गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टरचे कार्य हे सिलिकॉन नियंत्रित एकदिशकारकाच्या (Silicon controlled rectifier, SCR) कार्यासारखेच आहे. गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर हे धन गेट स्पंदांनी (Pulse) चालू करता येतो. सिलिकॉन नियंत्रित एकदिशकारक आणि गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर यांमध्ये सर्वांत मूलभूत फरक म्हणजे गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर हे ऋण गेट स्पंदांनी बंद करता येतो. यामुळेच गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टरचा वापर पर्यसक (Invertor) आणि खंडकारी (Chopper) यांमध्ये फार लोकप्रिय होतो आहे, कारण त्यात बलित संपरिवर्तन (Forced commutation) वापरले जाते. गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर ऋण गेट स्पंदाने बंद करता येत असल्याने पर्यसक/इन्व्हर्टर आणि खंडकारी हे परिपथ संहत व किफायतशीर होतात. गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर बंद करण्यासाठी ॲनोड धारेच्या (Anode current) २०-३०% ऋण गेट स्पंद लागते.
रचना : आ. १ मध्ये गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टरचे चिन्ह दाखविले आहे, त्याला तीन अग्र असतात : ॲनोड (A), कॅथोड (K), गेट (G). गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर चालू-बंद करण्याकरिता गेट धारेचा उपयोग करतात.
स्थितिक अभिलक्षण (Static characteristic) : आ. २ मध्ये स्थितिक V-I अभिलक्षण पाहता येते, हे थायरिस्टर सारखेच आहे. त्यात तीन भाग असतात : (१) अग्र अवरोध (Forward blocking), (२) अग्र वहन (Forward conduction) आणि (३) उलट अवरोध (Reverse blocking).
(१) अग्र अवरोध : कॅथोडपेक्षा ॲनोडला जास्त धन भार असतो आणि गेटला व्होल्टता लावलेली नसते. या भागाला अग्र अवरोध म्हणतात. कारण गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर सुलटा अभिनित (Forward biased) असतो, परंतु गेट व्होल्टता नसल्याने चालू नसतो. यावेळेस अतिशय कमी गलन धारा (Leakage Current) Ia वाहत असते. ॲनोड ते कॅथोड व्होल्टता ही अग्र भंजन व्होल्टतेपेक्षा (Forward blocking voltage) जास्त वाढवली, तर साधन (Device) चालू होते. परंतु हे साधन चालू करण्याची पद्धत वापरता येत नाही, कारण त्याने साधन खराब होण्याची शक्यता असते.
(२) अग्र वहन : या भागात ॲनोडला कॅथोडपेक्षा जास्त धन भार असतो आणि गेटला धन व्होल्टता (Positive voltage) लावतात. साधन अग्र अवरोध (Forward blocking) भागातून अग्र वहन (Forward conduction) भागात येते. आकृतीतून असे कळते की, ज्यावेळी साधन चालू होते, त्यावेळी अधिक प्रमाणात ॲनोड ते कॅथोडमधून धारेचे वहन होते आणि साधनामध्ये अतिशय कमी व्होल्टता दिसून येते. या वेळेस साधन चालू झाले असे म्हणतात. यानंतर गेट व्होल्टता काढून घेतली तरी साधन चालूच राहते.
(३) व्युत्क्रमी अवरोध : जेव्हा कॅथोडवर धन भार ॲनोडपेक्षा जास्त असतो तेव्हा साधन व्युत्क्रमी/उलट अवरोध भागात आहे असे म्हणतात. या वेळेस साधनामधून अतिशय कमी गलन धारा (Leakage current) Ia वाहत असते. साधन बंद असते आणि जास्त व्होल्टता साधनामध्ये आढळून येते. जर उलट व्होल्टता एका ठराविक मूल्यापेक्षा म्हणजे विभंग व्होल्टतेपेक्षा (Breakdown voltage) वाढवली, तर आयनी अवधाव होतो आणि खूप जास्त प्रमाणात धारा साधनामधून वाहते आणि साधन खराब होते.
गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर बंद करणे : गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टर हा गेटने बंद करता येतो. आ. ३ मध्ये साधन बंद होतानाचे गतिकीय अभिलक्षण (Dynamic characteristic) दाखवले आहे. बंद वेळ (Turn off time) tq हा संचयी वेळ (Storage time) ts, स्खलन वेळ (Fall time) tf आणि पुच्छ वेळ (Tail time) tt यांनी बनलेला असतो.
tq = ts + tf + tt.
संचयी वेळेमध्ये ॲनोड धारा Ia आणि व्होल्टता कायम राहतो. जेव्हा ॲनोड धारा द्रुतगतीने खाली जाते आणि व्होल्टता वाढायला लागते, तेव्हा संचयी वेळ संपतो. स्खलन वेळेमध्ये ॲनोड धारा द्रुतगतीने खाली जाते. पुच्छ वेळेच्या अखेरीस ॲनोड धारेचा दर बदलतो, त्यामुळे व्होल्टतेमध्ये अल्प वाढ दिसून येते. पुच्छ वेळेमध्ये धारा खाली होण्याचा वेग अजून वाढतो आणि साधनाची व्होल्टता वाढते.
उपयुक्तता : गेट टर्न-ऑफ थायरिस्टरचा वापर पर्यसक, खंडकारी तसेच कर्षण उपयोजन (Traction application) यांमध्ये केला जातो.
पहा : खंडकारी, ट्रँझिस्टर तंत्रविद्या.
संदर्भ :
• Muhammad H. Rashid Power Electronics : Circuits, Devices and Applications Pearson Education India, 2009 ISBN : 8131702464
• Dr. P. S. Bhimbra Power Electronics Khanna Publication ISBN : 9788174092793
• Singh-Khanchandani Power Electronics Tata McGraw-Hill Education, ISBN : 9781259082429
समीक्षक : अश्विनी गोडबोले
