雙極功率晶體管的電流放大倍數(shù)和通態(tài)特性會(huì)隨著電壓級(jí)別的增加而迅速降低，因此抑制了其在電壓高于2kV 牽引設(shè)備（如電力機(jī)車） 應(yīng)用中的發(fā)展。在直流電路中，將晶閘管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成利用柵極信號(hào)就可以控制開啟和關(guān)斷的需求推動(dòng)了柵極關(guān)斷(Gate Turn-Off， GTO） 晶閘管的發(fā)展。GTO 晶閘管的關(guān)斷是通過(guò)施加一個(gè)大的反向電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。柵電流必須足夠大才能夠消除掉p 基區(qū)的存儲(chǔ)電荷，同時(shí)中止內(nèi)部晶體管耦合行為以關(guān)斷電流。此類器件有個(gè)電流上限，稱為最大可關(guān)斷電流或最大可控制電流。當(dāng)電流超過(guò)這一極限，欲施加更大的反向柵電流以關(guān)閉器件時(shí)，會(huì)引發(fā)p型基區(qū)與n?陰極導(dǎo)通而無(wú)法關(guān)閉電流。GTO 晶閘管的最大可關(guān)斷電流密度約為 1000A/cm2，最大關(guān)斷增益（器件電流與反向柵電流之比值）約為 5。

對(duì)稱 GTO 晶閘管的結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)分布如圖2-88 所示。盡管和傳統(tǒng)的晶閘管結(jié)構(gòu)相似，但是GTO 結(jié)構(gòu)不包含陰極短接。正向偏置時(shí)，由p型基區(qū)/n 基區(qū)結(jié)承受電壓降。晶體管 npn 基區(qū)開路的擊穿電壓決定了正向阻斷能力，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)晶閘管一致。反向偏置時(shí)，電壓降主要集中在p?陽(yáng)極-n基區(qū)結(jié)，這一結(jié)構(gòu)有著幾乎相同的反向阻斷電壓。

因?yàn)?GTO 晶閘管是用在直流電路中的，所以它的反向阻斷能力不需要和它的正向阻斷能力一樣強(qiáng)。非對(duì)稱 GTO 晶閘管的結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)分布如圖2-89 所示。在臨近p?陽(yáng)極區(qū)域的n基區(qū)內(nèi)加入了一個(gè)n緩沖層，如圖2-89（a）所示。n緩沖層的摻雜濃度比n基區(qū)輕摻雜部分的摻雜濃度要高很多。非對(duì)稱 GTO 晶閘管的梯形電場(chǎng)分布如圖 2-89（b）所示。要獲得相同的正向阻斷電壓，非對(duì)稱結(jié)構(gòu) GTO 晶閘管的n基區(qū)凈厚度比對(duì)稱結(jié)構(gòu)的 GTO 晶閘管所需要的n基區(qū)厚度小一些，這會(huì)使得通態(tài)壓降低。同時(shí)n緩沖層也降低了pnp 晶體管的電流放大倍數(shù)，這可以提高 GTO 晶閘管的關(guān)斷增益。n緩沖層常和陽(yáng)極短接在一起用來(lái)縮短關(guān)斷時(shí)間。

GTO 晶閘管可以關(guān)斷直流功率電路中的電流，故在電力機(jī)車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備中已采用 GTO 晶閘管來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電流。這些新一代的電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備被廣泛應(yīng)用在高速鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中。