四、GTR的主要参数
1、 电压参数
(1) 最高电压额定值 最高集电极电压额定值是指集电极的击穿电压值，它不仅因器件不同而不同，而且会因外电路接法不同而不同。击穿电压有：① BUCBO为发射极开路时，集电极-基极的击穿电压。② BUCBO为基极开路时，集电极-发射极的击穿电压。③ BUCES为基极-射极短路时，集电极-发射极的击穿电压。④ BUCER为基极-发射极间并联电阻时，集电极-发射极的击穿电压。并联电阻越小，其值越高。⑤ BUCEX为基极-发射极施加反偏压时，集电极-发射极的击穿电压。
各种不同接法时的击穿电压的关系如下：
BUCBO>BUCEX>BUCES>BUCER>BUCEO 为了保证器件工作安全，GTR的最高工作电压UCEM应比最小击穿电压BUCEO低。(2)饱和压降UCES 处于深饱和区的集电极电压称为饱和压降，在大功率应用中它是一项重要指标，因为它关系到器件导通的功率损耗。单个GTR的饱和压降一般不超过1~1.5V，它随集电极电流ICM的增加而增大。
2、 电流参数(1) 集电极连续直流电流额定值IC 集电极连续直流电流额定值是指只要保证结温不超过允许的最高结温，晶体管允许连续通过的直流电流值。(2)集电极最大电流额定值ICM 集电极最大电流额定值是指在最高允许结温下，不造成器件损坏的最大电流。超过该额定值必将导致晶体管内部结构的烧毁。在实际使用中，可以利用热容量效应，根据占空比来增大连续电流，但不能超过峰值额定电流。(3)基极电流最大允许值IBM 基极电流最大允许值比集电极最大电流额定值要小得多，通常IBM=(1/10~1/2)ICM，而基极发射极间的最大电压额定值通常只有几伏。
3、 其他参数(1)最高结温TJM 最高结温是指出正常工作时不损坏器件所允许的最高温度。它由器件所用的半导体材料、制造工艺、封装方式及可靠性要求来决定。塑封器件一般为120℃~150℃，金属封装为150℃~170℃。为了充分利用器件功率而又不超过允许结温，GTR使用时必须选配合适的散热器。(2)最大额定功耗PCM 最大额定功耗是指GTR在最高允许结温时，所对应的耗散功率。它受结温限制，其大小主要由集电结工作电压和集电极电流的乘积决定。一般是在环境温度为25℃时测定，如果环境温度高于25℃，允许的PCM值应当减小。由于这部分功耗全部变成热量使器件结温升高，因此散热条件对GTR的安全可靠十分重要，如果散热条件不好，器件就会因温度过高而烧毁;相反，如果散热条件越好，在给定的范围内允许的功耗也越高。
4、 二次击穿与安全工作区(1)二次击穿现象 二次击穿是GTR突然损坏的主要原因之一，成为影响其是否安全可靠使用的一个重要因素。前述的集电极-发射极击穿电压值BUCEO是一次击穿电压值，一次击穿时集电极电流急剧增加，如果有外加电阻限制电流的增长时，则一般不会引起GTR特性变坏。但不加以限制，就会导致破坏性的二次击穿。二次击穿是指器件发生一次击穿后，集电极电流急剧增加，在某电压电流点将产生向低阻抗高速移动的负阻现象。一旦发生二次击穿就会使器件受到永久性损坏。(2) 安全工作区(SOA)
GTR在运行中受电压、电流、功率损耗和二次击穿等额定值的限制。为了使GTR安全可靠地运行，必须使其工作在安全工作区范围内。安全工作区是由GTR的二次击穿功率PSB、集射极最高电压UCEM、集电极最大电流ICM和集电极最大耗散功率PCM等参数限制的区域，如图4的阴影部分所示。 安全工作区是在一定的温度下得出的，例如环境温度25℃或管子壳温75℃等。使用时，如果超出上述指定的温度值，则允许功耗和二次击穿耐能都必须降低额定使用。
五、GTR的驱动和保护电路
1、 GTR驱动电路的设计要求 GTR基极驱动方式直接影响其工作状态，可使某些特性参数得到改善或变坏，例如，过驱动加速开通，减少开通损耗，但对关断不利，增加了关断损耗。驱动电路有无快速保护功能，则是GTR在过压、过流后是否损坏的重要条件。GTR的热容量小，过载能力差，采用快速熔断器和过电流继电器是根本无法保护GTR的。因此，不再用切断主电路的方法，而是采用快速切断基极控制信号的方法进行保护。这就将保护措施转化成如何及时准确地测到故障状态和如何快速可靠地封锁基极驱动信号这2个方面的问题。
(1) 设计基极驱动电路考虑的因素 设计基极驱动电路必须考虑的3个方面：优化驱动特性、驱动方式和自动快速保护功能。① 优化驱动特性优化驱动特性就是以理想的基极驱动电流波形去控制器件的开关过程，保证较高的开关速度，减少开关损耗。优化的基极驱动电流波形与GTO门极驱动电流波形相似。② 驱动方式 驱动方式按不同情况有不同的分类方法。在此处，驱动方式是指驱动电路与主电路之间的连接方式，它有直接和隔离2种驱动方式：直接驱动方式分为简单驱动、推挽驱动和抗饱驱动等形式;隔离驱动方式分为光电隔离和电磁隔离形式。③ 自动快速保护功能 在故障情况下，为了实现快速自动切断基极驱动信号以免GTR遭到损坏，必须采用快速保护措施。保护的类型一般有抗饱和、退抗饱和、过流、过压、过热和脉冲限制等。
(2) 基极驱动电路 GTR的基极驱动电路有恒流驱动电路、抗饱和驱动电路、固定反偏互补驱动电路、比例驱动电路、集成化驱动电路等多种形式。恒流驱动电路是指其使GTR的基极电流保持恒定，不随集电极电流变化而变化。抗饱和驱动电路也称为贝克箝位电路，其作用是让GTR开通时处于准饱和状态，使其不进入放大区和深饱和区，关断时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗。固定反偏互补驱动电路是由具有正、负双电源供电的互补输出电路构成的，当电路输出为正时，GTR导通;当电路输出为负时，发射结反偏，基区中的过剩载流子被迅速抽出，管子迅速关断。比例驱动电路是使GTR的基极电流正比于集电极电流的变化，保证在不同负载情况下，器件的饱和深度基本相同。集成化驱动电路克服了上述电路元件多、电路复杂、稳定性差、使用不方便等缺点。具有代表性的器件是THOMSON公司的UAA4003和三菱公司的M57215BL。 ①GTR的驱动电路种类很多，下面介绍一种分立元件GTR的驱动电路，如图5所示。电路由电气隔离和晶体管放大电路两部分构成。电路中的二极管VD2和电位补偿二极管VD3组成贝克箝位抗饱和电路，可使GTR导通时处于临界饱和状态。当负载轻时，如果V5的发射极电流全部注入V，会使V过饱和，关断时退饱和时间延长。有了贝克电路后，当V过饱和使得集电极电位低于基极电位时，VD2就会自动导通，使得多余的驱动电流流入集电极，维持Ubc≈0。这样，就使得V导通时始终处于临界饱和。图中的C2为加速开通过程的电容，开通时，R5被C2短路。这样就可以实现驱动电流的过冲，同时增加前沿的陡度，加快开通。另外，在V5导通时C2充电，充电的极性为左正右负，为GTR的关断做做准备。当V5截止V6导通时，C2上的充电电压为V管的发射结施加反电压，从而GTR迅速关断。