Qu'est-ce qui distingue un thyristor ordinaire d'un thyristor GTO?

Un thyristor, je le sais, est une structure PNPN à quatre couches, avec une anode sur la première section P, une grille sur la deuxième section P et une cathode sur la deuxième section N. Cette structure simple suggère que tout thyristor devrait pouvoir être désactivé, en acheminant tout le courant d'anode à travers la grille, faisant passer le courant de cathode à zéro, déverrouillant ainsi le thyristor.

Dans un simulateur, un modèle à deux transistors d'un thyristor comme illustré ci-dessous s'éteint en effet lorsqu'un chemin de résistance suffisamment faible vers la terre est fourni.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Et on peut acheter des thyristors spécialement conçus pour être utilisés comme cela, appelés thyristors GTO (gate turn-off).

Ma question est donc la suivante: qu'est-ce qui rend un thyristor GTO spécial? S'agit-il simplement d'un thyristor ordinaire mais avec des caractéristiques spécifiées pour ce mode de fonctionnement? Ou y a-t-il une structure de silicium différente à l'intérieur qui le fait fonctionner fondamentalement différemment?

Question interessante!

Commençons par la façon dont nous utilisons généralement un thyristor. La cathode sera généralement connectée à la masse et l'anode à alimenter via la charge:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Les électrons entrent donc à la cathode et se rendent à l'anode.

Dans les dessins ci-dessous, la cathode est au sommet! Les électrons circulent donc de haut en bas (uniquement dans les profils de dopage, pas dans le schéma ci-dessus)!

Après quelques recherches, j'ai trouvé ces deux dessins des profils de dopage des deux appareils.

Il s'agit du profil de dopage d'un thyristor "normal" de ce site .

Et voici le profil de dopage d'un GTO (même source que ci-dessus, appuyez plusieurs fois sur Suivant).

La principale différence que je vois est que le GTO a une région P + supplémentaire (région P fortement dopée) pour le contact Gate. Une telle région fortement dopée est utilisée pour établir un "meilleur" contact plus faible ohmique avec cette région de dopage.

Selon Wikipedia:

L'arrêt est accompli par une impulsion de "tension négative" entre la grille et les bornes de la cathode. Une partie du courant direct (environ un tiers à un cinquième) est "volée" et utilisée pour induire une tension de grille de cathode qui, à son tour, fait chuter le courant direct et le GTO s'éteint (transition vers le "blocage" Etat.)

Pour moi, cela pourrait expliquer pourquoi le GTO peut être désactivé alors que le thyristor normal ne le peut pas. Dans un thyristor normal, la grille n'a pas un si bon contact avec la région P supérieure, ce qui l'empêche de détourner suffisamment d'électrons pour éteindre le thyristor.

Dans un GTO, le contact avec cette région P est bien meilleur, donc beaucoup plus d'électrons peuvent être retirés (via la porte) de cette région P. De plus, la tension de cette région P peut être bien mieux contrôlée par le contact à faible ohmique. Cela permet également à la porte d'abaisser la tension de cette région P par rapport à la cathode, ce qui polarisera la jonction cathode (N +) vers la porte (P) en sens inverse et bloquera le courant de cathode.