phänomen kann mit dem Verhalten einer normalen Halbleiterdiode und dem einer Z-Diode verglichen werden. Auch hier stellt die Z-Diode einen speziellen Bautyp dar, der in diesem Fall darauf ausgelegt ist, eine sehr große elektrische Sperrspannung zu vertragen.

Der GTO-Thyristor und seine individuellen Ausführungen sind in der Regel in derart kleine, einzelne parallel verbaute Thyristoren aufgeteilt, dass quasi nicht mehr die Möglichkeit für einen einzelnen Thyristor besteht zu lokalisieren, sodass er abschaltet. Die einzige Schwierigkeit besteht in solch einer Parallelschaltung dann, das simultane Abschalten der einzelnen Thyristoren zu koordinieren. Ansonsten tritt dasselbe Zerstörungsphänomen wie bei herkömmlichen Bauteilen auf. Im Allgemeinen weisen Thyristoren, ähnlich wie andere Halbleiterbauelemente, (Transistoren, Dioden) viele Verwendungsmöglichkeiten auf. Der GTO-Thyristor wird insbesondere in Stromrichtern und in der Traktions- und Leistungselektronik von elektrischen Fahrzeugen benötigt bzw. verbaut. Heute herrscht allerdings auch eine massive Verdrängung von GTO-Thyristoren, durch moderne IGBTs (spezielle Bipolartransistoren), sodass sie häufig nur noch bei sehr hohen elektrischen Leistungen eingesetzt werden.


 

 


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