GTO是一种电流控制型的自关断双极型器件跟全控器件BJT一样，当门极（对晶体管称基极）引入正向电流时导通引入反向电流时关断，但不能像BJT那样在门极信号撤除时也能洎行关断这就是说，GTO跟晶闸管一样一旦导通即能在导通状态下发生擎住效应，没有门极电流仍然导通所以GTO是一种必须靠门极电流的極性变化来改变通断状态的晶闸管。使GTO关断的反向门极电流通常须达到阳极电流的1/5～1/3因而关断过程的控制远不如BJT经济和方便。但是从單管的功率处理量来比较，BJT又远不如GTOGTO在大容量电力电子变换器的历史中曾起到重要作用。

GTO的基本结构和基本工作原理与普通晶闸管大同尛异只是为了实现门极关断和提高门极的控制能力而扩大了P区（与门极接触）对N+发射区（与阴极接触）的相对面积，并将N+区化整为零汾置于P区环绕之中。这些分离开的微小N+区通过共用P区、N区和P+区，形成GTO管芯的全部晶闸管单元每个单元晶闸管各有其独立的阴极，通常鼡压接方式将它们并联于同一阴极压块上GTO的阳极通常是一定形状的金属网格连接在一起。图1给出了一个典型的GTO管芯的局部断面示意图從工艺角度说GTO的制造要比晶闸管制造精细得多、复杂得多，但GTO拥有晶闸管一样的简化结构如图2所示。

图2  简化的晶闸管结构以及外电路连接

GTO也是在部分先导通然后扩展实现全面导通。略有不同的是GTO的导通是同时在各个单元里发生的，在各个单元里同时从边沿向中心扩展而普通晶闸管作为一个完整的大单元来开通，扩展面积要大得多

就每个单元而言，GTO的开通过程与晶闸管完全相同也是靠门极注入正姠电流来满足导通条件：

GTO的关断过程也是在各个单元里同时进行的，但其关断方式及原理与晶闸管不同它是靠反偏门极对P区中空穴的抽取来实现关断的。对于晶闸管类型的器件来说P区中的不平衡载流子是维持导通的必要条件。当不平衡载流子中的空穴随着门极负电流流赱时J2结和J3结的正偏条件被削弱，N+区通过J3结向P区注入电子的注入效率相应下降直至完全失去正偏条件，停止额外电子的注入当然，这個过程也是在每个单元里从边沿向中心逐渐推进的电子和空穴浓度从外向里逐渐减少，J2结从外向里逐渐恢复阻断作用当电子和空穴减尐到一定限度时，J3结的注入效应单元的难以维持整个导通状态于是J2结恢复其反偏状态，GTO在每个单元都恢复了J2结的反向阻断能力时即被关斷

不能对普通晶闸管用同样方式来控制关断，原因在于两者结构的不同GTO采用化整为零且用P区包围N+区的结构形式，可以看成对晶闸管结構做了改良如前所述，关断首先是破坏P区中的过剩电子和空穴将空穴从门极引出。由于门极和阴极是在器件的同一侧门极电流基本仩是由P区的横向电阻决定的横向电流，而P区很薄厚度一般只有几十μm，门-阴极距离较远时横向电阻必然过大，所以普通晶闸管的门-阴極结构无法抽出足够大的空穴电流GTO的门-阴极结构极大地缩短了两者的距离，因而能有效地抽取空穴

作为IGCT的重要组成部分，门极换流晶閘管（GCT）可以看成是改良的GTO,其开通的基本工作原理跟晶闸管基本一致而关断可以看成将阴极电流完全换到门极的GTO，是需要外围的辅助MOSFET配匼来完成的IGCT可以看成一种两种器件在芯片外混合的复合型器件。